题目
9-23 如图所示,在A、B两点处放有电量分别为 +q、 -9 的点电荷,AB间距离为2R,现-|||-将另一正试验点电荷q0从O点经过半圆弧移到C点,求移动过程中电场力做的功.-|||-A R 0 R B R C-|||-+q -q-|||-题 9-23 图

题目解答
答案

解析
步骤 1:确定电场力做功的公式
电场力做功的公式为 $W = q_0 (U_0 - U_C)$,其中 $q_0$ 是试验点电荷的电量,$U_0$ 和 $U_C$ 分别是试验点电荷在O点和C点的电势。
步骤 2:计算O点和C点的电势
根据点电荷的电势公式 $U = \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 r}$,其中 $q$ 是点电荷的电量,$r$ 是点电荷到电势点的距离,$\varepsilon_0$ 是真空介电常数。
- O点的电势 $U_0$ 是由A点和B点的电荷共同产生的,$U_0 = \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R} - \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R} = 0$。
- C点的电势 $U_C$ 也是由A点和B点的电荷共同产生的,$U_C = \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 (2R)} - \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R} = -\frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R}$。
步骤 3:计算电场力做的功
将 $U_0$ 和 $U_C$ 代入电场力做功的公式中,得到 $W = q_0 (U_0 - U_C) = q_0 (0 - (-\frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R})) = \frac{q_0 q}{4\pi \varepsilon_0 R}$。
电场力做功的公式为 $W = q_0 (U_0 - U_C)$,其中 $q_0$ 是试验点电荷的电量,$U_0$ 和 $U_C$ 分别是试验点电荷在O点和C点的电势。
步骤 2:计算O点和C点的电势
根据点电荷的电势公式 $U = \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 r}$,其中 $q$ 是点电荷的电量,$r$ 是点电荷到电势点的距离,$\varepsilon_0$ 是真空介电常数。
- O点的电势 $U_0$ 是由A点和B点的电荷共同产生的,$U_0 = \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R} - \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R} = 0$。
- C点的电势 $U_C$ 也是由A点和B点的电荷共同产生的,$U_C = \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 (2R)} - \frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R} = -\frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R}$。
步骤 3:计算电场力做的功
将 $U_0$ 和 $U_C$ 代入电场力做功的公式中,得到 $W = q_0 (U_0 - U_C) = q_0 (0 - (-\frac{q}{4\pi \varepsilon_0 R})) = \frac{q_0 q}{4\pi \varepsilon_0 R}$。