题目
一点电荷带电量q=10-9C,A、B、C三点分别距离点电荷10cm,20cm,30cm,若选B点的电势为零,则A点的电势为________________,C点电势为________________。
一点电荷带电量q=10-9C,A、B、C三点分别距离点电荷10cm,20cm,30cm,若选B点的电势为零,则A点的电势为________________,C点电势为________________。
题目解答
答案
45 V -15 V
解析
考查要点:本题主要考查点电荷电势的计算及电势相对性的理解。
解题核心思路:
- 明确电势公式:点电荷在某点的电势为 $\phi = k\frac{q}{r}$,其中 $k = 9 \times 10^9 \, \text{N·m}^2/\text{C}^2$,$r$ 为距离。
- 理解参考点设定:题目中规定 B点电势为零,需计算其他点相对于B点的电势差。
- 电势差公式:$\phi_{\text{某点}} - \phi_B = kq \left( \frac{1}{r_{\text{某点}}} - \frac{1}{r_B} \right)$,代入已知条件即可求解。
已知条件
- 点电荷电量 $q = 10^{-9} \, \text{C}$
- A、B、C三点到点电荷的距离:
$r_A = 10 \, \text{cm} = 0.1 \, \text{m}$,
$r_B = 20 \, \text{cm} = 0.2 \, \text{m}$,
$r_C = 30 \, \text{cm} = 0.3 \, \text{m}$ - B点电势 $\phi_B = 0 \, \text{V}$
计算A点电势
根据电势差公式:
$\phi_A - \phi_B = kq \left( \frac{1}{r_A} - \frac{1}{r_B} \right)$
代入数据:
$\phi_A = 9 \times 10^9 \times 10^{-9} \left( \frac{1}{0.1} - \frac{1}{0.2} \right) = 9 \times (10 - 5) = 45 \, \text{V}$
计算C点电势
同理:
$\phi_C - \phi_B = kq \left( \frac{1}{r_C} - \frac{1}{r_B} \right)$
代入数据:
$\phi_C = 9 \times 10^9 \times 10^{-9} \left( \frac{1}{0.3} - \frac{1}{0.2} \right) = 9 \times \left( \frac{10}{3} - 5 \right) = 9 \times \left( -\frac{5}{3} \right) = -15 \, \text{V}$