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如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且相邻两等势线间的电势差相等.一正电荷在φ3上时,具有动能2×10-8J,它运动到等势线φ1上时,速度为零.令φ2=0,那么该电荷的电势能为4×10-9J时,该电荷的动能是(  )
分析:电荷在电场中只受电场力,其动能与电势能的总量保持不变.根据电荷在ф3上时的动能,确定电荷的总能量,再根据能量守恒求出电荷的电势能为4J时的动能大小.
解答:解:由题电荷在运动过程中,动能与电势能的总量保持不变,正电荷在等势线φ3上时,具有动能2×10-8J,它运动到等势线φ1上时,速度为零.因:EP1+0=EP3+EK3=EP2+EK2
又:EP1-EP3=2?(EP1-EP2
而φ2=0,电荷的电势能为零,代入数据得:正电荷具有的总能量为E=1×10-8J,根据能量守恒定律得到,电荷在运动过程中,动能与电势能的总量保持不变,所以当该电荷的电势能为4×10-9J时,其动能大小为Ek=1×10-8J-4×10-9J=6×10-9J.所以选项A正确
故选:A
点评:本题关键确定电荷的总能量,要选好所研究的等势面.若取ф2=0,可根据电场力做功与电势差成正比,确定电荷在ф2上的动能,再求出总能量.
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