Question

5．如果把q=1.0×10^-8C的電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)移至電場(chǎng)中的A點(diǎn)，需要克服電場(chǎng)力做功W=1.2×10^-4J，選取無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)能零點(diǎn)，那么：
（1）q在A點(diǎn)的電勢(shì)能及在A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少？
（2）如果把q拿走，換成一個(gè)q=-1.0×10^-8C的負(fù)電荷，則A點(diǎn)的電勢(shì)是多少．電荷電勢(shì)能是多少？

Answer 1

分析 （1）電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處移至電場(chǎng)中的A點(diǎn)，需克服電場(chǎng)力做功W=1.2×10^-4J，其電勢(shì)能增加．由功能關(guān)系確定出q在A點(diǎn)的電勢(shì)能．根據(jù)電場(chǎng)力做功求出無(wú)窮遠(yuǎn)與A點(diǎn)間的電勢(shì)差，無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零，再可求出A點(diǎn)的電勢(shì)．
（3）電勢(shì)與試探電荷無(wú)關(guān)，A點(diǎn)的電勢(shì)不變，再由電勢(shì)能公式E_p=qφ求電荷的電勢(shì)能．

解答 解：（1）依題，q=1.0×10^-8C的電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移至電場(chǎng)中的A點(diǎn)，需要克服電場(chǎng)力做功 W=1.2×10^-4J，則電荷的電勢(shì)能增加1.2×10^-4J，而電荷在無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)能為零，則q在A點(diǎn)的電勢(shì)能為：E_pA=W=1.2×10^-4J
A點(diǎn)的電勢(shì)為：φ_A=$\frac{{E}_{pA}}{q}$=$\frac{1.2×1{0}^{-4}}{1.0×1{0}^{-8}}$V=1.2×10⁴V
 （2）電勢(shì)與試探電荷無(wú)關(guān)，所以換成一個(gè)q=-1.0×10^-8C的負(fù)電荷，則A點(diǎn)的電勢(shì)仍為1.2×10⁴V
該電荷的電勢(shì)能為：E′_pA=q′φ_A=-1.0×10^-8×1.2×10⁴J=-1.2×10^-4J
答：（1）q在A點(diǎn)的電勢(shì)能為1.2×10^-4J．A點(diǎn)的電勢(shì)為1.2×10⁴V
（2）換成一個(gè)q=-1.0×10^-8C的負(fù)電荷，則A點(diǎn)的電勢(shì)是1.2×10^-4V，電荷的電勢(shì)能是-1.2×10^-4J．

點(diǎn)評(píng) 本題中對(duì)于電場(chǎng)力做功與電荷變化的關(guān)系要掌握．要知道電勢(shì)是描述電場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量，與試探電荷無(wú)關(guān)．