题目
一个电荷q放置在距离原点r处,另一个电荷2q放置在距离原点2r处,原点处有一个电荷Q,如果所有的电荷都是正的,那么在q和2q这两个电荷中,电荷所在处的电势较高的电荷是A. q所在处B. 2q所在处C. 两个电荷具有同样的电势D. 不能确定
一个电荷q放置在距离原点r处,另一个电荷2q放置在距离原点2r处,原点处有一个电荷Q,如果所有的电荷都是正的,那么在q和2q这两个电荷中,电荷所在处的电势较高的电荷是
A. q所在处
B. 2q所在处
C. 两个电荷具有同样的电势
D. 不能确定
题目解答
答案
A. q所在处
解析
考查要点:本题主要考查电势的叠加原理及点电荷电势的计算。
解题核心思路:  
- 电势是标量,具有可叠加性,总电势为各电荷单独产生的电势的代数和。
- 正电荷产生的电势为正值,需分别计算q和2q所在处的总电势,再比较大小。
 破题关键点:
- 明确每个电势的来源:q所在处的电势由Q和2q共同产生,2q所在处的电势由Q和q共同产生。
- 注意电荷之间的相对距离,正确应用点电荷电势公式$V = k\frac{Q}{r}$。
步骤1:确定各电荷的位置关系
- 原点处电荷为$Q$,q位于距离原点$r$处,2q位于距离原点$2r$处,且三者在同一直线上。
步骤2:计算q所在处的电势
- Q在q处产生的电势:
 $V_Q = k\frac{Q}{r}$
- 2q在q处产生的电势:
 2q与q的距离为$r$($2r - r$),故
 $V_{2q} = k\frac{2q}{r}$
- 总电势:
 $V_q = V_Q + V_{2q} = k\frac{Q}{r} + k\frac{2q}{r} = k\frac{Q + 2q}{r}$
步骤3:计算2q所在处的电势
- Q在2q处产生的电势:
 $V_Q = k\frac{Q}{2r}$
- q在2q处产生的电势:
 q与2q的距离为$r$,故
 $V_q = k\frac{q}{r}$
- 总电势:
 $V_{2q} = V_Q + V_q = k\frac{Q}{2r} + k\frac{q}{r} = k\frac{Q + 2q}{2r}$
步骤4:比较电势大小
- $V_q = k\frac{Q + 2q}{r}$
- $V_{2q} = k\frac{Q + 2q}{2r}$
- 因$Q$和$q$均为正数,$Q + 2q > 0$,故:
 $V_q = 2 \cdot V_{2q}$
 q所在处的电势更高。