Question

如圖所示,真空中有一勻強電場和水平面成一定角度斜向上,一個電荷量為Q=-5×10^-6C的帶電質點固定于電場中的O點,在a點有一個質量為m=9×10^-3kg、電荷量為q=2×10^-8C的點電荷恰能處于靜止,a與O在同一水平面上,且相距為r=0.1m�，F(xiàn)用絕緣工具將q搬到與a在同一豎直平面上的b點,Oa=Ob且相互垂直,在此過程中外力至少做功為(　　)

A.1.8×10^-2J　　　　　B.9(+1)×10^-3J

C.9×10^-3J             D.9×10^-3J

Answer 1

【解析】選D。點電荷恰好在a點靜止,在該位置點電荷受力平衡,受力分析圖如圖所示。

因為帶電質點Q對點電荷的庫侖力為F=k=9×10^-2N,點電荷的重力為G=mg=9×10^-2N,根據平衡條件知,勻強電場對點電荷的電場力大小為F_電=9×10^-2N,方向與Oa成45°角斜向上,與ab連線垂直,直線ab與電場線垂直是勻強電場的等勢線。用絕緣工具將q搬到與a在同一豎直平面上的b點的過程中,庫侖力和電場力都對點電荷不做功,只有重力做了W=-mgr=-9×10^-3J的功,因此,在該過程中,外力至少應克服重力做9×10^-3J的功,選項D正確,其他選項均錯。