题目
下列说法正确的是( ).A. 电场强度为零的点,电势也一定为零B. 电场强度不为零的点,电势也一定不为零C. 电势为零的点,电场强度也一定为零D. 电势在某一区域内为常量,则电场强度在该区域内必定为零
下列说法正确的是( ).
A. 电场强度为零的点,电势也一定为零
B. 电场强度不为零的点,电势也一定不为零
C. 电势为零的点,电场强度也一定为零
D. 电势在某一区域内为常量,则电场强度在该区域内必定为零
题目解答
答案
D. 电势在某一区域内为常量,则电场强度在该区域内必定为零
解析
本题考查电场强度与电势的关系,需明确两者定义及相互联系:
- 电场强度是矢量,反映电场力的性质,由电场本身决定;
- 电势是标量,反映电场能的性质,与参考点选择相关;
- 核心关系:电场强度是电势的负梯度,即 $E = -\frac{d\phi}{dx}$(在电场线方向)。
破题关键:
- 电场强度为零时,电势可能不为零(如等量异种电荷中点);
- 电势为零时,电场强度可能不为零(如等量异种电荷连线上某点);
- 若电势在某区域为常量,则电场强度必定为零(梯度为零)。
选项分析
A. 电场强度为零的点,电势也一定为零
错误。
反例:等量异种电荷中垂线的中点,场强为零,但电势为两电荷电势代数和,可能不为零。
B. 电场强度不为零的点,电势也一定不为零
错误。
反例:在两个等量异种电荷连线上,可能存在场强不为零但电势为零的点(如正负电荷电势抵消的位置)。
C. 电势为零的点,电场强度也一定为零
错误。
反例:孤立导体球壳内部,若参考点选在球壳表面,则内部电势为零,但场强也为零;但若参考点选在内部某处,则外部可能存在电势为零但场强不为零的区域。
D. 电势在某一区域内为常量,则电场强度在该区域内必定为零
正确。
推导:若电势 $\phi$ 为常量,则其空间变化率为零,即 $\nabla \phi = 0$,故电场强度 $E = -\nabla \phi = 0$。