题目
3.1282:如图所示,一个带电量为q的点电荷位于立方体的A角上,则-|||-通过侧面abcd的电场强度通量等于:-|||-(A) dfrac (9)(6{varepsilon )_(0)} : (B) dfrac (9)(12{varepsilon )_(0)} : (C) dfrac (9)(24{c)_(0)} : (D) dfrac (9)(48{varepsilon )_(0)} .3.1282:如图所示,一个带电量为q的点电荷位于立方体的A角上,则-|||-通过侧面abcd的电场强度通量等于:-|||-(A) dfrac (9)(6{varepsilon )_(0)} : (B) dfrac (9)(12{varepsilon )_(0)} : (C) dfrac (9)(24{c)_(0)} : (D) dfrac (9)(48{varepsilon )_(0)} .


题目解答
答案
C
解析
本题考查电场强度通量的计算,核心是利用高斯定理及对称性分析。
关键分析
- 高斯定理:真空中静电场的电场强度通量$\varPhi_E$等于包围电荷的闭合曲面内电荷量$q$除以$\varepsilon_0$,即$\varPhi_E=\frac{q}{\varepsilon_0}$。
- 对称性扩展:点电荷位于立方体顶点时,若将立方体扩展为边长是原立方体两倍的大立方体(使原电荷处于大立方体中心),则大立方体的6个面具有对称性,每个面的电场强度通量相等。
计算过程
- 大立方体的总通量:大立方体包围电荷$q$,总通量$\varPhi_{总}=\frac{q}{\varepsilon_0}$。
- 单个面的通量:大立方体6个面对称,每个面通量$\varPhi_面=\frac{\varPhi_{总}}{6}=\frac{q}{6\varepsilon_0}$。
- 原立方体侧面$abcd$的通量:原立方体侧面$abcd$是大立方体一个面的$\frac{1}{4}$(因大立方体每个面被4个小立方体平分),故$\varPhi_{abcd}=\frac{1}{4}\varPhi_面=\frac{q}{24\varepsilon_0}$。