Question

15．如圖所示，有兩個完個相同的檢驗電荷q₁和q₂，在點電荷+Q的輻射電場中分別沿軌道l和軌道2做勻速圓周運動，則q₁和q₂的電勢能E_P1和E_P2、動能E_k1和E_k2的大小關系是＜、＞．

Answer 1

分析 根據牛頓第二定律，結合庫侖定律與向心力表達式，從而確定動能隨著半徑變化而變化，再由庫侖力做功的正負，來判定電勢能如何，從而即可求解．

解答 解：由題意可知，庫侖力提供向心力，根據牛頓第二定律，則有：$\frac{kQq}{{r}^{2}}$=$\frac{m{v}^{2}}{r}$
因此E_k=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=$\frac{kQq}{2r}$，當半徑r越大時，E_k越小，
當半徑越大時，根據庫侖力做負功，則電勢能增加，
那么q₁和q₂的電勢能E_P1＜E_P2、動能E_k1＞E_k2．
故答案為：＜，＞．

點評 考查牛頓第二定律的應用，掌握庫侖定律與向心力表達式的內容，理解隨著半徑越大，動能與電勢能如何變化，及總能量如何變化是解題的關鍵．