题目
关于电势与场强的关系有以下几种说法,正确的是A. 电势为零处,场强必为零B. 电势高的地方,场强必定大C. 已知场强的分布规律,就可知道空间各点的电势D. 已知某点的电势的梯度,便可知道该点的场强
关于电势与场强的关系有以下几种说法,正确的是
A. 电势为零处,场强必为零
B. 电势高的地方,场强必定大
C. 已知场强的分布规律,就可知道空间各点的电势
D. 已知某点的电势的梯度,便可知道该点的场强
题目解答
答案
D. 已知某点的电势的梯度,便可知道该点的场强
解析
考查要点:本题主要考查电势与场强的关系,特别是对电势梯度与场强方向、大小的理解,以及对各选项中常见误区的辨析能力。
解题核心思路:
- 明确场强与电势梯度的关系:场强是电势梯度的负值,即 $\mathbf{E} = -\nabla \phi$,场强的大小等于电势梯度的绝对值,方向与梯度方向相反。
- 逐一分析选项,结合典型电场模型(如点电荷、等量异种电荷等)判断各选项是否成立。
- 排除法:通过反例或理论推导排除错误选项,最终确定正确答案。
破题关键点:
- 选项D的正确性:电势的梯度直接决定场强的大小和方向,无需额外信息。
- 选项C的误区:场强分布无法唯一确定电势,因积分常数(零电势点)未给定。
选项分析
选项A
“电势为零处,场强必为零”
- 错误。电势为零是人为规定的,与场强无关。例如:
- 等量异种电荷的中垂线中点,电势为零,但场强不为零(两电荷场强叠加方向相同)。
- 无穷远处电势为零,但场强也为零(如点电荷场)。
结论:电势为零时场强可能为零或非零,无必然联系。
选项B
“电势高的地方,场强必定大”
- 错误。电势高低与场强大小无直接关系。例如:
- 正点电荷场中,离电荷越近,场强越大,电势越高;
- 负点电荷场中,离电荷越近,场强越大,电势越低;
- 等量同种电荷连线中点,场强为零,但电势为正值且较高。
结论:场强大小与电势高低无关。
选项C
“已知场强的分布,就可知道空间各点的电势”
- 错误。场强是电势的负梯度,需通过积分求电势:
$\phi = -\int \mathbf{E} \cdot d\mathbf{l} + C$
积分常数 $C$ 由零电势点决定。若未指定零电势点,电势只能确定到一个常数项,无法唯一确定各点电势。
结论:场强分布无法唯一确定电势。
选项D
“已知某点的电势的梯度,便可知道该点的场强”
- 正确。根据场强与电势梯度的关系:
$\mathbf{E} = -\nabla \phi$
电势的梯度直接给出场强的大小和方向,无需其他信息。
结论:选项D成立。