填空与选择(电荷与真空中的静电场)
《真空中的静电场》选择题解答与分析
12 真空中的静电场 12.1电荷、场强公式1. 如图所示，在直角三角形ABC 的A 点处，有点电荷q 1 = 1.8×10-9C ，B 点处有点电荷q 2 = -4.8×10-9C ，AC = 3cm ，BC = 4cm ，则C 点的场强的大小为(A) 4.5104(N C -1). (B) 3.25104(N C -1). 答案：(B)参考解答：根据点电荷的场强大小的公式，点电荷q 1在C 点产生的场强大小为)C (N 108.1)(4142011-⋅⨯==AC q E πε，方向向下．点电荷q 2在C 点产生的场强大小为)C (N 107.2)(4142022-⋅⨯==AC q E πε，方向向右．C 处的总场强大小为：),C (N 1025.3142221-⋅⨯=+=E E E总场强与分场强E 2的夹角为.69.33arctan 021==E E θ对于错误选择，给出下面的分析：答案(A)不对。
你将)C (N 105.410)7.28.1(14421-⋅⨯=⨯+=+=E E E 作为解答。
错误是没有考虑场强的叠加，是矢量的叠加，应该用),C (N 1025.3142221-⋅⨯=+=E E E进入下一题：2. 真空中点电荷q 的静电场场强大小为2041r qE πε=式中r 为场点离点电荷的距离．当r →0时，E →∞，这一推论显然是没有物理意义的，应如何解释？参考解答：点电荷的场强公式仅适用于点电荷，当r →0时，任何带电体都不能视为点电荷，所以点电荷场强公式已不适用．若仍用此式求场强E ，其结论必然是错误的．当r →0时，需要具体考虑带电体的大小和电荷分布，这样求得的Ｅ就有确定值．进入下一题： 12.2高斯定理1. 根据高斯定理的数学表达式⎰∑⋅=Sq S E 0/d ε可知下述各种说法中，正确的是： (A) 闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强一定为零．(B) 闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强不一定处处为零．(C) 闭合面上各点场强均为零时，闭合面内一定处处无电荷．答案：(B) 参考解答：高斯定理的表达式：∑⎰==⋅ni i q s E 101d ε .它表明：在真空中的静电场内，通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合面所包围的电荷电量代数和的0/1ε倍。
大学物理第6章真空中的静电场课后习题及答案
⼤学物理第6章真空中的静电场课后习题及答案第6章真空中的静电场习题及答案1. 电荷为q +和q 2-的两个点电荷分别置于1=x m 和1-=x m 处。
⼀试验电荷置于x 轴上何处，它受到的合⼒等于零？解：根据两个点电荷对试验电荷的库仑⼒的⼤⼩及⽅向可以断定，只有试验电荷0q 位于点电荷q +的右侧，它受到的合⼒才可能为0，所以200200)1(π4)1(π42-=+x qq x qq εε故 223+=x2. 电量都是q 的三个点电荷，分别放在正三⾓形的三个顶点。
试问：(1)在这三⾓形的中⼼放⼀个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑⼒之和都为零)?(2)这种平衡与三⾓形的边长有⽆关系?解：(1) 以A 处点电荷为研究对象，由⼒平衡知，q '为负电荷，所以2220)33(π4130cos π412a q q aq'=εε故 q q 3='(2)与三⾓形边长⽆关。
3. 如图所⽰，半径为R 、电荷线密度为1λ的⼀个均匀带电圆环，在其轴线上放⼀长为l 、电荷线密度为2λ的均匀带电直线段，该线段的⼀端处于圆环中⼼处。
求该直线段受到的电场⼒。
解：先求均匀带电圆环在其轴线上产⽣的场强。
在带电圆环上取dl dq 1λ=，dq 在带电圆环轴线上x 处产⽣的场强⼤⼩为)(4220R x dq dE +=πε根据电荷分布的对称性知，0==z y E E2322)(41 cos R x xdq dE dE x +==πεθ式中：θ为dq 到场点的连线与x 轴负向的夹⾓。
+=23220)(4dq R x xE x πε232210(24R x R x +?=πλπε232201)(2R x xR+=ελ下⾯求直线段受到的电场⼒。
在直线段上取dx dq 2λ=，dq 受到的电场⼒⼤⼩为dq E dF x =dx R x xR 232221)(2+=ελλ⽅向沿x 轴正⽅向。
物理选择题+答案
真空中的静电场1、一均匀带电球面，电荷面密度为σ，球面内电场强度处处为零，球面上面元ｄＳ的一个带电量为ds σ的电荷元，在球面内各点产生的电场强度（Ａ）处处为零． （Ｂ）不一定都为零．（Ｃ）处处不为零． （Ｄ）无法判定 ．2、在边长为ａ的正方体中心处放置一电量为Ｑ的点电荷，则正方体顶角处的电场强度的大小为：（Ａ）2012a Qπε． （Ｂ）206a Q πε． （Ｃ）203a Qπε． （Ｄ）20a Qπε．3、如图示，直线ＭＮ长为2l ，弧ＯＣＤ是以Ｎ点为中心，l 为半径的半圆弧，Ｎ点有正电荷＋ｑ，Ｍ点有负电荷-ｑ．今将一试验电荷+q 0从Ｏ点出发沿路径ＯＣＤＰ移到无穷远处，设无穷远处电势为零，则电场力作功（Ａ）Ａ＜０ 且为有限常量．（Ｂ）Ａ＞０ 且为有限常量 ．（Ｃ）Ａ＝∞．（Ｄ）Ａ＝０．第3题图 第4题图 4、图中实线为某电场中的电力线，虚线表示等势（位）面，由图可看出：（Ａ）ＥA ＞ＥB ＞ＥC ，ＵA ＞ＵB ＞ＵC ．（Ｂ）ＥA ＜ＥB ＜ＥC ，ＵA ＜ＵB ＜ＵC ．（Ｃ）ＥA ＞ＥB ＞ＥC ，ＵA ＜ＵB ＜ＵC ．（Ｄ）ＥA ＜ＥB ＜ＥC ，ＵA ＞ＵB ＞ＵC ．5、真空中有两个点电荷Ｍ、Ｎ，相互间作用力为F，当另一点电荷Ｑ移近这两个点电荷时，Ｍ、Ｎ两点电荷之间的作用力F（Ａ）大小不变，方向改变． （Ｂ）大小改变，方向不变．（Ｃ）大小和方向都不变． （Ｄ）大小和方向都改变．6、电量之比为１∶３∶５的三个带同号电荷的小球Ａ、Ｂ、Ｃ，保持在一条直线上，相互间距离比小球直径大得多．若固定Ａ、Ｃ不动，改变Ｂ的位置使Ｂ所受电场力为零时， AB 与BC 的比值为（Ａ）５． （Ｂ）１／５．（Ｃ）5． （Ｄ）51．7、关于电场强度与电势之间的关系，下列说法中，哪一种是正确的？（Ａ）在电场中，场强为零的点，电势必为零 ．（Ｂ）在电场中，电势为零的点，电场强度必为零 ．（Ｃ）在电势不变的空间，场强处处为零 ．（Ｄ）在场强不变的空间，电势处处相等8、在空间有一非均匀电场，其电力线分布如图所示．在电场中作一半径为Ｒ的闭合球面Ｓ，已知通过球面上某一面元ΔS 的电场强度通量为ΔΦe ，则通过该球面其余部分的电场强度通量为（Ａ）e ∆Φ-． （Ｂ）e S R ∆Φ∆24π． （Ｃ）e S S R ∆Φ∆∆-24π． （Ｄ）0第8题图 第9题图 9、一电量为－ｑ的点电荷位于圆心Ｏ处，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ为同一圆周上的四点，如图所示．现将一试验电荷从Ａ点分别移动到Ｂ、Ｃ、Ｄ各点，则（Ａ）从Ａ到Ｂ，电场力作功最大．（Ｂ）从Ａ到Ｃ，电场力作功最大．（Ｃ）从Ａ到Ｄ，电场力作功最大．（Ｄ）从Ａ到各点，电场力作功相等．10、在边长为ａ的正方体中心处放置一电量为Ｑ的点电荷，设无穷远处为电势零点，则在一个侧面的中心处的电势为：（Ａ）a Q04πε． （Ｂ）a Q 02πε．（Ｃ）a Q 0πε． （Ｄ）a Q022πε．11、在边长为ａ的正方体中心处放置一点电荷Ｑ，设无穷远处为电势零点，则在正方体顶角处的电势为：（Ａ）a Q 034πε． （Ｂ）a Q032πε． （Ｃ）a Q 06πε． （Ｄ）aQ012πε 12. 如图所示，Ｏ点是两个相同的点电荷所在处连线的中点，Ｐ点为中垂线上的一点，则Ｏ、Ｐ两点的电势和场强大小有如下关系： （Ａ）p P E E U U >>00,． （Ｂ）p P E E U U <<00,． （Ｃ）p P E E U U <>00,．（Ｄ）p P E E U U ><00,．第12题图 第14题图 13、根据高斯定理的数学表达式 0εq s d E S ∑=⋅⎰ 可知下述各种说法中，正确的是： （Ａ）闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强一定为零．（Ｂ）闭合面内的电荷代数和不为零时，闭合面上各点场强一定处处不为零． （Ｃ）闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强不一定处处为零．（Ｄ）闭合面上各点场强均为零时，闭合面内一定处处无电荷．14、 一带电量为－ｑ的质点垂直射入开有小孔的两带电平行板之间，如图所示．两平行板之间的电势差为Ｕ，距离为ｄ，则此带电质点通过电场后它的动能增量等于（Ａ）－ｑＵ/d ． （Ｂ）＋ｑＵ．（Ｃ）－ｑＵ． （Ｄ）ｑＵ/d15、真空中有一电量为Ｑ的点电荷，在与它相距为ｒ的ａ点处有一试验电荷ｑ．现使试验电荷ｑ从ａ点沿半圆弧轨道运动到ｂ点，如图所示．则电场力作功为 （Ａ）24220r r Qq ππε⋅． （Ｂ）r r Qq 2420πε．（Ｃ）r r Qq ππε204． （Ｄ） ０．第15题图 第16题图 16、一电场强度为E 的均匀电场，E 的方向与Ｘ轴正向平行，如图所示．则通过图中一半径为Ｒ的半球面的电场强度通量为 （Ａ）E R 2π． （Ｂ）E R 221π．（Ｃ）E R 22π． （Ｄ）０．17、关于电场强度定义式0q F E=，下列说法中哪个是正确的？ （Ａ）场强E 的大小与试探电荷q 0的大小成反比． （Ｂ）对场中某点，试探电荷受力F 与q0的比值不因q0而变． （Ｃ）试探电荷受力F 的方向就是场强E 的方向．（Ｄ）若场中某点不放试探电荷q 0，则F ＝０，从而E ＝０．18、一带电体可作为点电荷处理的条件是（Ａ）电荷必须呈球形分布．（Ｂ）带电体的线度很小．（Ｃ）带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计．（Ｄ）电量很小．19、高斯定理 0ερdV s d E s V ⎰⎰=⋅（Ａ）适用于任何静电场．（Ｂ）只适用于真空中的静电场．（Ｃ）只适用于具有球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场．（Ｄ）只适用于虽然不具有（Ｃ）中所述的对称性、但可以找到合适的高斯面的静电场．20、两个同心均匀带电球面，半径分别为Ｒa 和Ｒb （Ｒa ＜Ｒb )所带电量分别为Ｑa 和Ｑb ．设某点与球心相距ｒ，当Ｒa ＜ｒ＜Ｒb 时，该点的电场强度的大小为：（Ａ）2041r Q Q b a +⋅πε． （Ｂ）2041r Q Q b a -⋅πε．