题目
在静电场中,下列说法中哪一个是正确的( )A. 带正电荷的导体,其电势一定是正值B. 等势面上各点的场强一定相等C. 场强为零处,电势也一定为零D. 场强相等处,电势梯度矢量一定相等
在静电场中,下列说法中哪一个是正确的( )
A. 带正电荷的导体,其电势一定是正值
B. 等势面上各点的场强一定相等
C. 场强为零处,电势也一定为零
D. 场强相等处,电势梯度矢量一定相等
题目解答
答案
D. 场强相等处,电势梯度矢量一定相等
解析
本题考查静电场中电势与场强的关系,需明确以下核心概念:
- 电势是相对量,其正负取决于零势点的选择;
- 等势面上场强方向相同(均垂直等势面),但大小可能不同;
- 场强为零处电势不一定为零;
- 场强是电势梯度的负梯度,即 $\mathbf{E} = -\nabla \phi$,场强相等时电势梯度矢量必然相等。
选项分析
A. 带正电荷的导体,其电势一定是正值
错误。电势是相对量,正负由零势点位置决定。若零势点选在导体附近,电势可能为正;但若零势点选在远处,导体电势仍可能为正。然而,若存在其他电荷影响,导体电势可能为负。因此,电势正负不唯一。
B. 等势面上各点的场强一定相等
错误。等势面上各点场强方向相同(均垂直于等势面),但大小可能不同。例如,在等量异种电荷的中垂线等势面上,场强大小随位置变化。
C. 场强为零处,电势也一定为零
错误。场强为零处电势可能不为零。例如,两等量同种电荷连线中点处场强为零,但电势为两电荷电势之和(正值)。
D. 场强相等处,电势梯度矢量一定相等
正确。由 $\mathbf{E} = -\nabla \phi$ 可知,场强相等(矢量相等)时,电势梯度矢量 $\nabla \phi$ 必然相等。