题目
如图所示,平行板电容器的电容为 C,极板带电荷量为 Q,极板间距为d.今在两板间正中央放一带电荷量为 q的点电荷,则它所受到的电场力大小为( ) A. B. C. D.
如图所示,平行板电容器的电容为
C,极板带电荷量为
Q,极板间距为d.今在两板间正中央放一带电荷量为
q的点电荷,则它所受到的电场力大小为( )
A. ![]()
B. ![]()
C. ![]()
D. ![]()
题目解答
答案
C. $\dfrac {Qq}{cd}$
解析
考查要点:本题主要考查平行板电容器的电场强度计算及电场力的求解方法,需要结合电容公式与电场强度的关系进行推导。
解题核心思路:
- 确定电场强度:平行板电容器两极板间的电场强度公式为 $E = \dfrac{Q}{C d}$,其中 $C$ 是电容,$d$ 是极板间距,$Q$ 是极板电荷量。
- 计算电场力:点电荷在电场中受力公式为 $F = qE$,将电场强度代入即可求得结果。
破题关键点:
- 电容公式的灵活应用:通过电容公式 $C = \dfrac{Q}{V}$ 和极板间电压 $V = E d$ 联立,推导出电场强度表达式。
- 场强与电荷位置无关:平行板电容器内部的电场强度在忽略边缘效应时是均匀的,与点电荷的位置无关。
步骤1:推导电场强度
平行板电容器的电容公式为 $C = \dfrac{Q}{V}$,其中 $V = E d$($E$ 是电场强度,$d$ 是极板间距)。联立两式得:
$E = \dfrac{Q}{C d}.$
步骤2:计算电场力
点电荷 $q$ 在电场中受力为:
$F = q E = q \cdot \dfrac{Q}{C d} = \dfrac{Q q}{C d}.$
结论:选项 C 正确。