题目
将一点电荷放置在球形闭合曲面的球心处,以下哪种情况下,通过闭合球面的电通量会发生变化:A将另一个点电荷放入闭合球面内。B将点电荷所处的位置从球心处移动至球面内另一点。C将闭合球面所包围的体积缩小一半。D在闭合球面外一点放置另一个点电荷。
将一点电荷放置在球形闭合曲面的球心处,以下哪种情况下,通过闭合球面的电通量会发生变化:
A将另一个点电荷放入闭合球面内。
B将点电荷所处的位置从球心处移动至球面内另一点。
C将闭合球面所包围的体积缩小一半。
D在闭合球面外一点放置另一个点电荷。
题目解答
答案
A:将另一个点电荷放入闭合球面内。这会增加或减少
,所以
会发生变化。
B:将点电荷所处的位置从球心处移动至球面内另一点。点电荷的位置改变不会影响其所在的闭合球面内的总电荷量。所以
不会发生变化。
C:将闭合球面所包围的体积缩小一半。但是,点电荷仍然在缩小后的球面内,所以
没有变化,
也不会发生变化。
D:在闭合球面外一点放置另一个点电荷。这个外部电荷不会改变
,所以
不会发生变化。
所以,只有在情况 A 中,通过闭合球面的电通量会发生变化。
解析
本题考查高斯定律的应用,核心在于理解电通量仅由闭合曲面内的净电荷量决定。关键点:
- 电通量公式:$\Phi = \frac{Q_{\text{总}}}{\varepsilon_0}$,其中$Q_{\text{总}}$是曲面内的总电荷量。
- 无关因素:曲面形状、大小、电荷位置,以及外部电荷均不影响电通量。
- 破题关键:判断选项是否改变曲面内的总电荷量。
选项分析
A. 将另一个点电荷放入闭合球面内
- 总电荷变化:新增电荷进入曲面内,$Q_{\text{总}}$增加或减少。
- 结论:电通量$\Phi$变化。
B. 将点电荷从球心移至球面内另一点
- 总电荷不变:电荷仍在曲面内,$Q_{\text{总}}$不变。
- 结论:电通量$\Phi$不变。
C. 缩小闭合球面体积
- 电荷位置:原电荷仍留在曲面内,$Q_{\text{总}}$不变。
- 结论:电通量$\Phi$不变。
D. 在闭合球面外放置点电荷
- 外部电荷影响:高斯定律规定外部电荷不影响曲面内的电通量。
- 结论:电通量$\Phi$不变。