大学物理第7章 电场题库答案(含计算题答案)
大学物理第7章静电场中的导体和电介质课后习题及答案
1第7章 静电场中的导体和电介质 习题及答案1. 半径分别为R 和r 的两个导体球,相距甚远。
用细导线连接两球并使它带电,电荷面密度分别为1s 和2s 。
忽略两个导体球的静电相互作用和细导线上电荷对导体球上电荷分布的影响。
试证明:Rr =21s s。
证明:因为两球相距甚远,半径为R 的导体球在半径为r 的导体球上产生的电势忽略不计,半径为r 的导体球在半径为R 的导体球上产生的电势忽略不计,所以的导体球上产生的电势忽略不计,所以半径为R 的导体球的电势为的导体球的电势为R R V 0211π4e p s =014e s R =半径为r 的导体球的电势为的导体球的电势为r r V 0222π4e p s =024e s r = 用细导线连接两球,有21V V =,所以,所以Rr=21s s 2. 证明:对于两个无限大的平行平面带电导体板来说,证明:对于两个无限大的平行平面带电导体板来说,(1)(1)(1)相向的两面上,电荷的面密度总是相向的两面上,电荷的面密度总是大小相等而符号相反;大小相等而符号相反;(2)(2)(2)相背的两面上,电荷的面密度总是大小相等而符号相同。
相背的两面上,电荷的面密度总是大小相等而符号相同。
相背的两面上,电荷的面密度总是大小相等而符号相同。
证明: 如图所示,设两导体A 、B 的四个平面均匀带电的电荷面密度依次为1s ,2s ,3s ,4s (1)取与平面垂直且底面分别在A 、B 内部的闭合圆柱面为高斯面,由高斯定理得内部的闭合圆柱面为高斯面,由高斯定理得S S d E SD +==×ò)(10320s s e故+2s 03=s上式说明相向两面上电荷面密度大小相等、符号相反。
上式说明相向两面上电荷面密度大小相等、符号相反。
(2)在A 内部任取一点P ,则其场强为零,并且它是由四个均匀带电平面产生的场强叠加而成的,即电平面产生的场强叠加而成的,即0222204030201=---e s e s e s e s又+2s 03=s 故 1s 4s =3. 半径为R 的金属球离地面很远,并用导线与地相联,在与球心相距为R d 3=处有一点电荷+q ,试求:金属球上的感应电荷的电量。
张三慧《大学物理学:力学、电磁学》(第3版)(B版)(章节题库 静电场)【圣才出品】
D. 【答案】D
5.如图 7-1 所示,在带电体 A 旁有一不带电的导体壳 B,C 为导体壳空腔内的一点, 则下列说法中正确的是( )。
图 7-1
A.带电体 A 在 C 点产生的电场强度为零 B.带电体 A 与导体壳 B 的外表面的感应电荷在 C 点所产生的合电场强度为零
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A.线圈中的感应电动势
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B.线圈中的感应电流
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C.通过线圈的感应电荷量
D.线圈回路上的感应电场
【答案】C
4.真空中两平行带电平板相距为 d,面积为 S,且有 d2<<S,带电量分别为+q 与 -q,则两板间的作用力大小为( )。
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【答案】电势降低的方向
4.有一带电球体,其电荷的体密度为 p=k/r,其中 k 为常数,r 为球内任一处的半 径.则球面内任一点的电场强度的大小为____.
【答案】
5.一均匀带电直线长为 l,电荷线密度为+λ,以导线中点O为球心,R 为半径
实物受力可产生加速度,场不能被加速;实物可作参考系.场不能当参考系.
2.怎样认识电荷的量子化和宏观带电体电荷量的连续分布? 答:常见的宏观带电体所带的电荷远大于基本电荷量,在一般灵敏度的电学测试仪器 中,电荷的量子性是显示不出来的.因此在分析带电情况时,可以认为电荷是连续分布的, 这正像人们看到流水时,认为它是连续的,而并不感觉到水是由一个个分子、原子等微观 粒子组成的一样.
