题目
已知点电荷Q被闭合曲面S所包围,从无穷远处引入另一点电荷q至曲面外一点,则引入前后:A. 通过闭合曲面S的电通量及曲面上各点的场强均不变B. 通穿过闭合曲面S的电通量变化,而曲面上各点场强不变C. 通过闭合曲面S的电通量及曲面上各点的场强均变化D. 通过闭合曲面S的电通量不变,而曲面上各点场强变化 [ ]
已知点电荷Q被闭合曲面S所包围,从无穷远处引入另一点电荷q至曲面外一点,则引入前后:
A. 通过闭合曲面S的电通量及曲面上各点的场强均不变
B. 通穿过闭合曲面S的电通量变化,而曲面上各点场强不变
C. 通过闭合曲面S的电通量及曲面上各点的场强均变化
D. 通过闭合曲面S的电通量不变,而曲面上各点场强变化 [ ]
题目解答
答案
D. 通过闭合曲面S的电通量不变,而曲面上各点场强变化 [ ]
解析
考查要点:本题主要考查高斯定理的理解与应用,以及电场强度的叠加原理。
解题核心思路:
- 电通量由闭合曲面内的总电荷决定,与曲面外电荷无关;
- 场强是空间中所有电荷共同作用的结果,曲面外电荷会影响曲面上各点的场强。
破题关键点:
- 高斯定理:$\Phi = \frac{Q_{\text{内}}}{\varepsilon_0}$,仅与曲面内的电荷$Q_{\text{内}}$相关;
- 场强叠加:曲面上的场强是所有电荷(包括曲面内外)产生的电场的矢量和。
电通量分析
根据高斯定理,闭合曲面$S$的电通量仅由曲面内的总电荷决定。初始时,曲面内只有电荷$Q$,通量为$\Phi = \frac{Q}{\varepsilon_0}$。引入电荷$q$后,$q$位于曲面外,曲面内的总电荷仍为$Q$,因此电通量不变。
场强分析
场强是空间中所有电荷产生的电场的矢量和。初始时,曲面上的场强仅由$Q$决定。引入$q$后,虽然$q$在曲面外,但其电场会穿透曲面$S$,导致曲面上各点的场强变为$Q$和$q$电场的叠加。因此,场强发生变化。