题目
两块面积均为S 的金属平板A 和B 彼此平行放置,板间距离为d(d 远小于板的线度),设A 板带有电荷q1,B 板带有电荷q2,则AB 两板间的电势差UAB 为( )A.dfrac ({q)_(1)+(q)_(2)}(2{varepsilon )_(0)S}dB.dfrac ({q)_(1)+(q)_(2)}(2{varepsilon )_(0)S}dC.dfrac ({q)_(1)+(q)_(2)}(2{varepsilon )_(0)S}dD.dfrac ({q)_(1)+(q)_(2)}(2{varepsilon )_(0)S}d
两块面积均为S 的金属平板A 和B 彼此平行放置,板间距离为d(d 远小于板的线度),设A 板带有电荷q1,B 板带有电荷q2,则AB 两板间的电势差UAB 为( )
- A.

- B.

- C.

- D.

题目解答
答案
C. $\dfrac {{q}_{1}-{q}_{2}}{2{\varepsilon }_{0}S}d$
解析
本题考查平行金属板间电势差的计算,核心在于理解带电导体板的电场叠加及电势差的计算方法。关键点如下:
- 无限大带电平面的电场公式:场强为 $E = \dfrac{\sigma}{2\varepsilon_0}$,其中 $\sigma$ 为面电荷密度。
- 电场叠加原理:两板电场在板间区域的总场强为各自场强的矢量和。
- 电势差与场强关系:$U = Ed$,注意场强方向决定电势差的正负。
步骤1:确定各板的面电荷密度
- A板面电荷密度:$\sigma_1 = \dfrac{q_1}{S}$
- B板面电荷密度:$\sigma_2 = \dfrac{q_2}{S}$
步骤2:计算各板产生的场强
- A板在板间区域的场强:$E_1 = \dfrac{\sigma_1}{2\varepsilon_0} = \dfrac{q_1}{2\varepsilon_0 S}$
- B板在板间区域的场强:$E_2 = \dfrac{\sigma_2}{2\varepsilon_0} = \dfrac{q_2}{2\varepsilon_0 S}$
步骤3:叠加总场强
两板电场方向相反(同性相斥),总场强为:
$E = E_1 - E_2 = \dfrac{q_1 - q_2}{2\varepsilon_0 S}$
步骤4:计算电势差
电势差 $U_{AB}$ 为总场强与板间距的乘积:
$U_{AB} = E \cdot d = \dfrac{q_1 - q_2}{2\varepsilon_0 S} \cdot d$