（Ｃ）)(41220b b a R Q r Q +⋅πε． （Ｄ）2041r Q a ⋅πε． 21、半径为ｒ的均匀带电球面１，带电量为ｑ；其外有一同心的半径为Ｒ的均匀带电球面２，带电量为Ｑ，则此两球面之间的电势差Ｕ1－Ｕ2为：（Ａ）)11(40R r q-πε． （Ｂ）)11(40r R q -πε． （Ｃ）)(410R Q r q -πε． （Ｄ）r q 04πε． 22、已知一高斯面所包围的体积内电量代数和∑ｑi ＝０，则可肯定：（Ａ）高斯面上各点场强均为零．（Ｂ）穿过高斯面上每一面元的电通量均为零．（Ｃ）穿过整个高斯面的电通量为零．（Ｄ）以上说法都不对．23、 有四个等量点电荷在ＯＸＹ平面上的四种不同组态，所有点电荷均与原点等距．设无穷远处电势为零 ， 则原点Ｏ处电场强度和电势均为零的组态是 D24. 在静电场中，有关静电场的电场强度与电势之间的关系，下列说法中正确的是： （Ａ）场强大的地方电势一定高．（Ｂ）场强相等的各点电势一定相等．（Ｃ）场强为零的点电势不一定为零．（Ｄ）场强为零的点电势必定是零．25、 正方形的两对角上，各置电荷Ｑ，在其余两对角上各置电荷ｑ，若Ｑ所受合力为零，则Ｑ与ｑ的大小关系为（Ａ）q Q 22-=． （Ｂ）q Q 2-=．（Ｃ）q Q 4-=． （Ｄ）q Q 2-=．有导体和介质的静电场1. 关于高斯定理，下列说法中哪一个是正确的？ （Ａ）高斯面内不包围自由电荷，则面上各点电位移矢量D 为零． （Ｂ）高斯面上处处D 为零，则面内必不存在自由电荷． （Ｃ）高斯面的D 通量仅与面内自由电荷有关．（Ｄ）以上说法都不正确．2. 关于静电场中的电位移线，下列说法中，哪一种是正确的？（Ａ）起自正电荷，止于负电荷，不形成闭合线，不中断．（Ｂ）任何两条电位移线互相平行．（Ｃ）起自正自由电荷，止于负自由电荷，任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交．（Ｄ）电位移线只出现在有电介质的空间．3. 两个半径相同的金属球，一为空心，一为实心，把两者各自孤立时的电容值加以比较，则（Ａ）空心球电容值大． （Ｂ）实心球电容值大．（Ｃ）两球电容值相等． （Ｄ）大小关系无法确定．4. Ｃ1和Ｃ2两空气电容器串联以后接电源充电．在电源保持联接的情况下，在Ｃ2中插入一电介质板，则（Ａ）Ｃ1极板上电量增加，Ｃ2极板上电量增加．（Ｂ）Ｃ1极板上电量减少，Ｃ2极板上电量增加．（Ｃ）Ｃ1极板上电量增加，Ｃ2极板上电量减少．（Ｄ）Ｃ1极板上电量减少，Ｃ2极板上电量减少．第4题图 第5题图 5. Ｃ1和Ｃ2两空气电容器串联起来接上电源充电．然后将电源断开，再把一电介质板插入Ｃ1中，则（Ａ）Ｃ1上电势差减小，Ｃ2上电势差增大．（Ｂ）Ｃ1上电势差减小，Ｃ2上电势差不变．（Ｃ）Ｃ1上电势差增大，Ｃ2上电势差减小．（Ｄ）Ｃ1上电势差增大，Ｃ2上电势差不变．6. Ｃ1和Ｃ2两空气电容器并联以后接电源充电．在电源保持联接的情况下，在Ｃ1中插入一电介质板，则（Ａ）Ｃ1极板上电量增加，Ｃ2极板上电量减少．（Ｂ）Ｃ1极板上电量减少，Ｃ2极板上电量增加．（Ｃ）Ｃ1极板上电量增加，Ｃ2极板上电量不变．（Ｄ）Ｃ1极板上电量减少，Ｃ2极板上电量不变．第6题图 第7题图 7. Ｃ1和Ｃ2两空气电容器，把它们串联成一电容器组．若在Ｃ1中插入一电介质板，则（Ａ）Ｃ1的电容增大，电容器组总电容减小．（Ｂ）Ｃ1的电容增大，电容器组总电容增大．（Ｃ）Ｃ1的电容减小，电容器组总电容减小．（Ｄ）Ｃ1的电容减小，电容器组总电容增大．8. 有两个带电不等的金属球，直径相等，但一个是空心，一个是实心的．现使它们互相接触，则这两个金属球上的电荷（Ａ）不变化． （Ｂ）平均分配．（Ｃ）空心球电量多． （Ｄ）实心球电量多．9. 在空气平行板电容器中，平行地插上一块各向同性均匀电介质板，如图所示．当电容器充电后，若忽略边缘效应，则电介质中的场强E 与空气中的场强0E 相比较，应有 （Ａ）0E E >，两者方向相同．（Ｂ）0E E =，两者方向相同．（Ｃ）0E E <，两者方向相同．（Ｄ）0E E <，两者方向相反．第9题图10. 两个半径不同带电量相同的导体球，相距很远．今用一细长导线将它们连接起来，则： （Ａ）各球所带电量不变．（Ｂ）半径大的球带电量多．（Ｃ）半径大的球带电量少．（Ｄ）无法确定哪一个导体球带电量多．真空中的稳定磁场1.一铜条置于均匀磁场中，铜条中电子流的方向如图所示．试问下述哪一种情况将会发生？（Ａ）在铜条上ａ、ｂ两点产生一小电势差，且Ｕa ＞Ｕb ．（Ｂ）在铜条上ａ、ｂ两点产生一小电势差，且Ｕa ＜Ｕb ．（Ｃ）在铜条上产生涡流．（Ｄ）电子受到洛仑兹力而减速．第1题图 第2题图 2. 边长为l 的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流Ｉ（其中ａｂ、ｃｄ与正方形共面），在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感应强度的大小分别为 （Ａ）0021==B B ，．（Ｂ）l I B B πμ/220021==，．（Ｃ）0/22201==B l I B ，πμ．（Ｄ）l I B l I B πμπμ/22/220201==，．3. 一电荷量为ｑ的粒子在均匀磁场中运动，下列哪种说法是正确的？（Ａ）只要速度大小相同，粒子所受的洛仑兹力就相同．（Ｂ）在速度不变的前提下，若电荷ｑ变为－ｑ，则粒子受力反向，数值不变． （Ｃ）粒子进入磁场后，其动能和动量都不变．（Ｄ）洛仑兹力与速度方向垂直，所以带电粒子运动的轨迹必定是圆．4. 两个同心圆线圈，大圆半径为Ｒ，通有电流Ｉ1；小圆半径为ｒ，通有电流Ｉ2，方向如图．若r<<R （大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场），当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为 （Ａ）R r I I 22210πμ． （Ｂ）R r I I 22210μ．（Ｃ）r R I I 22210πμ． （Ｄ）０第4题图 第5题图 5. 如图所示，在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一圆形载流导线，ａ、ｂ、ｃ是其上三个长度相等的电流元，则它们所受安培力大小的关系为（Ａ）Ｆa ＞Ｆb ＞Ｆc ． （Ｂ）Ｆa ＜Ｆb ＜Ｆc ．（Ｃ）Ｆb ＞Ｆc ＞Ｆa ． （Ｄ）Ｆa ＞Ｆc ＞Ｆb ．6. 电流由长直导线１沿切向经ａ点流入一个电阻均匀分布的圆环，再由ｂ点沿切向从圆环流出，经长直导线２返回电源（如图）．已知直导线上电流强度为Ｉ，圆环的半径为Ｒ，且ａ、ｂ和圆心Ｏ在同一直线上．设长直载流导线1、2和圆环分别在Ｏ点产生的磁感应强度为1B ，2B ，3B ，则圆心处磁感应强度的大小（Ａ）Ｂ＝０，因为Ｂ1＝Ｂ2＝Ｂ3＝０． （Ｂ）Ｂ＝０，因为虽然Ｂ1≠０，Ｂ2≠０，但021=+B B ， Ｂ3＝０．（Ｃ）Ｂ≠０，因为Ｂ1≠０，Ｂ2≠０，Ｂ3≠０．（Ｄ）Ｂ≠０，因为虽然Ｂ3＝０，但021=+B B ．第6题图 第7题图 7. 在图（ａ）和（ｂ）中各有一半径相同的圆形回路Ｌ1、Ｌ2，圆周内有电流Ｉ1、Ｉ2，其分布相同，且均在真空中，但在（ｂ）图中Ｌ2回路外有电流Ｉ3，Ｐ1、Ｐ2为两圆形回路上的对应点，则： （Ａ）2121,P L L P B B l d B l d B =⋅=⋅⎰⎰ （Ｂ）2121,P L L P B B l d B l d B =⋅≠⋅⎰⎰ ． （Ｃ）2121,P L L P B B l d B l d B ≠⋅=⋅⎰⎰ ． （Ｄ）2121,P L L P B B l d B l d B ≠⋅=⋅⎰⎰ ． 8. 一电子以速度v 垂直地进入磁感应强度为B 的均匀磁场中，此电子在磁场中运动轨道所围的面积内的磁通量将（Ａ）正比于Ｂ，反比于v 2． （Ｂ）反比于Ｂ，正比于v2．（Ｃ）正比于Ｂ，反比于v ． （Ｄ）反比于Ｂ，反比于v ．第8题图 第9题图 9.把轻的正方形线圈用细线挂在载流直导线ＡＢ的附近，两者在同一平面内，直导线ＡＢ固定，线圈可以活动．当正方形线圈通以如图所示的电流时线圈将 （Ａ）不动．（Ｂ）发生转动，同时靠近导线ＡＢ．（Ｃ）发生转动，同时离开导线ＡＢ．（Ｄ）靠近导线ＡＢ．（Ｅ）离开导线ＡＢ．10. 两根载流直导线相互正交放置，如图所示．Ｉ1沿Ｙ轴的正方向流动，Ｉ2沿Ｚ轴负方向流动．若载流Ｉ1的导线不能动，载流Ｉ2的导线可以自由运动，则载流Ｉ2的导线开始运动的趋势是（Ａ）沿Ｘ方向平动． （Ｂ）以Ｘ为轴转动．（Ｃ）以Ｙ为轴转动． （Ｄ）无法判断．第10题图 第12题图 11. 在匀强磁场中，有两个平面线圈，其面积Ａ1＝２Ａ2，通有电流Ｉ1＝２Ｉ2，它们所受的最大磁力矩之比Ｍ1／Ｍ2等于（Ａ）１． （Ｂ）２．（Ｃ）４． （Ｄ）１／４．12. 如图，无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一平面内，若长直导线固定不动，则载流三角形线圈将（Ａ）向着长直导线平移． （Ｂ）离开长直导线平移．（Ｃ）转动． （Ｄ）不动．13. 取一闭合积分回路Ｌ，使三根载流导线穿过它所围成的面．现改变三根导线之间的相互间隔，但不越出积分回路，则 （Ａ）回路Ｌ内的∑Ｉ不变，Ｌ上各点的B 不变． （Ｂ）回路Ｌ内的∑Ｉ不变，Ｌ上各点的B改变． （Ｃ）回路Ｌ内的∑Ｉ改变，Ｌ上各点的B 不变．（Ｄ）回路Ｌ内的∑Ｉ改变，Ｌ上各点的B 改变．14. 四条平行的无限长直导线，垂直通过边长为ａ＝20ｃｍ的正方形顶点，每条导线中的电流都是Ｉ＝20Ａ，这四条导线在正方形中心Ｏ点产生的磁感应强度为 -（Ａ）0=B ． （Ｂ）T B 4104.0-⨯=．（Ｃ）T B 4108.0-⨯=． （Ｄ）T B 4106.1-⨯=．第14题图第15题图15.如图，匀强磁场中有一矩形通电线圈，它的平面与磁场平行，在磁场作用下，线圈发生转动，其方向是（Ａ）ａｂ边转入纸内，ｃｄ边转出纸外．（Ｂ）ａｂ边转出纸外，ｃｄ边转入纸内．（Ｃ）ａｄ边转入纸内，ｂｃ边转出纸外．（Ｄ）ａｄ边转出纸外，ｂｃ边转入纸内．16.一个电流元l id位于直角坐标系原点，电流沿Ｚ轴方向，空间点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）的磁感应强度沿ｘ轴的分量是：（Ａ）０；（Ｂ）-3222)()4(zyxdliy++πμ；（Ｃ）-3222)()4(zyxdlix++πμ；（Ｄ）-)()4(222zyxdliy++πμ．17. 图为四个带电粒子在Ｏ点沿相同方向垂直于磁力线射入均匀磁场后的偏转轨迹的照片．磁场方向垂直纸面向外，轨迹所对应的四个粒子的质量相等，电量大小也相等，则其中动能最大的带负电的粒子的轨迹是（Ａ）Ｏａ．（Ｂ）Ｏｂ．（Ｃ）Ｏｃ．（Ｄ）Ｏｄ．第17题图第18题图18.