此时,问题情况下电荷的能量包括电势能和机械能,机械能体现为动能。 如果问题中找不到其他形式的能量,例如内能,则系统的电势能和动能之和应守恒。
特别是,如果问题中给出了等势线。 因为相邻两条等电位线之间的电位差相等。 在只有电场力做功的情况下,当电荷在相邻等势线之间移动时,电场力所做的功是相等的。 换句话说动量守恒的题目带答案,每条等势线上电荷的电势能的值应该是一个等差数列。
相应地动量守恒的题目带答案,各等势线上电荷的动能也应为等差数列。
下面通过一个例子来说明本练习的解决方案。
本题中1、2、3这三个位置是三个等势面,每个等势面之间的电势差相等; 由于静电力做功 W = qU,因此电场力从 3 到 2 和从 2 到 1 所做的功是相等的。 ,根据动能定理,从3到2和从2到1的动能变化是相等的。 因此,在三个等势面1、2、3上,电荷的动能按等差顺序分布。
由于位置3的动能是20J,位置1的动能是0,所以位置2的动能是10J。 并且由于位置2处的电势为0,即电势能为0,所以位置2处的总能量为10J。
电荷运动过程中,只有动能和电势能发生转换,总能量守恒。 因此,电荷运动到任意位置的过程中,总能量为10J。 因此,当电势能为4J时,动能为6J。 答案是C。
还提供了一个示例问题供学生练习。