题目
两个电偶极子相互垂直地放在一球面球心处,则 [ ]A. 球面上场强处处相等B. 球面上场强处处为零C. 通过球面的总电通量为零D. 球面内没有包围电荷
两个电偶极子相互垂直地放在一球面球心处,则 [ ]
- A. 球面上场强处处相等
- B. 球面上场强处处为零
- C. 通过球面的总电通量为零
- D. 球面内没有包围电荷
题目解答
答案
C
解析
考查要点:本题主要考查电偶极子的电场性质、高斯定理的应用,以及电通量与电荷分布的关系。
解题核心思路:
- 电偶极子的电荷特性:单个电偶极子由等量异号电荷构成,总电荷为零,但存在电偶极矩。
- 高斯定理的应用:通过球面的总电通量仅与球面内包围的净电荷有关,与电场分布无关。
- 场强的对称性:两个相互垂直的电偶极子的电场叠加后,球面上的场强分布不具有对称性,因此场强不可能处处相等或为零。
破题关键点:
- 总电荷为零:两个电偶极子的总电荷为零,但球面内存在正负电荷。
- 电通量计算:根据高斯定理,总电通量为零,但场强分布复杂,无法简化为零或相等。
选项分析
选项A:球面上场强处处相等
- 电偶极子的电场分布具有方向性,场强大小与方向随空间位置变化。两个垂直的电偶极子的电场叠加后,场强在球面上各点的大小和方向均不同。因此,选项A错误。
选项B:球面上场强处处为零
- 电偶极子的电场在球面上各点的场强方向和大小不同,无法相互抵消至零。例如,在某一电偶极子的轴线上,场强可能较大,而在垂直方向场强较小。因此,选项B错误。
选项C:通过球面的总电通量为零
- 根据高斯定理,总电通量 $\Phi = \frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$,其中 $Q_{\text{enc}}$ 是球面内包围的净电荷。由于两个电偶极子的总电荷为零,$Q_{\text{enc}} = 0$,因此 $\Phi = 0$。选项C正确。
选项D:球面内没有包围电荷
- 虽然两个电偶极子的总电荷为零,但球面内存在正负电荷(例如,每个电偶极子由 $+q$ 和 $-q$ 构成)。因此,球面内确实包围了电荷,只是总和为零。选项D错误。