题目内容

17.如图所示,四个等量异种电荷,放在正方形的四个顶点处,A、B、C、D为正方形四个边的中点,O为正方形的中心.下列说法中正确的是(  )
A.A、C两点的电场强度相同,B、D两点电势相同
B.D点电势、场强均为零
C.将一带负电的试探电荷从B点沿直线移动到D点,所受电场力先减小后增大
D.将一带正电的试探电荷从A点沿直线移动到C点,试探电荷具有的电势能先增大后减小

分析 根据点电荷产生的电场特点和矢量合成法则求解各个点的电场强度.电荷在等势面上移动,电场力做功为0.根据电场力做功量度电势能的变化.

解答 解:A、设正方形边长为L,每个电荷电量为Q,对A点研究,左侧两个正、负电荷在A点的场强大小设为E1,右侧两个正、负电荷在A点的场强设为E2,则A点的场强大小为E1-E2,方向向下.C点的场强大小为E1-E2,方向向上,故A、C两点的电场强度不同.在左侧两个正、负电荷的电场中,AC是一条等势线,在右侧两个正、负电荷的电场中,AC也是一条等势线,所以叠加后AC仍是一条等势线,则B、D两点电势相同,故A错误.
B、根据电场的叠加原理可知,BD是一条等势线,且该等势线一直延伸到无穷远处,则D点电势为零.
设每个电荷的电荷量大小为Q.正方形边长为2L.
则D点场强为 E=2k$\frac{Q}{{L}^{2}}$-k$\frac{Q}{{L}^{2}+(2L)^{2}}$•$\frac{L}{\sqrt{{L}^{2}+(2L)^{2}}}$≠0,故B错误.
C、根据对称性和电场的叠加原理可知,O点的场强为零,则将一带负电的试探电荷从B点沿直线移动到D点,电场强度先减小后增大,由F=qE知,负电荷所受电场力先减小后增大,故C正确.
D、将一带正电的试探电荷从A点沿直线移动到C点,电场力不做功,则试探电荷具有的电势能不变,故D错误.
故选:C

点评 解决本题的关键掌握点电荷的场强公式和等量异种电荷等势面的分布情况,会根据平行四边形定则进行场强的叠加研究这类问题.

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