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精英家教网图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为σ.取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴.设轴上任意点P到O点的距离为x,位于P点的试探电荷q所受电场力大小为F.下面给出F的四个表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的.你可能不会求解q所受电场力的大小F,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断,F的合理表达式应为(  )
分析:本题由于带电体为圆环状,虽然可以由微分的方式可以求得合场强,但是过程很麻烦,并超过了我们高中学生能力之外,故应注意审题,根据题意对选项进行分析,首先根据场强的单位进行判断,再利用极限的思想即可得出结论.
解答:解:B、电场力的单位为N,k为静电力常量,单位为Nm2/C2,σ为单位面积的带电量,单位为C/m2,q单位为C,则2πkσq表达式的单位即为N,故各表达式中其它部分应无单位,故可知B肯定错误;
C、当x=0时,此时要求的电场力为O,对于C项而言,x=0时F为一非零定值,故C项错误;
D、A、当x→∞时F→0,而D项中E→4πκσq,故D项错误;所以正确选项只能为A;
故选A.
点评:本题对高中学生来说比较新颖,要求学生能应用所学过的单位制的应用及极限法;本题对学生的能力起到较好的训练作用,是道好题.
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