把轻的导线圈用线挂在磁铁Ｎ极附近，磁铁的轴线穿过线圈中心，且与线圈在同一平面内，如图所示．当线圈内通以如图所示方向的电流时，线圈将（Ａ）不动．（Ｂ）发生转动，同时靠近磁铁．（Ｃ）发生转动，同时离开磁铁．（Ｄ）不发生转动，只靠近磁铁．（Ｅ）不发生转动，只离开磁铁．19. 磁场由沿空心长圆筒形导体的均匀分布的电流产生，圆筒半径为Ｒ，ｘ坐标轴垂直圆筒轴线，原点在中心轴线上，图（Ａ）～（Ｅ）哪一条曲线表示Ｂ－ｘ的关系？ B20. 有一由Ｎ匝细导线绕成的平面正三角形线圈，边长为ａ，通有电流Ｉ，置于均匀外磁场B 中，当线圈平面的法向与外磁场同向时，该线圈所受的磁力矩Ｍm 值为：（Ａ）232IB Na ． （Ｂ）432IB Na ．（Ｃ）0260sin 3IB Na ． （Ｄ）０．21. 如图，两根直导线ａｂ和ｃｄ沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上，稳恒电流Ｉ从ａ端流入而从ｄ端流出，则磁感应强度B 沿图中闭合路径Ｌ的积分⎰⋅L l d B 等于（Ａ）μ0I ． （Ｂ）μ0I/3．（Ｃ）μ0I/4． （Ｄ）2μ0I /3．第21题图 第23题图22. 若要使半径为4⨯10-3m 的裸铜线表面的磁感应强度为7.5⨯10-5T ，则铜线中需要通过的电流为（Ａ）0.14Ａ． （Ｂ） 1.4Ａ．（Ｃ）14Ａ． （Ｄ） 2.8Ａ．23. 如图所示带负电的粒子束垂直地射入两磁铁之间的水平磁场，则：（Ａ）粒子以原有速度在原来的方向上继续运动．（Ｂ）粒子向Ｎ极移动．（Ｃ）粒子向Ｓ极移动．（Ｄ）粒子向上偏转．（Ｅ）粒子向下偏转．24. 若空间存在两根无限长直载流导线，空间的磁场分布就不具有简单的对称性，则该磁场分布（Ａ）不能用安培环路定理来计算．（Ｂ）可以直接用安培环路定理求出．（Ｃ）只能用毕奥－萨伐尔－拉普拉斯定律求出．（Ｄ）可以用安培环路定理和磁感应强度的叠加原理求出． 25. 图示一测定水平方向匀强磁场的磁感应强度B （方向见图）的实验装置．位于竖直面内且横边水平的矩形线框是一个多匝的线圈．线框挂在天平的右盘下，框的下端横边位于待测磁场中．线框没有通电时，将天平调节平衡；通电后，由于磁场对线框的作用力而破坏了天平的平衡，须在天平左盘中加砝码ｍ才能使天平重新平衡．若待测磁场的磁感应强度增为原来的３倍，而通过线圈的电流减为原来的1/2，磁场和电流方向保持不变，则要使天平重新平衡，其左盘中加的砝码质量应为（Ａ）６ｍ． （Ｂ）３ｍ／２．（Ｃ）２ｍ／３． （Ｄ）ｍ／６．（Ｅ）９ｍ／２．第25题图有介质时的稳恒磁场1. 关于稳恒磁场的磁场强度H 的下列几种说法中哪个是正确的？ （Ａ）H 仅与传导电流有关． （Ｂ）若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各点的H 必为零． （Ｃ）若闭合曲线上各点H均为零，则该曲线所包围传导电流的代数和为零．（Ｄ）以闭合曲线Ｌ为边缘的任意曲面的H 通量均相等．2. 图示为载流铁芯螺线管，其中哪个图画得正确？（即电源的正负极，铁芯的磁性，磁力线方向相互不矛盾．） C第3题图 3. 附图中，Ｍ、Ｐ、Ｏ由软磁材料制成的棒，三者在同一平面内，当Ｋ闭合后， （Ａ）Ｍ的左端出现Ｎ极． （Ｂ）Ｐ的左端出现Ｎ极．（Ｃ）Ｏ的右端出现Ｎ极． （Ｄ）Ｐ的右端出现Ｎ极．4. 磁介质有三种，用相对磁导率μr 表征它们各自的特性时，（Ａ）顺磁质μr >0，抗磁质μr <0，铁磁质μr >>1．（Ｂ）顺磁质μr >1，抗磁质μr =1，铁磁质μr >>1．（Ｃ）顺磁质μr>1，抗磁质μr<1，铁磁质μr>>1．（Ｄ）顺磁质μr >0，抗磁质μr <0，铁磁质μr >1．5. 用细导线均匀密绕成长为l 、半径为a (l>>a )、总匝数为Ｎ的螺线管，管内充满相对磁导率为μr 的均匀磁介质．若线圈中载有稳恒电流Ｉ，则管中任意一点的（Ａ）磁感应强度大小为B=μ0μr NI ．（Ｂ）磁感应强度大小为Ｂ＝μr NI /l（Ｃ）磁场强度大小为Ｈ＝μ0NI /l ．（Ｄ）磁场强度大小为Ｈ＝NI /l ．电磁感应1. 在一中空圆柱面上绕有两个完全相同的线圈ａａ＇和ｂｂ＇， 当线圈ａａ＇和ｂｂ＇如图（１）绕制及联结时，ａｂ间自感系数为Ｌ1； 如图（２）彼此重叠绕制及联结时，ａｂ间自感系数为Ｌ2．则（Ａ）Ｌ1＝Ｌ2＝０． （Ｂ）Ｌ1＝Ｌ2≠0．（Ｃ）Ｌ1＝０，Ｌ2≠0． （Ｄ）Ｌ1≠0，Ｌ2＝０．第1题图 第2题图 2. 面积为Ｓ和２Ｓ的两圆线圈１、２如图放置，通有相同的电流Ｉ．线圈１的电流所产生的通过线圈２的磁通用Φ21表示，线圈２的电流所产生的通过线圈１的磁通用Φ12表示，则Φ21和Φ12的大小关系为：（Ａ）Φ21＝２Φ12． （Ｂ）Φ21＝Φ12/2．（Ｃ）Φ21＝Φ12． （Ｄ）Φ21＞Φ12．3. 一根长度为Ｌ的铜棒，在均匀磁场B 中以匀角速度ω旋转着，B的方向垂直铜棒转动的平面，如图．设ｔ＝０时，铜棒与Ｏｂ成θ角，则在任一时刻ｔ这根铜棒两端之间的感应电动势是：（Ａ）ωＬ2Ｂｃｏｓ（ωｔ＋θ）．（Ｂ）[ωＬ2Ｂｃｏｓωｔ]/2．（Ｃ）２ωＬ2Ｂｃｏｓ（ωｔ＋θ）．（Ｄ）ωＬ2Ｂ．（Ｅ）ωＬ2Ｂ/2．第3题图第5题图4.用线圈的自感系数Ｌ来表示载流线圈磁场能量的公式W m=LI2/2（Ａ）只适用于无限长密绕螺线管．（Ｂ）只适用于单匝圆线圈．（Ｃ）只适用于一个匝数很多，且密绕的螺线环．（Ｄ）适用于自感系数Ｌ一定的任意线圈．5. 有甲乙两个带铁芯的线圈如图所示．欲使乙线圈中产生图示方向的感生电流i，可以采用下列哪一种办法？（Ａ）接通甲线圈电源．（Ｂ）接通甲线圈电源后，减少变阻器的阻值．（Ｃ）接通甲线圈电源后，甲乙相互靠近．（Ｄ）接通甲线圈电源后，抽出甲中铁芯．6.一矩形线框长为ａ宽为ｂ，置于均匀磁场中，线框绕OO'轴，以匀角速度ω旋转（如图所示）．设ｔ＝０时，线框平面处于纸面内，则任一时刻感应电动势的大小为（Ａ）t abBωcos 2（Ｂ）abBω．（Ｃ）tabBωωcos21．（Ｄ）t abBωωcos（Ｅ）tabBωωsin第6题图第7题图7.如图所示的电路中，Ａ、Ｂ是两个完全相同的小灯泡，其内阻ｒ>>Ｒ，Ｌ是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与Ｒ相等．当开关Ｋ接通和断开时，关于灯泡Ａ和Ｂ的情况下面哪一种说法正确？（Ａ）Ｋ接通时，ＩA＞ＩB．（Ｂ）Ｋ接通时，ＩA＝ＩB．（Ｃ）Ｋ断开时，两灯同时熄灭．（Ｄ）Ｋ断开时，ＩA＝ＩB．8.两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流Ｉ，Ｉ以ｄＩ／ｄｔ的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内（如图），则：（Ａ）线圈中无感应电流．（Ｂ）线圈中感应电流为顺时针方向．（Ｃ）线圈中感应电流为逆时针方向．（Ｄ）线圈中感应电流方向不确定．第8题图第9题图9.如图，两个线圈Ｐ和Ｑ并联地接到一电动势恒定的电源上．线圈Ｐ的自感和电阻分别是线圈Ｑ的两倍，线圈Ｐ和Ｑ之间的互感可忽略不计．当达到稳定状态后，线圈Ｐ的磁场能量与Ｑ的磁场能量的比值是（Ａ）４．（Ｂ）２．（Ｃ）１．（Ｄ）1/2．10.如图，Ｍ、Ｎ为水平面内两根平行金属导轨，ａｂ与ｃｄ为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线．外磁场垂直水平面向上．当外力使ａｂ向右平移时，ｃｄ（Ａ）不动．（Ｂ）转动．（Ｃ）向左移动．（Ｄ）向右移动．第10题图第11题图11.如图，矩形区域为均匀稳恒磁场，半圆形闭合导线回路在纸面内绕轴Ｏ作逆时针方向匀角速转动，Ｏ点是圆心且恰好落在磁场的边缘上，半圆形闭合导线完全在磁场外时开始计时．图（Ａ）─（Ｄ）的 －ｔ函数图象中哪一条属于半圆形导线回路中产生的感应电动势？A12.在如图所示的装置中，把静止的条形磁铁从螺线管中按图示情况抽出时（Ａ）螺线管线圈中感生电流方向如Ａ点处箭头所示．（Ｂ）螺线管右端感应呈Ｓ极．（Ｃ）线框ＥＦＧＨ从图下方粗箭头方向看去将逆时针旋转．（Ｄ）线框ＥＦＧＨ从图下方粗箭头方向看去将顺时针旋转．第12题图 第13题图 13. 如图，导体棒ＡＢ在均匀磁场Ｂ中绕通过Ｃ点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴ＯＯ＇转动（角速度ω 与B 同方向），ＢＣ的长度为棒长的1/3．则（Ａ）Ａ点比Ｂ点电势高． （Ｂ）Ａ点与Ｂ点电势相等．（Ｃ）Ａ点比Ｂ点电势低． （Ｄ）有稳恒电流从Ａ点流向Ｂ点．14. 一个圆形线环，它的一半放在一分布在方形区域的匀强磁场B中，另一半位于磁场之外，如图所示．磁场B 的方向垂直指向纸内．欲使圆线环中产生逆时针方向的感应电流，应使（Ａ）线环向右平移． （Ｂ）线环向上平移．（Ｃ）线环向左平移． （Ｄ）磁场强度减弱．第14题图 第17题图 15. 在真空中一个通有电流的线圈a 所产生的磁场内有另一个线圈ｂ，a 和ｂ相对位置固定．若线圈ｂ中没有电流通过，则线圈ｂ与a 间的互感系数：（Ａ）一定为零． （Ｂ）一定不为零．（Ｃ）可以不为零． （Ｄ）是不可能确定的．16. 一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流（感应电流），则涡流将（Ａ）加速铜板中磁场的增加． （Ｂ）减缓铜板中磁场的增加．（Ｃ）对磁场不起作用． （Ｄ）使铜板中磁场反向． 17. 如图，长度为l 的直导线ａｂ在均匀磁场B 中以速度v 移动，直导线ａｂ中的电动势为（Ａ）Blv ． （Ｂ）αsin Blv ．（Ｃ）αcos Blv ． （Ｄ）０．18. 尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中，通以相同变化率的磁通量，环中： （Ａ） 感应电动势不同．（Ｂ） 感应电动势相同，感应电流相同．（Ｃ） 感应电动势不同，感应电流相同．（Ｄ） 感应电动势相同，感应电流不同．19. 在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈，开始时线圈与导线在同一平面内，且线圈中两条边与导线平行，当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方向的平动时，线圈中的感应电流（Ａ）以情况Ⅰ中为最大．（Ｂ）以情况Ⅱ中为最大．（Ｃ）以情况Ⅲ中为最大．（Ｄ）在情况Ⅰ和Ⅱ中相同．第19题图第22题图20.一导体圆线圈在均匀磁场中运动，能使其中产生感应电流的一种情况是（Ａ）线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向平行．（Ｂ）线圈绕自身直径轴转动，轴与磁场方向垂直．（Ｃ）线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移．