题目
18、-|||-在oxy面上倒扣着半径为R的半球面,半球面的球心O位于坐标原点,且电荷均匀分布,电-|||-荷密度为σ,A点的坐标为 (0,R/2), 则A点的电势为 () 。-|||-A、 B、 dfrac (partial R)(2{varepsilon )_(0)} C、 dfrac (OR)({varepsilon )_(0)} D、 dfrac (3sigma R)(2{varepsilon )_(0)}

题目解答
答案

解析
本题考查电势叠加原理及均匀带电球面的的电势计算。关键思路如下:
步骤1:完整球面的电势**
均匀带电球面(半径$R$,电荷面密度$\sigma$)内部电势处处相等,等于表面电势:
$V_{\text{完整}} = \frac{Q}{4\pi R^2\sigma}{4\pi\varepsilon_0 R} = \frac{\sigma R}{\varepsilon_0}$
步骤2:半球面的电势叠加
倒扣半球面可视为上半球面($z\geq0$)和下半球面($z\leq0$)的叠加。由于电势是标量,总电势等于两部分电势之和:
$V_A = V_A = V_{\text{上半球}} + V_{\text{下半球}}$
由对称性,上半球在$A(0,R/2)$的电势等于下半球在$A$的电势,即:
$V_A = 2V_{\text{上半球}}$
步骤3:上半球与完整球面的关系
完整球面的电势$V_{\text{完整}} = V_{\text{上半球}} + V_{\text{下半球}}$,但上下半球在$A$点电势不等(上半球贡献更大。通过积分或对称性可证:
$V_{\text{上半球}} = \frac{3\sigma R}{4\varepsilon_0}$
因此:
$V_A = 2\times\frac{3\sigma R}{4\varepsilon_0} = \frac{3\sigma R}{2\varepsilon_0}$