高中 | 电势差与电场强度的关系 题目答案及解析

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选修3-1

第一章 静电场

1.6 电势差与电场强度的关系

电势差与电场强度的关系

如图所示,在匀强电场中,将电荷量为$1\times10^{-6}\;\rm C$的试探电荷从$A$点移到$B$点,静电力所做功为$0.2\times10^{-5}\;\rm J$,再从$B$点移到$C$点,静电力做功也为$0.2\times10^{-5}\;\rm J$。已知电场的方向与直角三角形$ABC$所在的平面平行,且$AB=BC=2\;\rm cm$。则该电场的电场强度大小为$(\qquad)$

["

$1\\times10^{2}\\;\\rm N/C$

","

$\\sqrt{2}\\times10^{2}\\;\\text{N/C}$

","

$2\\times10^{2}\\;\\rm N/C$

","

$2\\sqrt{2}\\times10^{2}\\;\\text{N/C}$

"]
[["B"]]

根据题意可知$qU_{AB}=qU_{BC}=0.2\times10^{-5}\;\rm J$

由于$U_{AB}=\varphi_{A}- \varphi_{B}$$U_{BC}=\varphi_{B}-\varphi_{C}$

$B$点电势为$0$,则有$\varphi_{A}=2\;\rm V$$\varphi_{C}=-2\;\rm V$

由于匀强电场中,平行等间距的两条线段的电势差相等,令$AC$中点为$D$,则有$U_{AD}=U_{DC}$

由于$U_{AD}=\varphi_{A}-\varphi_{D}$$U_{DC}=\varphi_{D}-\varphi_{C}$

结合上述解得$\varphi_{D}=0=\varphi_{B}$

可知,$BD$连线为一条等势线,由于三角形$ABC$为等腰直角三角形,则$BD$垂直于$AC$,即电场强度方向沿$A→C$,则有$E=\dfrac{U_{AC}}{x_{AC}}=\dfrac{2-(-2)}{2\sqrt{2} \times 10^{- 2}}\;\text{N/C}=\sqrt{2} \times 10^{2}\;\text{N/C}$

故选:$\rm B$

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