如图所示,实线为匀强电场中的电场线,虚线为等势面,且相邻等势面间的电势差相等.一正电荷在等势面A处的动能为20J,运动到等势面C处的动能为零.现取B等势面为零电势能面,则当此电荷的电势能为2J时的动能是______J.(不计重力和空气阻力)

问题描述:

如图所示,实线为匀强电场中的电场线,虚线为等势面,且相邻等势面间的电势差相等.一正电荷在等势面A处的动能为20J,运动到等势面C处的动能为零.现取B等势面为零电势能面,则当此电荷的电势能为2J时的动能是______J.(不计重力和空气阻力)

从A到C过程,动能减小20J,根据动能定理,电场力做功-20J,故电势能增加20J,由于B点电势为零,故C点的电势能为10J,A点的电势能为-10J,故总的能量为:E=10+0=10J;
粒子运动过程中只有电场力做功,故电势能和动能之和守恒,为10J;
故电势能为2J时,动能为8J;
故答案为:8.
答案解析:粒子运动过程中只有电场力做功,故电势能和动能相互转化,电势能和动能之和守恒;电场力做功等于电势能的减小量,合力做功等于动能的增加量.
考试点:匀强电场中电势差和电场强度的关系.
知识点:本题关键是明确粒子的受力情况、运动情况和能量的转化情况,结合功能关系分析即可.