Question

如图所示，相距为d的两平行金属板的电容为C，带电量为Q．有一长为L的绝缘轻杆，两端各固定电荷量分别为-q和+q的小球，不计两球的重力和两球间的库仑力．现先将杆从平行于极板的位置I缓慢移动到垂直于极板的位置Ⅱ，再从位置Ⅱ缓慢移动到无穷远处．则（ ）
A．从位置I移到位置Ⅱ的过程中，两球电势能之和减小
B．从位置I移到位置Ⅱ的过程中，电场力做功为零
C．从位置Ⅱ移到无穷远处的过程中，两球的电势能之和不变
D．从位置Ⅱ移到无穷远处的过程中，克服电场力做功

Answer 1

【答案】分析：由E=、U=推导出板间电场强度大小，再求出从位置I移到位置Ⅱ的过程中电场力做功，即可求出电势能的变化．系统在位置Ⅰ时，总电势能为零，移动到无穷处时系统的电势能为零，即求出将杆从位置Ⅱ移到无穷远处的过程中系统电势能的变化，得到电场力做功．
解答：解：
A、B由E=、U=推导出板间电场强度大小为E=，从位置I移到位置Ⅱ的过程中，电场力对负电荷做负功-qEL，对正电荷做正功qE?2L，则电场力对系统做功为W=-qEL+qE?2L=qEL=，故两球电势能之和减小．故A正确，B错误．
C、D系统在位置Ⅰ时，总电势能为零，移到无穷远处的过程时，总的电势能也为零．由于从位置I移到位置Ⅱ的过程中，两球电势能之和减小，则从位置Ⅱ移到无穷远处的过程中，电势能将增大，故系统克服电场力做功．故C错误，D正确．
故选AD
点评：本题一方面要掌握电场强度与电势差、电容的关系，另一方面要抓住在位置I时系统的电势能与无穷远处的电势能都为零，来分析电势能的变化．