Question

15．如图所示，有两个完个相同的检验电荷q₁和q₂，在点电荷+Q的辐射电场中分别沿轨道l和轨道2做匀速圆周运动，则q₁和q₂的电势能E_P1和E_P2、动能E_k1和E_k2的大小关系是＜、＞．

Answer 1

分析 根据牛顿第二定律，结合库仑定律与向心力表达式，从而确定动能随着半径变化而变化，再由库仑力做功的正负，来判定电势能如何，从而即可求解．

解答 解：由题意可知，库仑力提供向心力，根据牛顿第二定律，则有：$\frac{kQq}{{r}^{2}}$=$\frac{m{v}^{2}}{r}$
因此E_k=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=$\frac{kQq}{2r}$，当半径r越大时，E_k越小，
当半径越大时，根据库仑力做负功，则电势能增加，
那么q₁和q₂的电势能E_P1＜E_P2、动能E_k1＞E_k2．
故答案为：＜，＞．

点评 考查牛顿第二定律的应用，掌握库仑定律与向心力表达式的内容，理解随着半径越大，动能与电势能如何变化，及总能量如何变化是解题的关键．