题目
关于高斯定理,以下说法正确的是:A. 高斯定理是普遍适用的,但用它计算电场强度时要求电荷分布具有某种对称性;B. 高斯定理对非对称性的电场是不正确的;C. 高斯定理一定可以用于计算电荷分布具有对称性的电场的电场强度;D. 高斯定理一定不可以用于计算非对称性电荷分布的电场的电场强度.
关于高斯定理,以下说法正确的是:
A. 高斯定理是普遍适用的,但用它计算电场强度时要求电荷分布具有某种对称性;
B. 高斯定理对非对称性的电场是不正确的;
C. 高斯定理一定可以用于计算电荷分布具有对称性的电场的电场强度;
D. 高斯定理一定不可以用于计算非对称性电荷分布的电场的电场强度.
题目解答
答案
A. 高斯定理是普遍适用的,但用它计算电场强度时要求电荷分布具有某种对称性;
解析
高斯定理是电磁学中的核心定理,其数学表达式为:
$\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{S} = \frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}$
考查要点:
- 高斯定理的适用范围:定理本身对任意电荷分布均成立,但计算电场强度时需要电荷分布具有对称性,以便简化积分。
- 对称性的作用:对称性使得电场强度$\mathbf{E}$在高斯面上的分布均匀,从而将曲面积分转化为简单的乘积形式。
- 关键误区:高斯定理并非仅适用于对称性电场,但若电荷分布无对称性,则计算过程可能复杂,甚至无法直接应用。
破题关键:
- 选项A正确体现了定理的普遍适用性与实际应用中的对称性需求。
- 选项B、D错误,因高斯定理本身对非对称电场仍成立,只是计算困难。
- 选项C错误,因“一定”绝对化,实际需具体分析对称性是否足够简化计算。
选项分析
选项A
正确。高斯定理的数学形式对任意电荷分布均成立,但若要通过它直接计算电场强度,必须依赖对称性。例如,均匀带电球面的电场计算中,球对称性使高斯面上的$\mathbf{E}$大小相等且与$d\mathbf{S}$方向一致,从而简化积分。
选项B
错误。高斯定理对非对称电场仍成立,只是无法通过高斯定理直接求出电场强度(需结合其他方法,如叠加原理)。
选项C
错误。虽然对称性有助于简化计算,但“一定可以”过于绝对。例如,某些对称性分布可能因高斯面选择困难或积分复杂而无法直接应用。
选项D
错误。高斯定理可用于非对称电场,但计算过程可能涉及复杂积分,而非“一定不可用”。