Question

16．圖所示，相距為d的兩平行金屬板的電容為C，帶電量為Q．有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕桿，兩端各固定電荷量分別為-q和+q的小球，不計(jì)兩球的重力和兩球間的庫(kù)侖力．現(xiàn)先將桿從平行于極板的位置I緩慢移動(dòng)到垂直于極板的位置Ⅱ，再位置Ⅱ緩慢移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處．則（　�。�

• A． 從位置I移到位置Ⅱ的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功為零
• B． 從位置I移到位置Ⅱ的過(guò)程中，兩球電勢(shì)能之和減小$\frac{qQL}{dC}$
• C． 從位置Ⅱ移到無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中，兩球的電勢(shì)能之和不變
• D． 從位置Ⅱ移到無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中，克服電場(chǎng)力做功$\frac{qQL}{dC}$

Answer 1

分析 由E=$\frac{U}taeirzi$、U=$\frac{Q}{C}$推導(dǎo)出板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小，再求出從位置I移到位置Ⅱ的過(guò)程中電場(chǎng)力做功，即可求出電勢(shì)能的變化．系統(tǒng)在位置Ⅰ時(shí)，總電勢(shì)能為零，移動(dòng)到無(wú)窮處時(shí)系統(tǒng)的電勢(shì)能為零，即求出將桿從位置Ⅱ移到無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中系統(tǒng)電勢(shì)能的變化，得到電場(chǎng)力做功．

解答 解：AB、由E=$\frac{U}zkrxzkm$、U=$\frac{Q}{C}$可得，板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 E=$\frac{Q}{dC}$，從位置I移到位置Ⅱ的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)負(fù)電荷做負(fù)功-qEL，對(duì)正電荷做正功qE•2L，則電場(chǎng)力對(duì)系統(tǒng)做功為W=-qEL+qE•2L=qEL=$\frac{qQL}{dC}$，可知電場(chǎng)力做正功，則兩球電勢(shì)能之和減小$\frac{qQL}{dC}$．故A錯(cuò)誤，B正確．
CD、系統(tǒng)在位置Ⅰ時(shí)，總電勢(shì)能為零，移到無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程時(shí)，總的電勢(shì)能也為零．由于從位置I移到位置Ⅱ的過(guò)程中，兩球電勢(shì)能之和減小$\frac{qQL}{dC}$，則從位置Ⅱ移到無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程中，電勢(shì)能將增大$\frac{qQL}{dC}$，故系統(tǒng)克服電場(chǎng)力做功$\frac{qQL}{dC}$．故C錯(cuò)誤，D正確．
故選：BD．

點(diǎn)評(píng) 本題一方面要掌握電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差、電容的關(guān)系，另一方面要抓住在位置I時(shí)系統(tǒng)的電勢(shì)能與無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能都為零，來(lái)分析電勢(shì)能的變化．