Question

如图所示为一竖直方向的匀强电场，M、N为电场中有两点，M、N间距离为4cm，现把一质子从M点移到N点，电场力做功为-4.8×10^-17J，MN的连线与水平方向成30°角（质子的带电量为1.6×10^-19C）．
（1）在图中标出该电场的场强方向；
（2）求NM间的电势差U_NM；
（3）求该匀强电场的场强大小．

Answer 1

【答案】分析：（1）由题，质子从M点移到N点，电场力做负功，电场力方向与位移方向的夹角为钝角，电场力方向必定竖直向下，质子带正电，电场强度方向必定也竖直向下．
（2）NM间的电势差U_NM=，代入数据求解．
（3）根据匀强电场中电场强度与电势差的关系公式U=Ed求解场强．d是电场方向两点间的距离．
解答：解：
（1）据题，质子从M点移到N点，电场力做负功，根据功的概念可知，电场力方向与位移方向的夹角为钝角，电场力方向必定竖直向下，又由于质子带正电，电场强度方向必定也竖直向下．
竖直向下  
（2）W_NM=-W_MN=4.8×10^-17J，q=1.6×10^-19C，U_NM=，代入数据解得U_NM=300V 
（3）E===1.5×10⁴V/m  
答：
（1）该电场的场强方向是竖直向下，如图所示；
（2）NM间的电势差U_NM为300V．
（3）该匀强电场的场强大小是1.5×10⁴V/m．
点评：本题电场力做功可以把电场力当作一般的力来理解，根据功的正负判断力与位移方向的夹角．