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。高斯定理的表达式为$\varPhi_E=\oint_{S}\vec{E}\cdot d\vec{S}=\frac{q_{in}}{\epsilon_0}$,其中$\varPhi_E$是通过闭合曲面$S$(即高斯面)的电通量,$\vec{E}$是高斯面上各点的电场强度,$d\vec{S}$是高斯面上的面积元,$q_{in}$是高斯面内所包围的净电荷,$\epsilon_0$是真空介电常数。下面对每个选项进行详细分析:
- 选项A:
若高斯面上的电场强度处处为零,根据高斯定理$\varPhi_E=\oint_{S}\vec{E}\cdot d\vec{S}=\frac{q_{in}}{\epsilon_0}$,此时$\vec{E} = 0$,则$\varPhi_E=\oint_{S}\vec{E}\cdot d\vec{S}=0$,由此可得$q_{in}=0$。但$q_{in}=0$只能说明高斯面内的净电荷为零,不能说明面内必无电荷,有可能面内存在等量异号的电荷,它们的代数和为零。所以选项A错误。 - 选项B:
若高斯面内无电荷,即$q_{in}=0$,根据高斯定理$\varPhi_E=\oint_{S}\vec{E}\cdot d\vec{S}=\frac{q_{in}}{\epsilon_0}=0$。电通量$\varPhi_E = 0$只能说明通过高斯面的电场线的净条数为零,但不能说明高斯面上的电场强度处处为零。因为高斯面上的电场强度是由面内和面外所有电荷共同产生的,面外电荷仍可能在高斯面上产生电场。所以选项B错误。 - 选项C:
若高斯面上的电场强度处处不为零,只能说明高斯面上存在电场,但不能确定高斯面内必定有电荷。因为高斯面上的电场是由面内和面外所有电荷共同激发的,即使面内无电荷,面外电荷也可能使高斯面上的电场强度处处不为零。所以选项C错误。 - 选项D:
若高斯面内有净电荷,即$q_{in}\neq0$,根据高斯定理$\varPhi_E=\oint_{S}\vec{E}\cdot d\vec{S}=\frac{q_{in}}{\epsilon_0}$,由于$q_{in}\neq0$,$\epsilon_0$为常量且不为零,所以$\varPhi_E\neq0$,即通过高斯面的电通量必不为零。所以选项D正确。