题目
真空中有一个点电荷Q,在距离它r处的电场强度大小为E。若将点电荷的电荷量变为2Q,距离变为r/2,则此时该点的电场强度大小为( )A. E/2B. 2EC. 8ED. 16E
真空中有一个点电荷$Q$,在距离它$r$处的电场强度大小为$E$。若将点电荷的电荷量变为$2Q$,距离变为$r/2$,则此时该点的电场强度大小为( )
A. $E/2$
B. $2E$
C. $8E$
D. $16E$
题目解答
答案
C. $8E$
解析
本题考查点电荷电场强度公式的应用。解题思路是先明确点电荷电场强度的计算公式,再根据题目中电荷量和距离的变化情况,分别计算出变化前后的电场强度,最后求出变化后的电场强度与原电场强度的倍数关系。
步骤一:明确点电荷电场强度公式
点电荷在真空中某点产生的电场强度大小的计算公式为$E = k\frac{Q}{r^{2}}$,其中$E$为电场强度,$k$为静电力常量,$Q$为点电荷的电荷量,$r$为该点到点电荷的距离。
步骤二:计算原电场强度
已知在距离点电荷$Q$为$r$处的电场强度大小为$E$,根据上述公式可得$E = k\frac{Q}{r^{2}}$。
步骤三:计算变化后的电场强度
当点电荷的电荷量变为$2Q$,距离变为$\frac{r}{2}$时,此时该点的电场强度$E'$为:
$E' = k\frac{2Q}{(\frac{r}{2})^{2}}$
根据幂运算法则$(\frac{a}{b})^n=\frac{a^n}{b^n}$对上式进行化简:
$E' = k\frac{2Q}{\frac{r^{2}}{4}}$
再根据除法运算法则,除以一个数等于乘以它的倒数,可得:
$E' = k\times 2Q\times\frac{4}{r^{2}} = 8k\frac{Q}{r^{2}}$
步骤四:求出$E'$与$E$的关系
将$E = k\frac{Q}{r^{2}}$代入$E' = 8k\frac{Q}{r^{2}}$,可得$E' = 8E$。