（Ｄ）线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移．21. 自感为0.25Ｈ的线圈中，当电流在（1／16）ｓ内由２Ａ均匀减小到零时，线圈中自感电动势的大小为：（Ａ）7.8 ×10-3Ｖ．（Ｂ）2.0 Ｖ．（Ｃ）8.0 Ｖ．（Ｄ）3.1 ×10-2Ｖ．22. 如图所示，一载流螺线管的旁边有一圆形线圈，欲使线圈产生图示方向的感应电流i，下列哪一种情况可以做到？（Ａ）载流螺线管向线圈靠近．（Ｂ）载流螺线管离开线圈．（Ｃ）载流螺线管中电流增大．（Ｄ）载流螺线管中插入铁芯．23. 真空中一根无限长直细导线上通有电流强度为Ｉ的电流，则距导线垂直距离为ａ的空间某点处的磁能密度为（Ａ）2)2(21aIπμμ（Ｂ）2)2(21aIπμμ（Ｃ）2)2(21Iaμπ（Ｄ）2)2(21aIμμ24. 如图所示，闭合电路由带铁芯的螺线管，电源，滑线变阻器组成．问在下列哪一种情况下可使线圈中产生的感应电动势与原电流Ｉ的方向相反．（Ａ）滑线变阻器的触点Ａ向左滑动．（Ｂ）滑线变阻器的触点Ａ向右滑动．（Ｃ）螺线管上接点Ｂ向左移动（忽略长螺线管的电阻）．（Ｄ）把铁芯从螺线管中抽出．25. 将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则（Ａ）铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势．（Ｂ）铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小．（Ｃ）铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大．（Ｄ）两环中感应电动势相等．光的干涉1. 在真空中波长为λ的单色光，在折射率为ｎ的透明介质中从Ａ沿某路径传播到Ｂ，若Ａ、Ｂ两点位相差为３ ，则此路径ＡＢ的光程为（Ａ）1.5λ．（Ｂ）1.5ｎλ．（Ｃ）3λ．（Ｄ）1.5λ／ｎ2. 在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中（Ａ）传播的路程相等，走过的光程相等．（Ｂ）传播的路程相等，走过的光程不相等．（Ｃ）传播的路程不相等，走过的光程相等．（Ｄ）传播的路程不相等，走过的光程不相等．3. 用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则（Ａ）干涉条纹的宽度将发生改变．（Ｂ）产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹．（Ｃ）干涉条纹的亮度将发生改变．（Ｄ）不产生干涉条纹．4. 在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是（Ａ）使屏靠近双缝．（Ｂ）使两缝的间距变小．（Ｃ）把两个缝的宽度稍微调窄．（Ｄ）改用波长较小的单色光源5. 在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为ｎ，厚度为ｄ的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了（Ａ）２（ｎ－１）ｄ．（Ｂ）２ｎｄ．（Ｃ）２（ｎ－１）ｄ＋λ/2．（Ｄ）ｎｄ．（Ｅ）（ｎ－１）ｄ．6. 在双缝干涉实验中，光的波长为600ｎｍ（1ｎｍ＝10-9ｍ），双缝间距为2ｍｍ，双缝与屏的间距为300ｃｍ．在屏上形成的干涉图样的明条纹间距为（Ａ）4.5 ｍｍ．（Ｂ）0.9 ｍｍ．（Ｃ）3.1 ｍｍ（Ｄ）1.2 ｍｍ．7. 在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为ｎ的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长λ，则薄膜的厚度是（Ａ）λ／２．（Ｂ）λ／（２ｎ）．（Ｃ）λ／ｎ．（Ｄ）λ/2(ｎ-1)8. 如图，Ｓ1、Ｓ2是两个相干光源，它们到Ｐ点的距离分别为ｒ1和ｒ2．路径Ｓ1Ｐ垂直穿过一块厚度为ｔ1，折射率为ｎ1的介质板，路径Ｓ2Ｐ垂直穿过厚度为ｔ2，折射率为ｎ2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于（Ａ）（ｒ2＋ｎ2ｔ2）－（ｒ1＋ｎ1ｔ1）（Ｂ）[ｒ2＋(ｎ2－1)ｔ2]－[ｒ1＋(ｎ1－1)]ｔ1 ]（Ｃ）（ｒ2－ｎ2ｔ2）－（ｒ1－ｎ1ｔ1）（Ｄ）ｎ2ｔ2－ｎ1ｔ1。
大学物理 第7章 真空中的静电场 答案
第七章 真空中的静电场7－1 在边长为a 的正方形的四角，依次放置点电荷q,2q,-4q 和2q ，它的几何中心放置一个单位正电荷，求这个电荷受力的大小和方向。
解：如图可看出两2q 的电荷对单位正电荷的在作用力 将相互抵消，单位正电荷所受的力为)41()22(420+=a q F πε＝,2520aqπε方向由q 指向-4q 。
7－2 如图，均匀带电细棒，长为L ，电荷线密度为λ。
（1）求棒的延长线上任一点P 的场强；(2)求通过棒的端点与棒垂直上任一点Q 的场强。
解：（1）如图7－2 图a ，在细棒上任取电荷元dq ，建立如图坐标，dq ＝λd ξ，设棒的延长线上任一点P 与坐标原点0的距离为x ，则2020)(4)(4ξπεξλξπεξλ-=-=x d x d dE则整根细棒在P 点产生的电场强度的大小为)11(4)(40020xL x x d E L--=-=⎰πελξξπελ＝)(40L x x L-πελ方向沿ξ轴正向。
（2）如图7－2 图b ，设通过棒的端点与棒垂直上任一点Q 与坐标原点0的距离为y204rdxdE πελ=θπελcos 420r dxdE y =，θπελsin 420rdxdE x = 因θθθθcos ,cos ,2yr d y dx ytg x ===，习题7－1图dq ξd ξ习题7－2 图axxdx习题7－2 图by代入上式，则)cos 1(400θπελ--=y ＝)11(4220Ly y +--πελ，方向沿x 轴负向。
θθπελθd y dE E y y ⎰⎰==00cos 400sin 4θπελy =＝2204Ly y L+πελ 7－3 一细棒弯成半径为R 的半圆形，均匀分布有电荷q ，求半圆中心O 处的场强。
解：如图，在半环上任取d l =Rd θ的线元，其上所带的电荷为dq=λRd θ。
对称分析E y =0。
θπεθλsin 420R Rd dE x =⎰⎰==πθπελ00sin 4RdE E x R02πελ=2022Rq επ=，如图，方向沿x 轴正向。
人教版高一物理选修3-1第一章《静电场》全章知识点填空
人教版物理选修3-1第一章《静电场》全章知点填空1.1电荷及其电荷守恒定律一、电荷（1）摩擦起电：物体由于_________而带电。
（2）自然界中只存在两种电荷：________和________电荷。
①正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。
则丝绸所带的电荷为________。
②负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
则毛皮所带的电荷为_________。
③电荷间的相互作用：同种电荷互相________，异种电荷互相_________。
（3）电荷量：电荷的多少。
符号：Q或者q。
单位：库仑，简称库，符号C。
（4）摩擦起电的原因：原来电中性的物体由于得到电子而带________电，失去电子的物体则带______电。
（5）自由电子：金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中____________二、静电感应（1）内容：靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。
（2）感应起电：利用__________使金属导体带电的过程。
三、电荷守恒定律（1）内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只是从一个物体________到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量___________。
（2）普遍表述：一个与外界没有电和交换的系统，电荷的代数和保持不变。
四、元电荷（1）元电荷：_________________，用_________表示。
（2）元电荷的值：__________（3）比荷：电子的_________与__________之比。
1.2库伦定律1.电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与_________有关，二是与__________有关。
2.当带电体之间的________比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作_______。
3.库仑定律：真空中两个__________间的相互作用力，与它们的________成正比，与它们的成反比，作用力的方向在______上。
第九章 真空中的静电场(答案)
一． 选择题[ B ] 1（基础训练1） 图中所示为一沿x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线，电荷线密度分别为＋λ(x ＜0)和－λ(x ＞0)，则Oxy 坐标平面上点(0，a )处的场强E为(A) 0． (B) i a 02ελπ． (C) i a 04ελπ． (D)()j i a+π04ελ． 【提示】左侧与右侧半无限长带电直线在(0，a )处产生的场强大小E ＋、E －大小为：E E +-==矢量叠加后，合场强大小为：02E aλπε=合，方向如图。
［ B ］ 2（基础训练2） 半径为R 的“无限长”均匀带电圆柱体的静电场中各点的电场强度的大小E 与距轴线的距离r 的关系曲线为：【提示】由场分布的轴对称性，作闭合圆柱面（半径为r ，高度为L ）为高斯面。
据Guass 定理：SE dS=iiq ε∑⎰r R ≤时，有：()22012rL=r E L R λππεπ⎛⎫ ⎪⎝⎭，即：20r =2E R λπε r R >时，有：()012rL=E L πλε ，即：0=2rE λπε ［ C ］ 3（基础训练3） 如图所示，一个电荷为q 的点电荷位于立方体的A 角上，则通过侧面abcd 的电场强度通量等于： (A)06εq ． (B) 012εq． (C) 024εq ． (D) 048εq ．【提示】添加7个与如图相同的小立方体构成一个大立方体，使A 处于大立方体的中心。
