题目
如图所示,边长为l的正方形,在其四个顶点上各放有等量的点电荷。若正方形中心O处的场强值和电势值都等于零,则( ) a b-|||-d c A.顶点a、b、c、d处都是正电荷 B.顶点a、b处是正电荷,c、d处是负电荷 C.顶点a、c处是正电荷,b、d处是负电荷 D.顶点a、b、c、d处都是负电荷
如图所示,边长为l的正方形,在其四个顶点上各放有等量的点电荷。若正方形中心O处的场强值和电势值都等于零,则( )

A.顶点a、b、c、d处都是正电荷
B.顶点a、b处是正电荷,c、d处是负电荷
C.顶点a、c处是正电荷,b、d处是负电荷
D.顶点a、b、c、d处都是负电荷
题目解答
答案
C. 顶点a、c处是正电荷,b、d处是负电荷
解析
本题考查电场强度的矢量叠加和电势的标量叠加。解题关键在于:
- 场强为零:四个电荷在中心O点的场强矢量和为零,需满足对称性条件。
- 电势为零:四个电荷在中心O点的电势代数和为零,需电荷符号合理搭配。
通过分析正方形的对称性,若对角线上的电荷符号相同、相邻电荷符号相反,可实现场强相互抵消,电势总和为零。
场强为零的条件
- 对角线对称性:假设a、c为正电荷,b、d为负电荷,且电荷量相等。
- a和c的场强沿对角线方向,大小相等、方向相反,矢量和为零。
- b和d的场强沿另一对角线方向,大小相等、方向相反,矢量和为零。
电势为零的条件
- 电势叠加计算:
- 每个电荷在O点的电势大小为 $\frac{kq}{l/\sqrt{2}} = \sqrt{2}kq/l$。
- a和c为正电荷,总电势为 $2 \cdot \sqrt{2}kq/l$。
- b和d为负电荷,总电势为 $-2 \cdot \sqrt{2}kq/l$。
- 总电势为 $2\sqrt{2}kq/l - 2\sqrt{2}kq/l = 0$。