Question

4．地球表面附近某区域存在大小为150N/C、方向竖直向下的电场．一质量为1.00×10^-4kg、带电量为-1.00×10^-7C的小球从静止释放，在电场区域内下落20.0m．对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为（重力加速度大小取9.80m/s²，忽略空气阻力）（　　）

• A． -3.00×10^-4J和 1.99×10^-2 J
• B． 3.00×10^-4J和1.99×10^-2 J
• C． -3.00×10^-4J和 1.93×10^-2 J
• D． 3.00×10^-4J和1.93×10^-2 J

Answer 1

分析 小球的电势能的改变量看电场力做功，动能的改变量取决于合外力做功，根据功的计算公式分别求出电场力做功和合外力做功，即可解答．

解答 解：小球带负电，电场力对小球做负功，为：W_电=qEs=-1.00×10^-7×150×20J=-3.00×10^-4J，
则小球的电势能增加量3.00×10^-4J，即电势能的改变量为3.00×10^-4J．
合外力对小球做功为：W_合=（mg-qE）s=（1.00×l0^-4×9.8-1.00×10^-7×150）×20J=1.93×10^-2J
根据动能定理得知：动能的改变量为1.93×10^-2J，故D正确，ABC错误．
故选：D．

点评 解决本题的关键是掌握常见的功能关系，知道电场力做功决定了电势能的变化，合外力做功决定了动能的变化．