题目
下面说法正确的是( )A. 若高斯面上的电场强度处处为零,则该面内必无电荷B. 若高斯面内无电荷,则高斯面上的电场强度处处为零C. 若高斯面上的电场强度处处不为零,则高斯面内必定有电荷D. 若高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电通量必不为零.
下面说法正确的是( )
A. 若高斯面上的电场强度处处为零,则该面内必无电荷
B. 若高斯面内无电荷,则高斯面上的电场强度处处为零
C. 若高斯面上的电场强度处处不为零,则高斯面内必定有电荷
D. 若高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电通量必不为零.
题目解答
答案
D. 若高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电通量必不为零.
解析
本题考查高斯定理的理解与应用,核心在于明确电通量与高斯面内净电荷的关系,以及电场强度分布与电荷分布的关系。关键点如下:
- 高斯定理公式:$\Phi = \frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$,其中$\Phi$是电通量,$Q_{\text{enc}}$是高斯面内的净电荷。
- 电通量仅与高斯面内的净电荷有关,而电场强度的分布由面内和面外电荷共同决定。
- 电场强度为零不能推出无电荷:高斯面上的电场强度为零,可能因高斯面内外电荷的矢量叠加结果,而非面内无电荷。
- 净电荷存在必导致电通量非零:若高斯面内有净电荷,根据公式$\Phi = \frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$,电通量必然不为零。
选项A分析
若高斯面上的电场强度处处为零,则该面内必无电荷
- 错误。高斯面上的电场强度为零,说明电通量$\Phi = 0$,因此高斯面内的净电荷$Q_{\text{enc}} = 0$。但面内可能存在等量异号电荷(总电荷为零),此时电场强度为零,但面内仍有电荷。因此选项A的“必无电荷”表述不成立。
选项B分析
若高斯面内无电荷,则高斯面上的电场强度处处为零
- 错误。高斯面内无电荷($Q_{\text{enc}} = 0$)时,电通量$\Phi = 0$,但电场强度由面外电荷决定。例如,点电荷位于高斯面外时,高斯面上的电场强度不为零。
选项C分析
若高斯面上的电场强度处处不为零,则高斯面内必定有电荷
- 错误。高斯面上的电场强度不为零,可能由面外电荷产生。例如,点电荷位于高斯面外时,高斯面上的电场强度不为零,但面内无电荷。
选项D分析
若高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电通量必不为零
- 正确。根据高斯定理$\Phi = \frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$,若$Q_{\text{enc}} \neq 0$,则$\Phi \neq 0$。电通量的非零直接反映高斯面内存在净电荷。