2.如图 7-2,真空中一半径为 R 的均匀带电球面,总电荷量为 Q(Q>0)。今在球 面上挖去非常小块的面积 (连同电荷),且假设不影响原来的电荷分布,则挖去 后 球心处电场强度的大小 E=______,其方向为______。
大学物理 第7章 《静止电荷的电场》思考题
第7章 《静止电荷的电场》复习思考题一、填空题1. 在点电荷系的电场中,任一点的电场强度等于每个点电荷电场的 和,这称为场强叠 加原理 . 答案:矢量2.电偶极子的电偶极矩是一个矢量,它的大小是ql (其中l 是正负电荷之间的距离),它的方向是 由 电荷。
答案:负电荷指向正电荷3无限大带电面,面电荷密度σ,则其两面的电场强度大小 。
答案:02σε4. 静电场中某点的电场强度,其数值和方向等于 。
答案:单位正电荷在电场中所受的力5.* 如图所示,正点电荷Q 的电场中,A 点场强为100N/C ,C 点场强为 36N/C ,B 是AC 的中点,则B 点的场强为________N/C 。
答案:56.25N/C6.如图所示, 真空中有两个点电荷, 带电量分别为Q 和Q -, 相距2R 。
若以负电荷所在处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e Φ= 。
答案:0/Q ε-7.一均匀静电场,电场强度(400600)V/m E i j =+,则电场通过阴影表面的电场强度通量是___ ___ (正方体边长为 1cm )。
答案:0.04V/m8.把一个均匀带电量Q +的球形肥皂泡由半径1r 吹胀到2r ,则半径为R (12r R r <<)的高斯球面上任一点的场强大小E 由204q Rπε变为______________。
答案:09. 如图所示,半径为R 的均匀带电球面,总电荷为Q ,设无穷远处的电势为零, 则球内距离球心为r 的P 点处的电势为____________。
答案: RQU 04επ=二、单项选择题1.根据场强定义式0q FE =,下列说法中正确的是:( )()A E 的方向可能与F的方向相反。
()B 从定义式中明显看出,场强反比于单位正电荷;()C 做定义式时0q 必须是正电荷;()D 电场中某点处的电场强度就是该处单位正电荷所受的力;答案:D2.真空中两块互相平行的无限大均匀带电平面。
第7章_稳恒磁场集美大学物理答案
班级____________ 姓名______________ 学号_________________ 第7-1 毕奥—萨伐尔定律 一.选择题:1.一根载有电流I 的无限长直导线,在A 处弯成半径为R 的圆形,由于导线外有绝缘层,在A 处两导线靠得很近但不短路,则在圆心处磁感应强度B 的大小为:( C ) (A) (μ0+1)I /(2πR ) (B) μ0I /(2πR ) (C) μ0I (-1+π)/(2πR )(D) μ0I (1+π)/(4πR )2.将半径为R 的无限长导体薄壁管(厚度忽略) 沿轴向割去一宽度为h (h <<R )无限长狭缝后,再沿轴向均匀地流有电流,其面电流密度为i (即沿圆周每单位长度的电流),则管轴线上磁感应强度的大小是:( A )(A) R h i πμ2/0 (B) 0(C) R h i πμ4/0(D) h i 0μ二、计算题:3.载有电流为I 的无限长导线,弯成如图形状,其中一段是半径为R 的半圆,则圆心处的磁感应强度B 的大小为多少? 解: 选为正方向123B B B B →→→→=++1(14IB Rομπ=--2,42I B R ομπ=⋅ 34I B R ομ=∴)12(4-+=ππμοRIB4.用相同的导线组成的一导电回路,由半径为R 的圆周及距圆心为R /2的一直导线组成(如图),若直导线上一电源ε,且通过电流为I ,求圆心O处的磁感应强度。
解 设大圆弧的电流为1I ,小圆弧的电流为2I ,则12I I I +=,选为正方向根据电阻定律有1122l I Sl I S ερερ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩可得:1122I l I l =大圆弧电流在圆心处O 产生的磁感应强度:大小为01114I l B R μπ=,方向为 小圆弧电流在圆心处O 产生的磁感应强度:大小为02224I lB Rμπ=,方向为⊗直导线电流在圆心处O 产生的磁感应强度:大小为0035cos cos 66242I I B R R μππππ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭,方向为所以,总电流在圆心处O 产生的磁感应强度:312B B B B =++,大小为:02IB Rπ=,方向为5.如图,两线圈共轴,半径分别为1R 和2R ,电流分别为I 1 和I 2 ,电流方向相同,两圆心相距2 b ,联线的中点为O 。
