题目内容

3.如图所示,A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点(正四面体是由四个全等正三角形围成的空间封闭图形),所有棱长都为a,现在A、B两点分别固定电荷量分别为+q和-q的两个点电荷,静电力常量为k,则下列说法正确的是(  )
A.C、D两点的场强相同B.C点的场强大小为$\frac{kq}{{a}^{2}}$
C.C、D两点的电势不可能相等D.C、D两点的场强不可能相同

分析 +q、-q是两个等量异种点电荷,其电场线和等势面分布具有对称性,通过AB的中垂面是一个等势面,C、D在同一等势面上,电势相等,根据对称性分析C、D场强关系.根据点电荷的场强的公式和平行四边形定则计算出C点的电场强度;在等势面上运动点电荷电场力不做功

解答 解:
A、C、据题,+q、-q是两个等量异种点电荷,通过AB的中垂面是一等势面,C、D在同一等势面上,电势相等,C、D两点的场强都与等势面垂直,方向指向B一侧,方向相同,根据对称性可知,场强大小相等,故C、D两点的场强、电势均相同.故A正确,C错误;
B、两个电荷在C点产生的场强大小:E1=E2=$\frac{kq}{{a}^{2}}$,方向的夹角为120°,则C点的合场强E=E1=E2=$\frac{kq}{{a}^{2}}$,如图.故B正确;
D、由题,通过AB的中垂面是一等势面,C、D在同一等势面上,电势相等,将一正电荷从C点移动到D点,电场力不做功.故D错误.
故选:AB.

点评 本题关键要掌握等量异种电荷电场线和等势线分布情况,抓住ABCD是正四面体的四个顶点这一题眼,即可得出C、D处于通过AB的中垂面是一等势面上

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