计空气阻力,求:
图1
(1)小球滑到C点时的速度大小;
(2)若以C点为零电势点,试确定A点的电势.
答案 (1) (2)-
解析 (1)因为B、C两点电势相等,故小球从B到C运动的过程中电场力做的总功为零.
由几何关系可得BC的竖直高度hBC=
根据动能定理有mg·=-
解得vC=.
(2)小球从A到C,重力和电场力均做正功,所以由动能定理有mg·3R+W电=,又根据电场力做功与电势能的关系:W电=EpA-EpC=-qφA-(-qφC).
又因为φC=0,
可得φA=-.
电场中的功能关系
1.合外力做的功等于物体动能的变化量,即W合=ΔEk.
2.电场力做功决定物体电势能的变化量,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp.这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似.
3.只有电场力做功时,带电体电势能与动能的总量不变,即Ep1+Ek1=Ep2+Ek2.这与只有重力做功时,物体的机械能守恒类似.
二、用等分法确定等势面和电场方向
1.在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U=Ed,其中d为两点沿电场线方向的距离.
由公式U=Ed可以得到下面两个结论:
结论1:匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC=,如图2甲所示.