则大立方体的外表面构成一个闭合的高斯面。
由Gauss 定理知，通过该高斯面的电通量为qε。
另一方面，该高斯面可看成由24个面积与侧面abcd 相等的面组成，且具有对称性。
所以，通过侧面abcd 的电场强度通量等于24εq ［ D ］ 4（基础训练6） 在点电荷+q 的电场中，若取图中P 点处为电势零点 ， 则M 点的电势为 (A) a q 04επ． (B) a q 08επ． (C) a q 04επ-． (D) a q 08επ-．【提示】200248P a M M aq qU E dl dr r a πεπε-===⎰⎰［ B ］ 5（自测提高6）如图所示，两个同心的均匀带电球面，内球面半径为R 1、带电荷Q 1，外球面半径为R 2、带有电荷Q 2．设无穷远处为电势零点，则在内球面之内、距离球心为r 处的P 点的电势U 为：(A)rQ Q 0214επ+． (B) 20210144R Q R Q εεπ+π． (C) 0． (D) 1014R Q επ． 【提示】根据带电球面在球内外所激发电势的公式，以及电势叠加原理即可知结果。
静电场答案
一．二． 选择题[ B ]1 图中所示为一沿x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线，电荷线密度分别为＋?(x ＜0)和－? (x ＞0)，则Oxy 坐标平面上点(0，a )处的场强E ϖ为(A) 0． (B)i aϖ02ελπ．(C)i aϖ04ελπ． (D) ()j i a ϖϖ+π04ελ．【提示】：左侧与右侧半无限长带电直线在(0，a)处产生的场强大小E ＋、E －大小为：E E +-==矢量叠加后，合场强大小为：02E aλπε=合，方向如图。
［ B ］2 半径为R 的“无限长”均匀带电圆柱体的静电场中各点的电场强度的大小E 与距轴线的距离r 的关系曲线为：【提示】：由场分布的轴对称性，作闭合圆柱面（半径为r ，高度为L ）为高斯面，据Guass 定理：r R ≤时，有：20r 2rL=LE ρππεg g ，即：0=r 2E ρεgr R >时，有：20R 2rL=L E ρππεg g ，即：20R =2rE ρεg［ C ］3 如图所示，一个电荷为q 的点电荷位于立方体的A 角上，则通过侧面abcd 的电场强度通量等于： (A)6εq ． (B) 012εq ．(C)024εq ． (D) 048εq．【提示】：添加7个与如图相同的小立方体构成一个大立方体，使A 处于大立方体的中心。
则大立方体外围的六个正方形构成一个闭合的高斯面。
由Gauss 定理知，通过该高斯面的电通量为qε。
再据对称性可知，通过侧面abcd 的电场强度通量等于24εq。
［ D ］4 在点电荷+q 的电场中，若取图中P 点处为电势零点 ， 则M 点的电势为 (A) a q 04επ． (B) aq08επ．(C) a q 04επ-． (D) aq08επ-．【提示】：220048P a M Maq q V E dl dr raπεπε-===⎰⎰v vg［ C ］5 已知某电场的电场线分布情况如图所示．现观察到一负电荷从M 点移到N 点．有人根据这个图作出下列几点结论，其中哪点是正确的？(A) 电场强度E M ＜E N ． (B) 电势U M ＜U N ．(C) 电势能W M ＜W N ． (D) 电场力的功A ＞0．【提示】：静电力做负功，电势能增加。
真空中的静电场答案
对各分量分别求和
E x
0 4 0 R
sin cos d
0
E y
0 4 0 R
sin 2 d 0
0
8 0 R
所以
E
Exi
Ey
j
0 8 0 R
j
3.（1059）
图中虚线所示为一立方形的高斯面，已知空间的场强分布为:Ex＝bx, Ey＝0, Ez＝0．
高斯面边长a＝0.1 m，常量b＝1000 N/(C·m)．试求该闭合面中包含的净电荷．(真空介电
试验电荷从A点分别移动到B、C、D各点，则
(A) 从A到B，电场力作功最大．
(B) 从A到C，电场力作功最大．
(C) 从A到D，电场力作功最大． (D) 从A到各点，电场力作功相等．
［D ］
A
-q O
B
C D
二、填空题 1.（1042） A、B为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面，已知两平 面间的电场强度大小为E0，两平面外侧电场强度大小都为E0/3， 方向如图．则A、B两平面上的电荷面密度分别为δA＝
解：选杆的左端为坐标原点，x轴沿杆的方向 ．在x处取
q0
一电荷元λdx，它在点电荷所在处产生场强为：
d
E
d
4 0 d
x
x 2
d
l
d
l
整个杆上电荷在该点的场强为：
dx
q0
O
x
x
E
4 0
l dx
0d x2
l
40d d
l
d+ x
点电荷q0所受的电场力为：
F
q0l
40d d
l
＝0.90
N
习题一：真空中的静电场习题详解
dq = ρ ⋅ 4π r 2 dr
5
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1 真空中的静电场习题详解
习题册-下-1
dq 在球心处产生的电势为
dU =
dq ρr d r = 4πε 0 r ε0
整个带电球层在球心处产生的电势为
U 0 = ∫ dU 0 =
ρ ε0
∫
R2
R1
rdr =
ρ
2ε 0
(R
2 2
− R12 )
3 a ，由点电荷的电势公式得 2
（D）
Q 。 12 πε 0 a
U=
Q Q = 4 πε 0 r 2 3 πε 0 a
二、填空题 1．真空中两平行的无限长均匀带电直线，电荷线密度分别为
+λ 2d
d d −λ
− λ 和 λ ，点P1和P2与两带电线共面，位置如图，取向右为坐
标正方向，则P1和P2两点的场强分别 为 答案： E1 = 和 。
a b r P
a b λ λ λ ln ； （B） E = ,U= ln ； 2πε 0 r 2πε 0 r 2πε 0 r b b λ λ λ ln ； （D） E = ,U= ln 。 2πε 0 a 2 πε 0 r 2πε 0 a
λ
λ ，则 P 点的电势为 2πε 0 r
U = ∫ Edr = ∫ 0dr + ∫
4πε 0 d ( L + d )
q
x O L
dq
(L+d-x) d
P dE
x
解：带电直杆的电荷线密度为 λ = q / L 。设坐标原点
O 在杆的左端，在 x 处取一电荷元 dq = λ dx = qdx / L ，它在 P 点的场强为
真空中的静电场(含答案,大学物理作业,考研真题)
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第十章 真空中的静电场（3）
一 、选择题 1、静电场中某点电势的数值等于 (A)正试验电荷 q0 置于该点时具有的电势能； (B) 把正试验电荷 q0 从该点移到电势零点处电场力所作的功； (C) 把单位正电荷从该点移到电势零点处电场力所作的功
(D)把单位正电荷从该点移到电势零点处外力所作的功。
P(x,0) xx
[
]
3、（2010 年北京科技大学）两个带有等量同号电荷，形状相同的金属小球１和２，相互
作用力为 F，它们之间的距离远大于小球本身直径．现在用一个带有绝缘柄的原来不带电的相
同金属小球３去和小球１接触，再和小球２接触，然后移去．这样小球１和２之间的作用力变
为：
(A) F/2；
(B) F/4；
S1
S2
S3
3、（2012 年北京科技大学）两个平行的“无限大”均
+σ +2σ
匀带电平面，其电荷面密度分别为 和 2 ，如图所示，则 A、
B、C 三个区域的电场强度分别为：
EA
EB
A
B
C
EC
3
三 、计算题 1、两个无限长同轴圆柱面，半径分别为 R1 和 R2（R2>R1），带有等值异号电荷，每单位长 度的电量为λ（即电荷线密度）。试分别求（1）r < R1，（2）r > R2，（3）R1< r<R2 时，离轴线 为 r 处之电场强度。
若将 q 移至 B 点，则：
（A）、S 面上的总电通量改变，P 点的场强不变； （B）、S 面上的总电通量不变，P 点的场强改变；
P· S B·
q·
（C）、S 面上的总电通量和 P 点的场强都不变； （D）、S 面上的总电通量和 P 点的场强都改变。
第九章 真空中的静电场(答案)2015(1)
Qq b 点．则此过程中电场力作功 A＝ 4 0
1 1 R r ． 2
Q R
a r1 O
r2
b
【提示】 ：静电力做功 qU ab q (Va Vb ) 。其中： Va
Q Q ， Vb 。 4 0 R 4 0 r2
三． 计算题
1.（基础训练 20） 真空中一立方体形的高斯面,边长 a＝0.1 m，位于图中所示位置．已知空间 的场强分布为： Ex=bx , Ey=0 , Ez=0． 常量 b＝1000 N/(C·m)．试求通过该高斯面的电通量．
y a O z a a a x
y 1 a 2 2a
E1 O
E2 x
【解】 ：通过 x＝a 处平面 1 的电场强度通量
1 = -E1 S1= -b a3
通过 x = 2a 处平面 2 的电场强度通量
2 = E2 S2 = b a3 其它平面的电场强度通量都为零．因而通过该高斯面的总电场强度通量为 =1+2 = b a3-b a3 = b a3 =1 N·m2/C
'
（2）假设放掉电荷后，外球面上的电荷为 Q2 ，则由：
5
Vo Vr1 Vr2
4 0 r1
'
Q1
4 0 r2
Q2'
0
有： Q2 外球面上放掉的电荷为：
r2 Q1 r1
Q2 Q2' 4 r22
r2 r Q1 4 r22 2 4 r12 r1 r1 Vo 0 2 ( r2 r1r2 ) 6.67 10 9 C ) r1 r2
4
3 （基础训练 25） 图中所示为一沿 x 轴放置的长度为 l 的不均 匀带电细棒，其电荷线密度为＝0 (x-a)，0 为一常量．取无穷远 处为电势零点，求坐标原点 O 处的电势．
电荷与真空中的静电场1
第十二次作业解答
（第9章 电荷与真空中的静电场）
一、选择题
1．带电-q的粒子在带电+q的点电荷的静电力作用下，在水 平面内绕点电荷+q作半径为R的匀速率圆周运动。如果带电 粒子及点电荷的电量均增大一倍，并使粒子的运动速率也 增大一倍，那么，粒子的运动半径变为多少？ （A）R/2； （B）R； （C）2R； （D）4R。
4．两根相互平行的“无限长”均匀带正电直线1、2，相距 为d，其电荷线密度分别为λ1和λ2，如图所示，则场强等于 零的点与直线1的距离a为 1 2 1 d 1 2 _____________ 。 解： λ 1产生的电场强度为 λ2产生的电场强度为
1 2 0 a 2 E2 2 0 (d a)
a l x x dx
（2） dq在O点产生的电势
dq dx dU 4 0 x 4 0 x
