如图所示,M点固定一负电荷,N点固定一正电荷,两者所带的电荷量相等、相距为L,以N点为圆心、为半径画圆,a、b、c、d是圆周上的四点,其中a、b两点在直线MN上,c、d两点的连线过N点,且垂直于MN,一带正电的试探电荷沿圆周移动。下列说法正确的是( )
A.该试探电荷在b点所受的电场力最大
B.该试探电荷在a、b两点所受电场力的方向相同
C.该试探电荷在b点的电势能最大
D.该试探电荷在c、d两点所受的电场力相同
C
【详解】
A.在a、b、c、d四点对正电的试探电荷产生的电场强度相同,方向背离圆心,在a、b、c、d四点对正电的试探电荷产生的电场强度在与连线上,指向,根据电场强度的叠加,b点处的合电场强度最小,根据
则所受的电场力最小,A 错误;
B.根据电场的叠加,a点的电场强度方向向左,b点的电场强度,根据
在b点的场强大于在b点的场强,b点合电场强度方向向右,试探正电荷在a、b两点所受电场力的方向相反,B错误;
C.a、b、c、d四点在以点电荷为圆心的圆上,由产生的电场在a、b、c、d四点的电势是相等的,所以a、b、c、d四点的总电势可以通过产生的电场的电势确定,根据顺着电场线方向电势降低可知,b点的电势最高,c、d电势相等,a点电势最低,根据
则试探正电荷在b点的电势能最大,C正确;
D.根据电场的叠加c、d两点的合电场强度大小相同,方向不相同,试探正电荷在c、d两点所受的电场力不相同,D错误。
故选C。
电场的能的性质:
电场力做功的特点在电场中移动电荷时,电场力对电荷做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关,而与电荷的运动路径无关。这一点与重力做功的情况类似。沿任一闭合路径移动一周,电场力所做的总功为零。
电势高低的比较方法:
(1)根据电场线或等势面判断。沿电场线方向,电势越来越低,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(2)利用电势差的正负判断。判断出的正负,再由比较的大小。若,则;则
(3)利用场源电荷判断。取无穷远处为零电势点,正电荷周围电势为正值,且离正电荷近处电势高;负电荷周围电势为负值,且离负电荷近处电势低。点电荷电场中某固定点的电势与场源电荷的电性及电荷量有关。场源电荷带正电时,电荷量越大.该点电势越高;场源电荷带负电时则相反。
(4)利用电势叠加判断。苦有多个场源电荷时,每个场源电荷产生的电场中的电势已知或易于判断,可将每个电场的电势先判断后叠加从而得到总电势。
(5)根据电场力做功来判断。正电荷在电场力作用下移动时,电场力做正功,电荷由高电势处移向低电势处;正电荷克服电场力做功,电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷,情况正好相反。
(6)根据电势能判断。正电荷在电势高处电势能较大,负电荷在电势低处电势能较大。
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