Question

电偶极子模型是指一对电荷量为q、相距为d的正负点电荷组成的电结构，电偶极子的方向为负电荷指向正电荷，用图甲所示的矢量表示．科学家在描述某类物质的电性质时，认为该物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子都在做无规则的热运动，且排列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电的特性．当加上外电场后，电偶极子绕其中心转到最后趋向于沿外电场方向排列，图乙中的电偶极子在场强为E的电场作用下处于平衡状态后，电偶极子的方向与外电场方向的夹角β和此过程中一个电偶极子的电势能变化最大值△ε为（ ）

A．β=0△ε=qdE
B．β=π△ε=-2qdE
C．β=0△ε=-qdE
D．β=π△ε=2qdE

Answer

当电偶极子从方向与外电场的方向相反位置转到与外电场相同位置时，达到平衡状态，转过了π角度，电场力做功最大，电势能变化量也最大，找出电荷沿电场方向移动的距离，求出电场力做功，可求出电偶极子的电势能变化最大值△ε．
【解析】
据题意分析可知，当电偶极子从方向与外电场的方向相反位置转到与外电场相同位置时，达到平衡状态，转过了π角度，即β=π，此过程中，电场力对电偶极子做功最大，为W=qEd+qEd=2qEd，其电势能变化最大，最大值为△ε=-W=-2qEd．
故选B