大学物理下册期末复习计算题
大学物理下册期末复习计算题第7章真空中的静电场*1.一半径为R 的带电导体球,电荷为-Q 。
求:球内、外任意一点的电场强度。
1.解:由高斯定理可求出电场强度的分布(1分)∑⎰=⋅int q S d E(3分)(4分) (2分) (2分)解:由高斯定理可求出电场强度的分布(1分)∑⎰=⋅int q S d E(3分)(4分) (2分) (2分)*2.一半径为R 的带电导体球,电荷为Q 。
求:(1)球内、外任意一点的电场强度;(2)球内、外任意一点电势。
解:由高斯定理可求出电场强度的分布(3分) (2分)当r>R 时 (3分) 当r ≤R 时 (4分)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-<>-R r R Q R r R r r Q E 4 042020πεπε=⎪⎩⎪⎨⎧<>R r R r r q E0 420πε=r qdr r q V r 02044πεπε=⎰∞=R qdr r q dr V RRr 020440πεπε=+⎰⎰∞=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-<>-R r R Q R r R r r Q E 4 0 4202πεπε=*3. 如图所示,一长为L ,半径为R 的圆柱体,置于场强为E 的均匀电场中,圆柱体轴线与场强方向平行,求穿过圆柱体下列端面的电通量。
(1)左端面(2)右端面 (3)侧面 (4)整个表面解: 根据电通量定义 (1)左端面⎰⎰⎰-=-==⋅=121cos s s R E dS E EdS s d E ππφ(4分)(2)右端面⎰⎰===⋅=2030cos R E ES EdS s d E s πφ(4分) (3)侧面⎰⎰==⋅=02cos 2πφEdS s d E s (1分)(4)整个表面0321=++=s s s s φφφφ(3分)4. 三个点电荷1q 、2q 和3q -在一直线上,相距均为R 2,以1q 与2q 的中心O 作一半径为R 2的球面,A 为球面与直线的一个交点,如图。
大学物理简明教程(第2版)(赵近芳)习题答案,习题7 静电场
7-1 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: 如题7-1图示 (1) 以处点电荷为研究对象,由力平衡知:为负电荷 解得 (2)与三角形边长无关.
解: 电容上电量 电容与并联 其上电荷 ∴
题7-15图
题7-12图 (2)外壳接地时,外表面电荷入地,外表面不带电,内表面电荷仍为. 所以球壳电势由内球与内表面产生:
7-13 在半径为R1的金属球之外包有一层外半径为R2的均匀电介质球壳, 介质相对介电常数为r,金属球带电Q。试求: (1)电介质内、外的电场强度; (2)电介质层内、外的电势; (3)金属球的电势。 解: 利用有介质时的高斯定理 (1)介质内场强
; 介质外场强 (2)介质外电势 介质内电势 (3)金属球的电势
7-14 计算球形电容器的电容和能量。已知球形电容器的内外半径分别为 R1和R2,带电量分别为Q和-Q。为简单起见,设球内外介质介电常数均 为0。 解:,
R1 R2 r o 和, 体积元 能量 电容器的电容
7-15 如题7-15图所示,,,,上电压为50 V.求:.
题7-1图
题7-2图
题7-2图 7-2 两小球的质量都是m,都用长为l的细绳挂在同一点,它们带有相 同电量,静止时两线夹角为2θ,如题7--2图所示.设小球的半径和线的质 量都可以忽略不计,求每个小球所带的电量. 解: 如题7-2图示
解得
7-3 在真空中有A,B两平行板,相对距离为d,板面积为S,其带电量 分别为+q和-q.则这两板之间有相互作用力f,有人说,又有人说,因 为f=qE,,所以试问这两种说法对吗?为什么?f到底应等于多少? 解: 题中的两种说法均不对.第一种说法中把两带电板视为点电荷是不 对的,第二种说法把合场强看成是一个带电板在另一带电板处的场强也
大学物理电场部分答案
4.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 电场强度大小都为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 = ,= 。
三 计算题
1.一段半径为a的细圆弧,对圆心的张角为θ0,其上均匀分布有正电荷 q,如图所示,试以a, q, θ0表示出圆心O处的电场强度。 解:建立如图坐标系,在细圆弧上取电荷元, 电荷元视为点电荷,它在圆心处产生的场强大小为: 方向如图所示。将分解, 由对称性分析可知, 圆心O处的电场强度
