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(2010?泰州三模)如圖所示,相距為d的兩平行金屬板的電容為C,帶電量為Q.有一長為L的絕緣輕桿,兩端各固定電荷量分別為-q和+q的小球,不計兩球的重力和兩球間的庫侖力.現(xiàn)先將桿從平行于極板的位置I緩慢移動到垂直于極板的位置Ⅱ,再從位置Ⅱ緩慢移動到無窮遠處.則( 。
分析:由E=
U
d
、U=
Q
C
推導出板間電場強度大小,再求出從位置I移到位置Ⅱ的過程中電場力做功,即可求出電勢能的變化.系統(tǒng)在位置Ⅰ時,總電勢能為零,移動到無窮處時系統(tǒng)的電勢能為零,即求出將桿從位置Ⅱ移到無窮遠處的過程中系統(tǒng)電勢能的變化,得到電場力做功.
解答:解:
A、B由E=
U
d
、U=
Q
C
推導出板間電場強度大小為E=
Q
dC
,從位置I移到位置Ⅱ的過程中,電場力對負電荷做負功-qEL,對正電荷做正功qE?2L,則電場力對系統(tǒng)做功為W=-qEL+qE?2L=qEL=
qQL
dC
,故兩球電勢能之和減小
qQL
dC
.故A正確,B錯誤.
C、D系統(tǒng)在位置Ⅰ時,總電勢能為零,移到無窮遠處的過程時,總的電勢能也為零.由于從位置I移到位置Ⅱ的過程中,兩球電勢能之和減小
qQL
dC
,則從位置Ⅱ移到無窮遠處的過程中,電勢能將增大
qQL
dC
,故系統(tǒng)克服電場力做功
qQL
dC
.故C錯誤,D正確.
故選AD
點評:本題一方面要掌握電場強度與電勢差、電容的關系,另一方面要抓住在位置I時系統(tǒng)的電勢能與無窮遠處的電勢能都為零,來分析電勢能的變化.
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