题目
静电场的环路定理 nabla vec(E) cdot dvec(L) = 0 说明静电场的性质是( )A. 电场线不是闭合曲线B. 静电力是保守力C. 静电场是有源场D. 静电场是保守力场
静电场的环路定理 $\nabla \vec{E} \cdot d\vec{L} = 0$ 说明静电场的性质是( )
A. 电场线不是闭合曲线
B. 静电力是保守力
C. 静电场是有源场
D. 静电场是保守力场
题目解答
答案
D. 静电场是保守力场
解析
本题考查静电场的环路定理以及静电场的性质相关知识点。解题思路是根据静电场环路定理的表达式,分析其物理意义,进而判断静电场的性质,再对每个选项进行逐一分析。
静电场环路定理的物理意义
静电场的环路定理表达式为 $\oint_{L} \vec{E} \cdot d\vec{L} = 0$,它表示在静电场中,电场强度 $\vec{E}$ 沿任意闭合路径 $L$ 的线积分等于零。从做功的角度来看,根据电场力做功公式 $W = \int_{a}^{b} \vec{F} \cdot d\vec{l}$,而电场力 $\vec{F} = q\vec{E}$($q$ 为试探电荷),那么电场力沿闭合路径做功 $W = \oint_{L} q\vec{E} \cdot d\vec{L} = q\oint_{L} \vec{E} \cdot d\vec{L}$。由于 $\oint_{L} \vec{E} \cdot d\vec{L} = 0$,所以 $W = 0$,这意味着电场力沿任意闭合路径做功为零。
对各选项的分析
- A选项:电场线是否闭合与静电场环路定理并无直接关联。电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线,静电场的电场线是从正电荷出发,终止于负电荷,不是闭合曲线,但这不是由环路定理直接得出的结论,所以A选项错误。
- B选项:静电力是保守力,这是由静电场环路定理推导出来的一个重要结论。因为静电力沿任意闭合路径做功为零,符合保守力的定义,所以静电力是保守力。但该选项没有全面概括静电场的性质,静电场是保守力场更能准确描述静电场的这一特性,所以B选项不够准确。
- C选项:静电场是有源场是由高斯定理 $\oint_{S} \vec{E} \cdot d\vec{S} = \frac{q_{enc}}{\epsilon_0}$ 来描述的,它表明静电场的电场线是有源头的,与静电场环路定理无关,所以C选项错误。
- D选项:由于静电力是保守力,而具有保守力的场就是保守力场,所以静电场是保守力场,该选项准确地概括了静电场环路定理所体现的静电场的性质,所以D选项正确。