对于球面外任一点,过该点,选一半径为 r 的同心球面, 如右图所示,则由高斯定理
得 方向沿半径向外
第七章 静电场和恒定磁场的性质 (二) 电势
序号
学号
姓名
专业、班级
一 选择题
[ D ]1.关于静电场中某点电势值的正负,下列说法中正确的是: (A)电势值的正负取决于置于该点的试验电荷的正负 (B)电势值的正负取决于电场力对试验电荷作功的正负 (C)电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负 (D)电势值的正负取决于电势零点的选取 [ B ]2. 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) (B) (C) (D) [ C ]3. 静电场中某点电势的数值等于 (A) 试验电荷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。 [ C ]4. 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,电势处处为零。 [ B ]5.真空中一半径为R的球面均匀带电Q,在球心O处有一带电量为q 的点电荷,如图所示,设无穷远处为电势零点,则在球内离球心O距离 为r的P点处的电势为 : (A) (B) (C) (D) [ C ]6.在带电量为-Q的点电荷A的静电场中,将另一带电量为q的点电 荷B从a点移到b点, a、b两点距离点电荷A的距离分别为r1 和r2 ,如图
大学物理练习七答案参考
大学物理练习七答案参考一、 选择题:1. 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S ∆的电场强度通量为e ∆Φ,则通过该球面其余部分的电场强度通量为[ A ] (A)e ∆Φ- (B)e SSR ∆Φ∆∆-24π (C)e SR ∆Φ∆24π (D) 0通过该球面其余部分的电场强度通量=0e ∆Φ-2. 有两个点电荷电量都是+q ,相距为2 a 。
今以左边的点电荷所在处为球心,以a 为半径作一球形高斯面。
在球面上取两块相等的小面积S 1和S 2,其位置如图所示。
设通过S 1和S 2的电场强度通量分别为1Φ和2Φ,通过整个球面的电场强度通量为s Φ,则 [ D ](A)s ΦΦ>Φ,21=0/εq (B)021/2,εq s =ΦΦ<Φ (C)021/,εq s =ΦΦ=Φ (D)021/,εq s =ΦΦ<Φ解∶通过S 1的电场强度通量分别为1Φ,有穿进又有穿出; 但通过S 2的电场强度通量分别为2Φ,只有穿出. 故,21Φ<Φ据高斯定理通过整个球面的电场强度通量为s Φ只与面内电荷有关。
3.图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? [ D ](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 、电荷体密度Ar =ρ(A 为常数)的非均匀带电球体。
(D) 半径为R 、电荷体密度r A /=ρ (A 为常数)的非均匀带电球体。
204rqE i πε∑=4.在磁感应强度为B的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ,S 边线所在平面的法线方向单位矢量n与B 的夹角为α,则通过半球面S 的磁通量为 [ D ](A) .2B r π (B) 2.2B r π (C) απsin 2B r -. (D) απcos 2B r -.第6题图 . 第7题图5 .四条皆垂直于纸面的载流细长直导线,每条中的电流皆为I 。
大学物理第7章真空中的静电场答案解析
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y习题7-1图0 dqξd ξ习题7-2 图a204r dxdE πελ=θπελcos 420rdxdE y =, θπελsin 420r dxdE x =因θθθθcos ,cos ,2yr d y dx ytg x ===, 代入上式,则)cos 1(400θπελ--=y =)11(4220Ly y+--πελ,方向沿x 轴负向。
θθπελθd ydE E y y ⎰⎰==000cos 4 00sin 4θπελy ==2204Ly y L+πελ7-3 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 420RRd dE x =⎰⎰==πθπελ00sin 4RdE E x R02πελ= θθπελθd y dE E x x ⎰⎰-=-=0sin 4xdx习题7-2 图byx习题7-3图2022R q επ=,如图,方向沿x 轴正向。
