题目
下列那种带电体产生场强是匀强电场A. 线密度均匀的无限长铁丝B. 面密度均匀的无限大平板C. 点电荷D. 均匀带电球壳
下列那种带电体产生场强是匀强电场
A. 线密度均匀的无限长铁丝
B. 面密度均匀的无限大平板
C. 点电荷
D. 均匀带电球壳
题目解答
答案
B. 面密度均匀的无限大平板
解析
考查要点:本题主要考查对不同带电体产生的电场类型的判断,特别是匀强电场的形成条件。
解题核心思路:
匀强电场的特征是场强的大小和方向完全相同。无限大均匀带电平板由于电荷分布的特殊对称性,其两侧电场强度大小相等、方向一致,因此能产生匀强电场。其他选项中,线状电荷、点电荷、球壳电荷的电场均呈现不同的对称性,场强大小或方向会随位置变化。
破题关键点:
- 无限大平板的对称性:电荷均匀分布在无限大的平面上,导致电场线垂直于平板且均匀分布。
- 排除干扰项:线状电荷的场强方向随角度变化,点电荷和球壳电荷的场强大小随距离变化。
选项分析
A. 线密度均匀的无限长铁丝
- 电场特征:场强大小与距离铁丝的距离成反比($E = \frac{\lambda}{2\pi \varepsilon_0 r}$),方向沿径向向外(正电荷)。
- 结论:场强大小随位置变化,方向不同,不是匀强电场。
B. 面密度均匀的无限大平板
- 电场特征:
- 平板两侧场强大小为 $E = \frac{\sigma}{2\varepsilon_0}$(单侧)。
- 电场线垂直于平板,方向一致(正电荷向外)。
- 结论:场强大小和方向均恒定,是匀强电场。
C. 点电荷
- 电场特征:场强大小 $E = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \cdot \frac{Q}{r^2}$,方向沿半径向外(正电荷)。
- 结论:场强大小随距离变化,不是匀强电场。
D. 均匀带电球壳
- 电场特征:
- 球壳内部场强为 $0$。
- 球壳外部等效于点电荷,场强大小 $E = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \cdot \frac{Q}{r^2}$。
- 结论:外部场强大小随距离变化,不是匀强电场。