O
所以O点电势
U 0 dU 4 0
a l
a
dx al ln x 4 0 a
2．如图所示两个同心的带电球面，半径为R1和R2，分别均 匀地带有电荷q1和q2。求： R2 （1）两球面间的电场强度分布 E (r ) ； R1 （3）两球面间的电势差。
B
qq v2 解：库伦定律作为向心力 F m 2 40 r r
可得
qq r 2 40 mv
带电粒子及点电荷的电量均增大一倍，粒子 的运动速率也增大一倍，则粒子的运动半径不变。
2．一均匀带电球面，电荷面密度为σ，球面内电场强度处处 为零，球面上面元ds带有σds的电荷，该电荷在球面内各点产 生的电场强度 （A） 处处为零； （B）不一定都为零； （C） 处处不为零； （D）无法判定。
练习册-第12章《真空中的静电场》答案
第12章 真空中的静电场 参考答案一、选择题1(D)，2(C)，3(C)，4(A)，5(C)，6(B)，7(C)，8(D)，9(D)，10(B)， 二、填空题(1). 电场强度和电势，0/q F E =，l E q W U aa⎰⋅==00d /(U 0=0).(2). ()042ε/q q +， q 1、q 2、q 3、q 4 ；(3). 0，λ / (2ε0) ； (4). σR / (2ε0) ；(5). 0 ； (6).⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π00114r r qε ；(7). －2×103 V ； (8).⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-πa br r q q 11400ε(9). 0，pE sin α ； (10). ()i a x A2+-.三、计算题1. 如图所示，真空中一长为L 的均匀带电细直杆，总电荷为q ，试求在直杆延长线上距杆的一端距离为d 的P 点的电场强度．解：设杆的左端为坐标原点O ，x 轴沿直杆方向．带电直杆的电荷线密度为λ=q / L ，在x 处取一电荷元d q = λd x = q d x / L ，它在P 点的场强：()204d d x d L q E -+π=ε()204d x d L L xq -+π=ε 总场强为⎰+π=Lx d L xL q E 020)(d 4－ε()d L d q +π=04ε方向沿x 轴，即杆的延长线方向．2．一个细玻璃棒被弯成半径为R的半圆形，LPd E O沿其上半部分均匀分布有电荷+Q ，沿其下半部分均匀分布有电荷－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θ处取微小电荷 d q = λd l = 2Q d θ / π 它在O 处产生场强θεεd 24d d 20220RQRq E π=π= 按θ 角变化，将d E 分解成二个分量：θθεθd sin 2sin d d 202RQE E x π== θθεθd cos 2cos d d 202RQE E y π-=-=对各分量分别积分，积分时考虑到一半是负电荷⎥⎦⎤⎢⎣⎡-π=⎰⎰πππθθθθε2/2/0202d sin d sin 2R QE x ＝0 2022/2/0202d cos d cos 2R QR Q E y εθθθθεππππ-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-π-=⎰⎰所以 j RQ j E i E E y x202επ-=+=3. “无限长”均匀带电的半圆柱面，半径为R设半圆柱面沿轴线OO'单位长度上的电荷为λ，试求轴线上一点的电场强度．解:设坐标系如图所示．将半圆柱面划分成许多窄条．d l 宽的窄条的电荷线密度为θλλλd d d π=π=l R取θ位置处的一条，它在轴线上一点产生的场强为θελελd 22d d 020RRE π=π=如图所示. 它在x 、y 轴上的二个分量为：d E x=d E sin θ , d E y=－d E cos θ对各分量分别积分RRE x 02002d sin 2ελθθελππ=π=⎰0d cos 2002=π-=⎰πθθελRE y场强 i Rj E i E E y x02ελπ=+=4.实验表明，在靠近地面处有相当强的电场，电场强度E垂直于地面向下，大小约为100 N/C ；在离地面1.5 km 高的地方，E也是垂直于地面向下的，大小约为25 N/C ．(1) 假设地面上各处E都是垂直于地面向下，试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度；(2) 假设地表面内电场强度为零，且地球表面处的电场强度完全是由均匀分布在地表面的电荷产生，求地面上的电荷面密度．(已知：真空介电常量0ε＝8.85×10-12 C 2·N -1·m -2)解：(1) 设电荷的平均体密度为ρ面如图(1)(侧面垂直底面，底面∆S 平行地面)底面处的场强分别为E 1和E 2，则通过高斯面的电场强度通量为：⎰⎰E·S d ＝E 2∆S -E 1∆S ＝(E 2-E 1) ∆S 高斯面S 包围的电荷∑q i ＝h ∆S ρ 由高斯定理(E 2－E 1) ∆S ＝h ∆S ρ /ε 0∴ () E E h1201-=ερ＝4.43×10-13 C/m 3(1)(2) 设地面面电荷密度为σ．由于电荷只分布在地表面，所以电力线终止于地面，取高斯面如图(2)由高斯定理 ⎰⎰E·S d =∑i 01q ε-E ∆S =S ∆σε01∴ σ =－ε 0 E ＝－8.9×10-10 C/m35. 一半径为R 的带电球体，其电荷体密度分布为ρ =Ar (r ≤R ) ， ρ =0 (r ＞R )， A 为一常量．试求球体内外的场强分布．解：在球内取半径为r 、厚为d r 的薄球壳，该壳内所包含的电荷为r r Ar V q d 4d d 2π⋅==ρ在半径为r 的球面内包含的总电荷为403d 4Ar r Ar dV q rV π=π==⎰⎰ρ (r ≤R) 以该球面为高斯面，按高斯定理有 0421/4εAr r E π=π⋅得到 ()0214/εAr E =， (r ≤R )方向沿径向，A >0时向外, A <0时向里．在球体外作一半径为r 的同心高斯球面，按高斯定理有 0422/4εAR r E π=π⋅得到 ()20424/r AR E ε=， (r >R ) 方向沿径向，A >0时向外，A <0时向里．6. 如图所示，一厚为b 的“无限大”带电平板 ， 其电荷体密度分布为ρ＝kx (0≤x ≤b )，式中k 为一正的常量．求：(2)(1) 平板外两侧任一点P 1和P 2处的电场强度大小； (2) 平板内任一点P 处的电场强度； (3) 场强为零的点在何处？解： (1) 由对称分析知，平板外两侧场强大小处处相等、方向垂直于平面且背离平面．设场强大小为E ． 作一柱形高斯面垂直于平面．其底面大小为S ，如图所示．按高斯定理∑⎰=⋅0ε/d q S E S，即 022d d 12εερεkSbx x kSx S SE bb===⎰⎰得到 E = kb 2 / (4ε0) (板外两侧)(2) 过P 点垂直平板作一柱形高斯面，底面为S ．设该处场强为E '，如图所示．按高斯定理有()022εεkSb xdx kSS E E x==+'⎰得到 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-='22220b x k E ε (0≤x ≤b )(3) E '=0，必须是0222=-b x ， 可得2/b x =7. 一“无限大”平面，中部有一半径为R 的圆孔，设平面上均匀带电，电荷面密度为σ．如图所示，试求通过小孔中心O 并与平面垂直的直线上各点的场强和电势(选O 点的电势为零)．'解：将题中的电荷分布看作为面密度为σ的大平面和面密度为－σ的圆盘叠加的结果．选x 轴垂直于平面，坐标原点Ｏ在圆盘中心，大平面在x 处产生的场强为i xx E012εσ=圆盘在该处的场强为 i x R x x E ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=2202112εσ∴ix R x E E E 220212+=+=εσ该点电势为 ()220222d 2x R R xR x x U x +-=+=⎰εσεσ8. 一半径为R 的“无限长”圆柱形带电体，其电荷体密度为ρ =Ar (r ≤R )，式中A 为常量．试求： (1) 圆柱体内、外各点场强大小分布； (2) 选与圆柱轴线的距离为l (l ＞R ) 处为电势零点，计算圆柱体内、外各点的电势分布．解：(1) 取半径为r 、高为h 的高斯圆柱面(如图所示)．面上各点场强大小为E 并垂直于柱面．则穿过该柱面的电场强度通量为：⎰π=⋅S rhE S E 2d为求高斯面内的电荷，r ＜R 时，取一半径为r '，厚d r '、高h 的圆筒，其电荷为 r r Ah V ''π=d 2d 2ρOxP则包围在高斯面内的总电荷为3/2d 2d 302Ahr r r Ah V rVπ=''π=⎰⎰ρ由高斯定理得 ()033/22εAhr rhE π=π 解出 ()023/εAr E = (r ≤R )r ＞R 时，包围在高斯面内总电荷为：3/2d 2d 302AhR r r Ah V RV π=''π=⎰⎰ρ 由高斯定理 ()033/22εAhR rhE π=π解出 ()r AR E 033/ε= (r >R )(2) 计算电势分布 r ≤R 时⎰⎰⎰⋅+==l R R rlr rrAR r r A r E U d 3d 3d 0320εε ()Rl AR r R A ln 3903330εε+-=r ＞R 时 rlAR r r AR r E U l rlrln 3d 3d 0303εε=⋅==⎰⎰9．一真空二极管，其主要构件是一个半径R 1＝5×10-4 m 的圆柱形阴极A 和一个套在阴极外的半径R 2＝4.5×10-3m的同轴圆筒形阳极B ，如图所示．阳极电势比阴极高300 V ，忽略边缘效应. 求电子刚从阴极射出时所受的电场力．(基本电荷e ＝1.6×10-19 C)解：与阴极同轴作半径为r (R 1＜r ＜R 2 )的单位长度的圆柱形高斯面，设阴极上电荷线密度为λ．按高斯定理有 2πrE = λ/ ε0得到 E = λ / (2πε0r ) (R 1＜r ＜R 2) 方向沿半径指向轴线．两极之间电势差⎰⎰π-=⋅=-21d 2d 0R R B AB A rrr E U U ελ 120ln 2R R ελπ-=得到()120/ln 2R R U U A B -=πελ， 所以()rR R U U E A B 1/ln 12⋅-=在阴极表面处电子受电场力的大小为()()11211/c R R R U U eR eE F A B ⋅-==＝4.37×10-14 N 方向沿半径指向阳极．四 研讨题1. 真空中点电荷q 的静电场场强大小为 2041rq E πε=式中r 为场点离点电荷的距离．当r →0时，E →∞，这一推论显然是没有物理意义的，应如何解释？参考解答：点电荷的场强公式仅适用于点电荷，当r →0时，任何带电体都不能视为点电荷，所以点电荷场强公式已不适用． 若仍用此式求场强E ，其结论必然是错误的．当r →0时，需要具体考虑带电体的大小和电荷分布，这样求得的E 就有确定值．2. 用静电场的环路定理证明电场线如图分布的电场不可能是静电场．参考解答：证：在电场中作如图所示的扇形环路abcda ．在ab 和cd 段场强方向与路径方向垂直．在bc 和da 段场强大小不相等（电力线疏密程度不同）而路径相等．因而0d d d ≠⋅'-⋅=⋅⎰⎰⎰c b a d l E l E l E按静电场环路定理应有0d =⋅⎰l E，此场不满足静电场环路定理，所以不可能是静电场．3. 如果只知道电场中某点的场强，能否求出该点的电势？如果只知道电场中某点的电势，能否求出该点的场强？为什么？参考解答：由电势的定义： ⎰⋅=零势点场点l E U d式中E为所选场点到零势点的积分路径上各点的场强，所以，如果只知道电场中某点的场强，而不知道路径上各点的场强表达式，不能求出该点的电势。
