题目
[题目]一电场强度为E的均匀电场,E的方向沿-|||-x轴正向,如图所示,则通过图中一半径为R的半-|||-球面的电场强度通量为 ()-|||-E-|||-0 x-|||-A.πR^2E-|||-B. dfrac (pi {R)^2E}(2)-|||-C.2πR^2E-|||-D.0

题目解答
答案
C. 2πR^2E
解析
考查要点:本题主要考查电场强度通量的计算,重点在于理解通量的定义及几何对称性在均匀电场中的应用。
解题核心思路:
- 通量公式:电场强度通量 $\Phi = \mathbf{E} \cdot \mathbf{S}$,其中 $\mathbf{S}$ 是面积向量,方向为面的外法线方向。
- 均匀电场特性:电场方向恒定,强度均匀,可直接计算各面积元的通量之和。
- 几何分析:半球面的法线方向与电场方向完全一致,因此所有面积元的通量直接相加,无需考虑角度修正。
破题关键点:
- 明确半球面的法线方向与电场方向的关系(同向)。
- 计算半球面的表面积($2\pi R^2$),与电场强度相乘即可得总通量。
步骤1:确定法线方向与电场方向关系
半球面的法线方向始终沿电场方向(x轴正向),因此每个面积元的通量为 $\Phi = E \cdot dS$。
步骤2:计算半球面表面积
半球面的表面积为 $2\pi R^2$(整个球面面积为 $4\pi R^2$,半球面取一半)。
步骤3:计算总通量
总通量为电场强度与表面积的乘积:
$\Phi = E \cdot 2\pi R^2 = 2\pi R^2 E.$