Question

如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且相鄰兩等勢線間的電勢差相等，一正電荷在φ₃上時，具有動能20J．它運動到等勢線φ₁上時，速度為零，令φ₂=0，那么該電荷的電勢能為4J時其動能大小為（　　）

A．16 J

B．10 J

C．6 J

D．4 J?

Answer 1

分析：電荷在電場中只受電場力，其動能與電勢能的總量保持不變．根據電荷在ф₃上時的動能，確定電荷的總能量，再根據能量守恒求出電荷的電勢能為4J時的動能大小．

解答：解：由題，正電荷在φ₃上時具有動能20J．它運動到等勢線φ₁上時，速度為零，由于相鄰等勢面間電勢差相等，由電場力做功公式W=qU可知，電荷在相鄰等勢面間運動時電場力做功大小相等，動能變化大小相等，所以電荷在φ₂上時具有動能為10J，而ф₂=0，電荷的電勢能為零，則正電荷具有的總能量為E=10J．根據能量守恒定律得到，電荷在運動過程中，動能與電勢能的總量保持不變，所以當該電荷的電勢能為4J時，其動能大小為E_k=10J-4J=6J
故選C

點評：本題關鍵確定電荷的總能量，要選好所研究的等勢面．若取ф₂=0，可根據電場力做功與電勢差成正比，確定電荷在ф₂上的動能，再求出總能量．