题目内容

4.真空中有一个正方体区域abfe-dcgh,有一对等量异种点电荷分别位于正方体的顶点a和f处,现在各顶点间移动一正试探电荷,关于该试探电荷所受的电场力和具有的电势能,以下判断正确的是(  )
A.在d点和g点所受电场力大小相等、方向相同
B.在h点和c点所受电场力大小相等、方向相同
C.在d点和g点电势能相等
D.在h点和c点电势能相等

分析 一对等量异种电荷在空间产生的电场具有对称性,根据电场线的分布情况和对称性,分析场强大小和方向,判断电场力大小和方向的关系.根据等势面分布情况,判断电势关系,确定电势能的关系.

解答 解:A、根据等量异种电荷电场线的分布情况如左图:可知在d点和g点所受电场力大小相等、方向相反,故A错误;
B、根据电场线的分布情况可知,h、e、b、c都在过+Q与-Q连线的中垂面上,所以在h点和c点所受电场力大小相等、方向相同,B正确;
C、等势线的分布如右图,h、e、b、c都在过+Q与-Q连线的中垂面上,而此中垂面是一个等势面,沿电场线方向电势降低,所以d点的电势高于g,所以正电荷在d点的电势能大于在g点电势能,故C错误;
D、h、e、b、c都在过+Q与-Q连线的中垂面上,而此中垂面是一个等势面,所以正电荷在h点和c点电势能相等,故D正确.
故选:BD.

点评 本题的解题关键是抓住对称性进行分析,等量异种电荷电场线和等势线的分布情况是考试的热点,要熟悉,并能在相关问题中能恰到好处地应用.

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