Question

1．在真空中某點電荷Q的電場中，將帶電荷量為q的負試探電荷分別置于a（0，0，r）、b兩點時，試探電荷所受電場力的方向如圖所示，F(xiàn)_a、F_b分別在yOz和xOy平面內(nèi)，F(xiàn)_a與x軸負方向成60°角，F(xiàn)_b與x軸負方向成60°角．已知試探電荷在a點受到的電場力大小為F_a=F，靜電力常量為k．則以下判斷正確的是（　�。�

• A． F_b=F
• B． a、b、O三點電勢關(guān)系為φ_a=φ_b＞φ₀
• C． 點電荷Q帶正電，且大小為Q=$\frac{4F{r}^{2}}{kq}$
• D． 在平面xOz上移動該試探電荷，電場力不做功

Answer 1

分析 先根據(jù)幾何關(guān)系判斷出點電荷Q的位置，然后由庫侖定律判斷出點電荷的電量與F_b的大小，根據(jù)點電荷的電場特點判斷出各點的電勢．

解答 解：由題，F(xiàn)_a、F_b分別在yOz和xOy平面內(nèi)，可知點電荷Q即在yOz平面內(nèi)，也在xOy平面內(nèi)，所以Q一定在坐標軸y上．過a點沿F的方向延長，與y軸交于Q點，設(shè)OQ之間的距離為y，由幾何關(guān)系得：$\frac{y}{r}=tan60°$
所以：y=$r•tan60°=\sqrt{3}r$
aQ之間的距離：L=$\frac{r}{cos60°}=2r$
連接bQ，則b受到的電場力的方向沿bQ的方向．由幾何關(guān)系得：${r}_=\frac{y}{tan60°}=\frac{\sqrt{3}r}{\sqrt{3}}=r$
可知b點到O點的距離也是r，b到Q之間的距離也是2r．
A、b與a到Q點的距離相等，根據(jù)庫侖定律可知，試探電荷在b點受到的電場力與在a點受到的電場力是相等的，所以F_b=F．故A正確；
B、負電荷受到的電場力指向Q，根據(jù)異性電荷相互吸引可知，Q帶正電．由于距離正電荷越近電勢越高，所以O(shè)點的電勢高，b與a點的電勢相等，即φ_a=φ_b＜φ_O．故B錯誤；
C、根據(jù)庫侖定律：F=$\frac{kQq}{（2r）^{2}}$，所以：Q=$\frac{4F{r}^{2}}{kq}$．故C正確；
D、平面xOz上各點到Q的距離不一定相等，所以各點的電勢不一定相等，則在平面xOz上移動該試探電荷，電場力不一定不做功．故D錯誤．
故選：AC

點評 本題要掌握點電荷電場線和等勢面的分布情況，要有一定的空間想象能力，要能根據(jù)電場力方向與位移方向的關(guān)系判斷電場力做功的正負．