(完整word版)大学物理静电场试题库
真空中的静电场 一、选择题1、下列关于高斯定理的说法正确的是（A ） A 如果高斯面上E 处处为零，则面内未必无电荷。
B 如果高斯面上E 处处不为零，则面内必有静电荷。
C 如果高斯面内无电荷，则高斯面上E 处处为零。
D 如果高斯面内有净电荷，则高斯面上E 处处不为零。
2、以下说法哪一种是正确的（B ）A 电场中某点电场强度的方向，就是试验电荷在该点所受的电场力方向B 电场中某点电场强度的方向可由0q FE 确定，其中0q 为试验电荷的电荷量，0q可正可负，F 为试验电荷所受的电场力C 在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的电场强度处处相同D 以上说法都不正确3、如图所示，有两个电2、 下列说法正确的是（D ）A 电场强度为零处，电势一定为零。
电势为零处，电场强度一定为零。
B 电势较高处电场强度一定较大，电场强度较小处电势一定较低。
C 带正电的物体电势一定为正，带负电的物体电势一定为负。
D 静电场中任一导体上电势一定处处相等。
3、点电荷q 位于金属球壳中心，球壳内外半径分别为21,R R ,所带静电荷为零B A ,为球壳内外两点，试判断下列说法的正误（C ）A 移去球壳，B 点电场强度变大 B 移去球壳，A 点电场强度变大C 移去球壳，A 点电势升高D 移去球壳，B 点电势升高4、下列说法正确的是（D ）A 场强相等的区域，电势也处处相等B 场强为零处，电势也一定为零C 电势为零处，场强也一定为零D 场强大处，电势不一定高5、如图所示，一个点电荷q 位于立方体一顶点A 上，则通过abcd 面上的电通量为（C ） A 06q ε B 012q ε C 024q ε D 036qε6、如图所示，在电场强度E 的均匀电场中，有一半径为R 的半球面，场强E 的方向与半球面的对称抽平行，穿过此半球面的电通量为（C ） A E R 22π B E R 22π C E R 2π DE R 221π7、如图所示两块无限大的铅直平行平面A 和B ，均匀带电，其电荷密度均为）（20-•〉m C σσ，在如图所示的c b a 、、三处的电场强度分别为（D ） A 0,,00,εσ B 0,2,00,εσ C 000,,2εσεσεσ D 00,0,εσεσ8、如图所示为一具有球对称性分布的静电场的E ～r 关系曲线．请指出该静电场是由下列哪种带电体产生的．（B ）A 半径为R 的均匀带电球面．B 半径为R 的均匀带电球体．C 半径为R 的、电荷体密度为Ar =ρ（A 为常数）的非均匀带电球体D 半径为R 的、电荷体密度为r A /=ρ（A 为常数）的非均匀带电球体 9、设无穷远处电势为零，则半径为R 的均匀带电球体产生的电场的电势分布规律为(图中的0U 和b 皆为常量)：(C)10、如图所示，在半径为R 的“无限长”均匀带电圆筒的静电场中，各点的电场强度E 的大小与距轴线的距离r 关系曲线为（A ）da bc qA11、下列说法正确的是（ D ）（A ）闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内一定没有电荷（B ）闭合曲面上各点电场强度都为零时，曲面内电荷的代数和必定为零 （C ）闭合曲面的电通量为零时，曲面上各点的电场强度必定为零。
第九章静电场(答案解析)
一． 选择题[ B ]1 图中所示为一沿x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线，电荷线密度分别为＋(x ＜0)和－ (x ＞0)，则Oxy 坐标平面上点(0，a )处的场强E为(A) 0． (B)i a02ελπ．(C)i a 04ελπ． (D)()j i a+π04ελ．【提示】：左侧与右侧半无限长带电直线在(0，a)处产生的场强大小E ＋、E －大小为：E E +-==矢量叠加后，合场强大小为：02E aλπε=合，方向如图。
［ B ］2 半径为R 的“无限长”均匀带电圆柱体的静电场中各点的电场强度的大小E 与距轴线的距离r 的关系曲线为：【提示】：由场分布的轴对称性，作闭合圆柱面（半径为r ，高度为L ）为高斯面，据Guass定理：SE dS=iiqε∑⎰r R ≤时，有：20r 2rL=LE ρππε，即：0=r 2E ρε r R >时，有：20R 2rL=L E ρππε，即：20R =2rE ρε［ C ］3 如图所示，一个电荷为q 的点电荷位于立方体的A 角上，则通过侧面abcd 的电场强度通量等于： (A) 06εq ． (B) 012εq．(C)024εq ． (D) 048εq ．【提示】：添加7个与如图相同的小立方体构成一个大立方体，使A 处于大立方体的中心。
则大立方体外围的六个正方形构成一个闭合的高斯面。
由Gauss 定理知，通过该高斯面的电通量为qε。
再据对称性可知，通过侧面abcd 的电场强度通量等于24εq。
［ D ］4 在点电荷+q 的电场中，若取图中P 点处为电势零点， 则M 点的电势为 (A)a q 04επ． (B) aq08επ．(C) a q 04επ-． (D) aq 08επ-．【提示】：220048PaM Maq q V E dl dr raπεπε-===⎰⎰［ C ］5 已知某电场的电场线分布情况如图所示．现观察到一负电荷从M 点移到N 点．有人根据这个图作出下列几点结论，其中哪点是正确的？ (A) 电场强度E M ＜E N ． (B) 电势U M ＜U N ． (C) 电势能W M ＜W N ． (D) 电场力的功A ＞0．【提示】：静电力做负功，电势能增加。
《大学物理》真空中的静电场练习题及答案解析
《大学物理》真空中的静电场练习题及答案解析一 选择题1. 下列几个说法中哪一个是正确的 （B ）（A ）电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向（B ）电场中某点的场强大小与试验电荷无关。
（C ）场强大小由 E =F /q 可知，某点的场强大小与试验电荷受力成正比，与电量成反比。
（D ）在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同2. 如图所示为一沿 x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线，电荷线密度分别为+λ、-λ，则 oxy坐标平面上点（0，a ）处的场强E 的方向为（ A ）( A )x 正方向 （B ） x 负方向 （C ）y 正方向（D ）y 负方向3.如图所示，一个带电量为q 的点电荷位于正立方体的中心上，则通过其中一侧面的电场强度通量等于：（ B ）（A）04εq (B)06εq (C) 024εq (D) 027εq第2题图 第3题图 4．关于高斯定理0ε∑⎰⎰=⋅=Φi s e q s d E ，下列说法中正确的是（ C ）（A ）如果高斯面无电荷，则高斯面上的电场强度处处为零（B ）如果高斯面上的电场强度处处为零，则高斯面内无电荷（C ）如果高斯面上的电场强度处处为零，则通过高斯面的电通量为零（D ）若通过高斯面的电通量为零，则高斯面上的电场强度处处为零5.如图所示，闭合曲面S 内有一点电荷q ，P 为S 面上一点，在S 面外A 点有一点电荷,q ，将其移到B 点，则（ B ）（A ）通过S 面的电通量不变，P 点的电场强度不变。
（B ）通过S 面的电通量不变，P 点的电场强度变化。
（C ）通过S 面的电通量改变，P 点的电场强度不变。
（D ）通过S 面的电通量改变，P 点的电场强度变化。
6．下列说法中正确的是（ D ）（A ）场强为0的点电势也为0 （B ）场强不为0的点电势也不为0（C ）电势为0的点，则电场强度也一定为0（D ）电势在某一区域为常数，则电场强度在该区域必定为01.B2.A3.B4.C5.D 、6D二 填空题1、在点电荷的q +，q -电场中，作如图所示的三个高斯面，求通过321S S 、、S ，球面的电通量分别为________________、_______________、______________。
大学物理电荷与真空中的静电场(1)
(1) 当R >> x ，圆盘可视为无限大薄板
E
E1
2 0
(2) EI E1 E2 0
E2
EII
E1
E2
0
EIII E1 E2 0
(3) 补偿法 E ER2 ER1
2019/11/25
x 20
[ (
R12
1 x2 )1/
2
(R22
1. 点电荷的情况
电荷与真空中的 静电场
n
1) 通过以点电荷为球心,
半径为R的球面的电通量:
E
q
4 0R 2
er
dS dSn
dS
E
+q
R
de E dS Ecos dS E与dS 方向相同, 即: 0
de EdS
其数学表达形式 :
2019/11/25
F
k
q1q2 r2
——静电力(库仑力)
电荷与真空中的静电场
矢量形式:
电荷q2受到q1的作用力
F
k
q1q2 r2
er
0
施力点电荷
受力点电荷
F
:
q1 er r
q2 F
F2 1 -F1 2
真空中的电容率（介电常数）
1 k
4π 0
自然界只存在两种电荷，分别称为正电荷和负电荷。 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
• 硬橡胶棒与毛皮摩擦后所带的电荷为负电荷。
• 玻璃棒与丝绸摩擦后所带的电荷为正电荷。
2. 电荷的量子化：电荷量不连续的性质.
