题目内容

4.如图所示,空间中有A、B、C、D、O五点,其中AB连线与CD连线相互垂直,A、B、C、D四点到O点的距离均为d,现在A、B两点分别放置带电荷量均为Q的负电荷,在C点放置一正电荷,如果D点的电场强度为零,则下列说法正确的是(  )
A.电荷C的带电荷量为2Q
B.O点的电场强度为0
C.将一负电荷从O点沿OC连线向下移动的过程中,负电荷的电势能增大
D.将一负电荷从O点沿OB连线向右移动的过程中,负电荷的电势能增大

分析 根据点电荷场强公式和电场的叠加原理求C的带电荷量,并由电场的叠加原理分析O点的电场强度.根据电场力做功情况分析电荷的电势能如何变化.

解答 解:A、D点的电场强度为零,则电荷A、B与电荷C在D点产生的电场强度大小相等、方向相反.则有:
k$\frac{{Q}_{C}}{(2d)^{2}}$=2k$\frac{Q}{(\sqrt{2}d)^{2}}$cos45°
解得:QC=2$\sqrt{2}$Q.故A错误.
B、电荷A、B在O点产生的场强大小相等、方向相反,相互抵消.O点的电场强度等于电荷C在O点产生的电场强度,不为零,故B错误.
C、根据电场的叠加原理,可知,OC连线上电场强度方向沿C→O,则将一负电荷从O点沿OC连线向下移动的过程中,负电荷所受的电场力沿O→C方向,电场力对负电荷做正功,负电荷的电势能减小,故C错误.
D、OB连线上电场强度斜向右上方,负电荷受到的电场力斜向左下方,则将一负电荷从O点沿OB连线向右移动的过程中,电场力对负电荷做负功,负电荷的电势能增大,故D正确.
故选:D

点评 本题的关键要知道空间的电场是由三个电荷产生的电场的叠加,要掌握点电荷的电场强度公式,并运用矢量合成法则:平行四边形定则求合场强.

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