Question

【题目】物理方法就是运用现有的物理知识找到解决物理问题的基本思路与方法。常见的物理方法有类比法、对称法、图像法、归纳演绎法、构建理想化模型法等等：

(1)场是物理学中的重要概念，仿照电场的定义，写出引力场强度的定义式，在此基础上，推导出与质量为M的质点距离r的点的引力场强度；

(2)在研究平行板电容器的相关问题时，我们是从研究理想化模型——无限大带电平面开始的。真空中无限大带电平面的电场是匀强电场，电场强度为，其中k是静电力常量，σ为电荷分布在平面上的面密度，单位为C/m2。如图1所示，无限大平面带正电，电场指向两侧。若带负电则电场指向中央（图中未画出）。在实际问题中，当两块相同的带等量异种电荷的较大金属板相距很近时，其中间区域，可以看作是两个无限大带电平面所产生的匀强电场叠加；如果再忽略边缘效应，平行板电容器两板间的电场就可以看作是匀强电场，如图2所示。已知平行板电容器所带电量为Q，极板面积为S，板间距为d，求：

a．两极板间电场强度的大小E；

b．请根据电容的定义式，求出在真空中，该平行板电容器的电容C；

c．求解图2中左极板所受电场力的大小F。

Answer 1

【答案】(1)；(2)a．，b．，c．

【解析】

(1)电场强度的定义式为

所以仿照这样的定义，可得引力场强的定义式为

又m和M之间的万有引力为

则

即

(2)a．两极板间的电场强度为

其中面密度为

则两极板间电场强度为

b．根据电容的定义式

又匀强电场中

则

c．左极板所受电场力的大小F为

又

，

则