静电场自测题
静电场自测题 一．填空1.真空中两条平行的无限长的均匀带电直线，电荷线密度分别为+λ 和-λ，点P 1和P 2与两带电线共面，其位置如图15.1所示，取向右为坐标X 正向，则1p E = ，2p E =2．如图15.2所示,带电量均为+q 的两个点电荷,分别位于x 轴上的+a 和－a 位置.则y 轴上各点场强表达式为E = ,场强最大值的位置在y = .3. 一半径为R 的带有一缺口的细圆环, 缺口宽度为d (d <<R )环上均匀带正电, 总电量为q ,如图15.3所示, 则圆心O处的场强大小E = ,场强方向为 .二单项选择。
1．关于点电荷电场强度的计算公式E = q r / (4 π ε 0 r 3),以下说法正确的是( )A. r →0时, E →∞；B. r →0时,q 不能作为点电荷,公式不适用；C.r →0时,q 仍是点电荷,但公式无意义；D.r →0时,q 已成为球形电荷,应用球对称电荷分布来计算电场.2．图15.4所示，一沿x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线,电荷线密度分别为+λ ( x < 0)和-λ ( x > 0)，则xOy 平面上(0, a )点处的场强为:( ) A .i a02πελ. B . 0.C .i a 04πελ. D .)(40j +i aπελ. 3. 真空中有一长为L 的均匀直细棒,总电量为q ,则在直细棒的延长线上距棒一端距离为d 的P 点电场强度大小为( ) A.)(20d L d qL +πε B. dL q 04πε C. )(40d L d q +πε D. )(40d L q+πε三.计算1.如图15.5所示，一无限长均匀带电细线，电荷线密度为λ1。
另有一均匀带电细棒，长为l ，电荷线密度为λ2，同无限长细线共面并垂直放置。
棒的一端距细线也为l 。
求： ①无限长带电细线产生的电场分布； ②细棒所受的静电场力。
图15.3图15.1+λ-λ ∙ (0, a ) xy O图15.4图15.52. 如图15.6所示，一带电细棒弯曲线半径为R 的圆心角为θ的扇形，带电均匀，总电量为Q .求圆心处的电场强度E .高斯定理自测题 一填空1．如图16.1所示,均匀电场E 中有一袋形曲面，袋口边缘线在一平面内，边缘线所围面积为S 0 ，袋形曲面的面积为S '，法线向外，电场与0S 面的夹角为θ ，则通过 0S 面的电通量为通过袋形曲面的电通量为 .2．如图16.2所示在一正方形的中轴线上放一点电荷，已知正方行的边长为a，点电荷的电量为+Q ，点电荷具正方形中心的距离为2a，则此点电荷产生的静电场通过正方形的电通量为3．如图16.3所示, 真空中有两个均匀带电的同心球面, 带电量分别为+Q 和-Q , 半径分别为2R 和1R ，A 、B 、C 分别为小球面内. 、两球面间和大球面外三个点，且距离球心O 分别为3R 、4R 和5R 。
真空中的静电场(大学物理作业,考研真题)
三、计算题
1、（2012 年深圳大学）如图，在 ox 轴上有长为 a 的细杆 OM，其电荷线密度为 Cx ，其中
Ｃ为大于零的常量，求： (1) 在 OM 延长线上距Ｍ点为ｂ的Ｐ点的电场强度的大小； (2) 如果在Ｐ点放置一个带电量为+q 的点电荷，该点电荷所受库仑力大小为多少？
1
O
a
M
b
P+q x
2、有一半径为 R 的半圆细环上均匀地分布电荷 Q，若在其环心处放置一电荷量为 q 的点 电荷，求该点电荷 q 所受到的电场力的大小及方向。
2
物理（下）作业 专业
班级：
姓名：
学号：
第十章 真空中的静电场(2)
一、 选择题
1、如图所示，闭合面 S 内有一点电荷 q，P 为 S 面上一点。在 S 面外 A 点有一点电荷 q ，
大小分布为：
E(r)＝_______________(r<R ), E(r)＝____________(r>R )。
2、（2018 年长沙理工大学）在点电荷+q 和-q 的静电
场中，作出如图所示的三个闭合面 S1、S2、S3，则通过这
+q
-q
些 闭 合 面 的 电 场 强 度 通 量 分 别 是 ： Φ1=
2、（2018 年暨南大学）如图所示，一无限长的均匀带电直线 L 的电荷
线密度为λ1，在其右边垂直放置另一长度为 b，电荷线密度为λ2 的均匀 L
带电直线 AB，其近端距离 L 为 a,不考虑极化效应，试求：
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电荷与真空中的静电场
一．选择题：
1．库仑定律的适用范围是（）（A）真空中两个带电球体间的相互作用；（B）真空中任意带电体间的相互作用；
（C）真空中两个正点电荷间的相互作用；
（D）真空中两个大小远小于它们之间距离的带电体间的相互作用。
2．关于电场强度定义式，下列说法中正确的是（）（A）场强E的大小与试探电荷q0的大小成反比；
（B）对场中某点，试探电荷受力F与q0的比值不因q0而变；
（C）试探电荷受力F的方向就是场强E的方向；
（D）若场中某点不放试探电荷q0，则F =０，从而E =０。
3．关于对静电场的高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是：（）（A）如果高斯面上场强处处为零，则该面内必无电荷；
（B）如果高斯面内无电荷，则高斯面上场强处处为零；
（C）如果高斯面上场强处处不为零，则高斯面内必有电荷；
（D）如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电通量必不为零。
4．在球形高斯面的球心处有一点电荷q1，若要使通过高斯面的电通量发生变化，应该（）（A）使点电荷q1偏离球心但仍在球面内；（B）将另一个点电荷q2放在球面外；
（C）使球形高斯面外的q2不断远离；（D）将q2由高斯面外移入面内。
5．真空中两块相互平行的无限大均匀带电平板，其中一块电荷密度为σ，另一块电荷密度为－2σ，两平板间的电场强度大小为（）
（A）；（B）；（C）0 ；（D）。
6．静电场中某点电势的数值等于（）（A）试验电荷q0置于该点时具有的电势能；（B）单位试验电荷置于该点时具有的电势能；
（C）单位正电荷置于该点时具有的电势能；
（D）把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功。
7．静电场的电场线方向，就是（）（A）电势能减小的方向；（B）电势减小的方向；
（C）正电荷在场中的运动方向；（D）负电荷在场中的运动方向。
8．对于场强与电势的关系，正确的说法是：（）（A）场强弱的地方电势一定低，电势高的地方场强一定强；
（B）场强为零的地方电势一定为零，电势为零的地方场强也一定为零；
（C）场强大小相等的地方电势不一定相等；（D）等势面上场强的大小必不相等。
9．静电场中，有关静电场的电场强度与电势之间的关系，下列说法正确的是（）（A）场强不变的空间，电势必为零；（B）电势不变的空间，场强必为零；
（C）场强为零的地方，电势必为零；（D）电势为零的地方，场强必为零。
10．当带电球面上总的带电量不变，而电荷的分布作任意改变时，这些电荷在球心处产生的电场强度E和电势U将（）（A）不变，U不变；（B）不变，U改变；
（C）改变，U不变；（D）改变，U改变。
二．填空题：
1．描述静电场的两个基本物理量分别是 电势 和 电场强度 。
2．在某一点电荷附近的任一点处，如果没有把试验电荷放上去，该点的电场强度是否为零？ 否 。
（填是或否）
3．下列几个常见的场强公式的适用范围是
： ；
： ；
： ；
： 。
4．一均匀带正电的空心橡皮球，在维持球状吹大的过程中，球内任意点的场强 不变 ， 球内任意点的电势 变小 。
（填写变大、变小或不变）
5．一点电荷q 位于一立方体的中心，通过该立方体每个面的电通量为 q/6ε0 。
6．如图所示，真空中两个正点电荷，所带电量都为q ，相距为2R ，
若以其中一点电荷所在处的O 点为中心，以R 为半径作高斯球面S ，
则通过该球面的电场强度通量为 q/ε0 ，若以表示高斯面
外法线方向的单位矢量，则高斯面上a 、b 两点的电场强度分别为 0 、 。
7．将q = 1.7×10－8 C 的点电荷从电场中的A 点移动到B 点，电场力做功5×10-
6 J ，则A 、B 两点间的电势差为 V ，电势高的是 点。
若取A 点的电势为零，
则B 点的电势为 V 。
8．在点电荷 + Q 产生的电场中，若取图中P 点为电势零点，
则M 点的电势为 。
9．边长为a 的正六边形每个顶点处有一个点电荷 +q ，
取无限远处作为电势零点，则正六边形中心O 点电势为 ，
O 点的场强大小为 。
10．如图所示，在一个点电荷的电场中分别作三个电势不同的等势面A ，B ，C 。
已知U A ＞U B ＞U C ，且U A －U B ＝U B －U C ， 则相邻两等势面之间
的距离的关系是R B －R A ＜ R C －R B 。
（填＜，＝，＞）
q +q。