题目内容

16.如图所示,两个带等量正电的点电荷分别位于x轴上的P、Q两点,其位置关于坐标原点O对称,圆弧曲线是一个以O点为圆心的半圆,c点为半圆与y轴的交点,a,b两点为一平行于x轴的直线与半圆的交点,下列说法正确的是(  )
A.a,b两点的电势相同
B.a,b两点的场强相同
C.将一个正电荷q沿着圆弧从a点经c点移到b点,电势能先增加后减小
D.将一个正电荷q放在半圆上任一点,两电荷对q的作用力大小分别是F1、F2,则$\frac{1}{F_1}+\frac{1}{F_2}$为一定值

分析 根据等量异号电荷的电场分布特点图可知各点的电势高低和场强大小;由电场力做功情况可知电势能的大小;根据库仑定律推导$\frac{1}{F_1}+\frac{1}{F_2}$.

解答 解:等量同种电荷电场线分别如图所示,
A、沿电场线方向电势降低,结合等量同种电荷的电场分布特点图可知,a点的电势等于b.故A正确;
B、电场强度的方向沿电场线的切线方向,由图可知,a,b两点的场强大小相等、方向不同,故B错误;
C、将一个正电荷q沿着圆弧从a点经c点移到b点,电场力先做正功,后做负功,故电势能先减小后增加,故C错误;
D、设圆直径为d,将一个正电荷q放在半圆上任一点,设该点到a的距离为r1,到b的距离为r2,则由勾股定理得:r12+r22=d2,
两电荷对q的作用力大小分别是F1、F2,则由库仑定律得:F1=$\frac{kQq}{{r}_{1}^{2}}$,F2=$\frac{kQq}{{r}_{2}^{2}}$,
所以:$\frac{1}{{F}_{1}}+\frac{1}{{F}_{2}}$=$\frac{{r}_{1}^{2}+{r}_{2}^{2}}{kqQ}$=$\frac{{d}^{2}}{kQq}$,为定值.故D正确.
故选:AD.

点评 本题考查等量同种电荷的电场分布,要牢记等量异号电荷的电场分布特点图,注意明确其电场线及等势面的分布规律是关键.

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