物理习题解答第6-..

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1、提示:各位同学认真复习,认真准备,以防挂科;如有疑问可到德信楼110。第六章 真空中的静电场一、 选择题:1(D),2(C), 3(A), 4(C), 5(D), 6(B), 7(C), 8(D),9( ),10(D), 11(D), 12(B),13(C), 14(C), 15(D),16(C),17(C),18(C), 19(C)填空题:1、; 2、,由圆心O指向DS;3、; 4、 5、; 6、Ed;7、 0; 8、,由圆心O指向缺口;9、;10、, 11、, 0;12、;13、,将任意电荷沿任意闭合路径移动一周,静电场力做功代数和恒为零,保守; 14、;15、pAR4; 16、pR2E;

2、 17、三、计算题1.如图所示,一长为10cm的均匀带正电细杆,其带电量为1.510-8C.试求在杆的延长线上距杆的端点5cm处的P点的电场强度 )解:设P点在杆的右边,选取杆的左端为坐标原点O,X轴沿杆的方向,如图. 并设杆的长度为L. P点离杆的端点距离为d. 在x处取一电荷元dq=(q/L)dx,它在P点产生场强:Xdx OxP点处的总场强为:代入题目所给数据,得 的方向沿X轴正向.2. 一个细玻璃棒被弯成半径为R的半圆形,沿其上半部分均匀分布有电量+Q,沿其下半部分均匀分布有电量-Q,如图所示.试求圆心O处的电场强度。解:把所有电荷都当作正电荷处理.在处取微小电荷它在O点产生场强:按角

3、变化,将dE分解成二个分量:对分量分别积分,积分时考虑到一半是负电荷.=0 所以 3.一段半径为a的细圆孤,对圆心的张角为0,其上均匀分布有正电荷q,如图所示。试以a,q,0表示出圆心O处的电场强度。若取无穷远处为电势零点,求O点的电势()解:(1)取坐标XOY如图,由对称性可知, 4. 电荷以相同的面密度分布在半径为r1=10cm和r1=20cm的两个同心球面上。设无限远处电势为零,球心处的电势为U0=300V。(1)求电荷面密度。(2)若要使球心处的电势也为零,外球面上应放掉多少电荷?解:(1)球心处的电势为两个同心带电球面各自在球心处产生的电势的叠加,即(2)设外球面上放电后电荷面密度为

4、,应有外球面上应变成带负电,共应放掉电荷 =6.6710-9C5. 电量q均匀分布在长为2的细杆上,求在杆外延长线上与杆端距离为的p点的电势(设无穷远处为电势零点)。解:设坐标原点位于杆中心O点,X轴沿杆的方向,如图所示细杆的电荷线度,在x处取电荷元,它在P点产生的电势整个杆上电荷对P点产生的电势6. (1)用高斯定理求下列带电体的电场强度,(a)半径为R,带电量为Q的均匀带电球面内外的电场强度;(b)半径为R的无限长均匀带电柱面内外的电场强度;(2)如果取无穷远处为电势零点,求以上两个带电体内外各点的电势。解:(1)(a)取半径为r的同心球面S为高斯面,则 (b)设圆柱面上的电荷面密度为 ,

5、在圆柱面内分别取圆柱面同轴的高为l ,半径为 r内和 r外 的两个圆柱形高斯面,由高斯定理得(2) (a)设r为所求点距球心的距离,均匀带电球面内外的电场强度为选无穷远处为电势零点,则(b)由于电荷的分布在无限区域,不能以无穷远点为电势零点,选r=R处U=0,圆柱面内外的场强分布为则7. 真空中一立方体形的高斯面,边长a=0.1m,位于图中所示位置。已知空间的场强分布为:.常数b=1000 N/(m).试求通过该高斯面的电通量。解:通过x=a处平面1的电通量通过x=2 a处平面2的电通量其它平面的电通量都为零.因而通过该高斯面的总电通量为第七章 静电场中的导体和电介质一、 选择题:1(C),2

6、(B), 3(C), 4(D), 5(D), 6(D), 7(A), 8(B),9(A),10(C), 11(A), 12(A),13(D), 14(C), 15(D),16(B),17(C)。二、填空题:1、-Q, +Q; 2、垂直于导体表面,垂直于导体表面; 3、不变,减小; 4、,与导体表面垂直; 5、0,; 6、(1)电位移线,(2)电场线;7、(R1rR2);8、; 9、2C0; 10、; 11、450; 12、1,1/er,1/er; 13、8.8510-10(C/m2), 负;14、94.3(V),5.0010-9(C)三、计算题:1. 解:(1)由静止感应,金属球壳的内表面上有

7、感应电荷-q,外表面上带电荷q+Q。(2)不论球壳内表面上的感应电荷是如何分布的,因为任一电荷元离O点的距离都是a,所以由这些电荷在O点产生的电势为(3)球心O点处的总电势为分布在球壳内外表面上的电荷和点电荷q在O点产生的电势的代数和=2. 解:(1)设内、外金属膜圆柱筒半径分别为R1和R2,高度均为L,其上分别带电量+Q和-Q,则玻璃内的场强为内、外筒之间的电势差 =来顿瓶的电容 (2)柱形电容器两金属膜之间场强以靠近内膜处场强为最大,令该处场强等于击穿场强, 即(击穿)则 此即所能储存的最大电量。3. 解:玻璃板抽出前后电容器能量的变化即外力作的功,抽出玻璃板前后的电容值分别为 , tdS

8、SS撤电源后再抽玻璃板,板上电荷不变,但电压改变,即抽玻璃板前后电容器的能量分别为外力作功 4. 解:(1)设内、外球壳分别带电荷为+Q 和-Q,取半径为r的同心球面S为高斯面,则据高斯定理有: (2)内外球面的电势差为 (3) 电容 (4)电场能量 (5)在球面间充满相对介电常数为的电介质中,电容变为: 5.解:(1)极板间产生均匀电场,场强大小为: 方向为由带+Q的极板指向带-Q的极板(2)两极板间的电势差为(3)电容 (4)该电容器存储的能量为(5)在极板间充满相对介电常数为的电介质,电容变为:6. 解:(1)由题给条件(b-a)a和Lb,忽略边缘效应,将两同轴圆筒导体看作是无限长带电体

9、,根据高斯定理可以得到两同轴圆筒导体之间的电场强度为arb(2)同轴圆筒之间的电势差:(3)根据电容的定义: (4)电容器储存的能量: (5)在两柱面极板间充满相对介电常数为的各向同性均匀电介质,电容为第八章 恒定电流的磁场一、选择题:1(D),2(C), 3(D), 4(B), 5(B), 6(B), 7(D), 8(B),9(B),10(C), 11(B)。二、填空题:1、; 2、; 3、; 4、,Z轴负方向; 5、,垂直纸面向里; 6、;7、;8、 ,y轴正方向; 9、。三、计算题1、解:在均匀磁场中,磁通量,设各面外法线为正方向,则()()()2、解:ab段:延长线过O点的载流导线在O点的B=0; bcd段:1/2圆弧段载流导线在O点的,方向为垂直纸面向里; de段:半无限长载流导线在O点的,方向为垂直纸面向里; 所以,O点的总磁感强度大小为 。3、解:()半无限长载流导线在O点的,方向为垂直纸面向外; 半径为的半圆弧段载流导线在O点的,方向为垂直纸面向外;半径为的半圆弧段载流导线在O点的,方向为垂直纸面向里;延长线过O点的载流导线在O点的B=0; 所以,O点的总磁感强度大小为,方向为垂直纸面向外。()若要满足题目要求,则, 即,推出,所以,当,或当时, 。

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