题目
真空中两块相互平行的无限大均匀带电平面A和B,A平面电荷面密度为20,B平面电荷面密度为σ,两板间距离a,当一点电荷q从A面移到B面时电场力作的功为:A. q aσ ÷ e_0B. q ÷ 2e_0aC. q aσ ÷ 2e_0D. q aσ ÷ 4πe_0
真空中两块相互平行的无限大均匀带电平面A和B,A平面电荷面密度为20,B平面电荷面密度为σ,两板间距离a,当一点电荷q从A面移到B面时电场力作的功为:
A. q aσ ÷ e_0
B. q ÷ 2e_0a
C. q aσ ÷ 2e_0
D. q aσ ÷ 4πe_0
题目解答
答案
C. q aσ ÷ 2e_0
解析
步骤 1:确定电场强度
无限大均匀带电平面的电场强度公式为 E = σ / (2ε_0),其中 σ 是电荷面密度,ε_0 是真空介电常数。对于A平面,电荷面密度为2σ,因此电场强度为 E_A = 2σ / (2ε_0) = σ / ε_0。对于B平面,电荷面密度为σ,因此电场强度为 E_B = σ / (2ε_0)。由于两平面相互平行,电场方向相反,因此在两平面之间,电场强度为 E = E_A - E_B = σ / ε_0 - σ / (2ε_0) = σ / (2ε_0)。
步骤 2:计算电场力作的功
电场力作的功等于电荷q在电场中移动时电势能的变化。电势能的变化等于电荷q乘以电场强度E乘以移动的距离a。因此,电场力作的功为 W = q * E * a = q * (σ / (2ε_0)) * a = q * a * σ / (2ε_0)。
无限大均匀带电平面的电场强度公式为 E = σ / (2ε_0),其中 σ 是电荷面密度,ε_0 是真空介电常数。对于A平面,电荷面密度为2σ,因此电场强度为 E_A = 2σ / (2ε_0) = σ / ε_0。对于B平面,电荷面密度为σ,因此电场强度为 E_B = σ / (2ε_0)。由于两平面相互平行,电场方向相反,因此在两平面之间,电场强度为 E = E_A - E_B = σ / ε_0 - σ / (2ε_0) = σ / (2ε_0)。
步骤 2:计算电场力作的功
电场力作的功等于电荷q在电场中移动时电势能的变化。电势能的变化等于电荷q乘以电场强度E乘以移动的距离a。因此,电场力作的功为 W = q * E * a = q * (σ / (2ε_0)) * a = q * a * σ / (2ε_0)。