大学物理第7章恒定磁场试题及答案.docx
第7章恒定磁场一、选择题1.磁场可以用下述哪一种说法来定义?[](A)只给电荷以作用力的物理量(B)只给运动电荷以作用力的物理量(C)贮存有能量的空间(D)能对运动电荷作功的物理量2.空间某点磁感应强度的方向,在下列所述定义中错误的是[](A)小磁针N极在该点的指向(B)运动正电荷在该点所受最大的力与其速度的矢积的方向(C)电流元在该点不受力的方向(D)载流线圈稳定平稳时,磁矩在该点的指向3.下列叙述中错误的是[](A) 一根给定的磁力线上各点处的B的大小一定相等一(B)一根给定的磁力线上各点处的〃的方向不一定相同(C)均匀磁场的磁力线是一组平行直线(D)载流长直导线周围的磁力线是一组同心圆坏4.下列关于磁力线的描述中正确的是[](A)条形磁铁的磁力线是从N极到S极的(B)条形磁铁的磁力线在磁铁内部是从S极到N极的(C)磁力线是从N极出发终止在S极的曲线(D)磁力线是不封闭的曲线5.下列叙述中不能正确反映磁力线性质的是[](A)磁力线是闭合曲线(B)磁力线上任一点的切线方向为运动电荷的受力方向(C)磁力线与载流回路彖环一样互相套连(D)磁力线与电流的流向互相服从右手定则6.关于磁场之I'可的相互作用有下列说法,其屮正确的是[](A)同性磁极相吸,异性磁极相斥(B)磁场屮小磁针的磁力线方向只有与磁场磁力线方向一致时,才能保证稳定平稳(C) 小磁针在非均匀磁场中一定向强磁场方向运动 (D) 在涡旋电场中,小磁针沿涡旋电场的电场线运动7. 一电荷放置在行驶的列车上,相对于地面来说,电荷产生电场和磁场的情况将是[](A) (B)只只产生产生电场磁场(C)既产生电场,又产生磁场 (D)既不产生电场,又不产生磁场 T7-1-7图8. 通以稳恒电流的长直导线,在其周阖产生电场和磁场的情况将是 [](A)只产生电场 (B) 只产生磁场(C) 既产生电场,又产生磁场 (D) 既不产生电场,乂不产生磁场9. 在电流元I d/激发的磁场中,若在距离电流元为r 处的磁感应强度为d B .则下列叙述中正确的是(C) dB 一的方向垂直于/d 乙与[组成的平面二T7-1-9图 (D) dB 的方向为(-厂)方向10. 决定长直螺线管中磁感应强度大小的因素是 [](A)通入导线中的电流强度 (B)螺线管的体积(C)螺线管的直径(D)与上述各因素均无关一-11. 磁场的高斯定理B-dS= 0,说明S[](A)穿入闭合曲血的磁感应线的条数必然等于穿出的磁感应线的条数(B) 穿入闭合曲面的磁感应线的条数不等于穿出的磁感应线的条数[](A) d B 一的方向与r 方向相同一(B) dB 的方向与/d/方向相同 dl(C) 一根磁感应线可以终止在闭合曲面内 (D) 一根磁感应线不可能完全处于闭合曲面内13. 磁场中的高斯路理JJ BdS= 0说明了磁场的性质之一是[](A)磁场力是保守力(B)磁力线可能闭合 (C)磁场是无源场(D)磁场是无势场14. 若某空间存在两无限长直载流导线,空间的磁场就不存在简单的对称性.此 时该磁场的分布[](A)可以直接用安培环路定理来计算 (B) 只能用安培环路定理来计算 (C) 只能用毕奥-萨伐尔定律来计算(D) 可以用安培环路定理和磁场的叠加原理求出15.对于安培环 路定律I ,在下面说法中正确的是[](A)H 只是穿过闭合环路的电流所激发,与环路外的电流无关(B)是环路内、外电流的代数和(C) 安培环路定律只在具有高度对称的磁场中才成立(D) 只有磁场分布具有高度对称性时,才能用它直接计算磁场强度的人小16. 在圆形电流的平面内取一同心圆形坏路,由于环路内无电流穿过,所以§H・d/[](A)圆形环路上各点的磁场强度为零(B) 圆形环路上各点的磁场强度方向垂直于环路平面 (C) 圆形坏路上各点的磁场强度方向指向圆心 (D) 圆形环路上各点的磁场强度方向为该点的切线方向12.安培环路定 律/说明了磁场的性质之一是[](A)磁力线是闭合曲线(C)磁场是无源场(B)磁场力是保守力 (D)磁场是无势场17.下述情况中能用安培坏路定律求磁感应强度的是[](A) 一段载流直导线 (C) 一个环形电流(B) 无限长直线电流 (D) 任意形状的电流1& 取一闭合积分回路L,使三根载流导线穿过L 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)回路厶内的》/不变,厶上各点的8不变(B)回路厶内的工/不变,L 上各点的B 改变变,厶上各点的B 不变 (D)冋路厶内的》/改变,厶上各点的B 改变19.边长为L 的一个正方形线圈屮通有电流/,则线圈中心的磁感应强度的大小将](A)与厶成正比 (B)与厶成反比(C)与厶无关(D)与厶*成正比T7-1-19图 20. 一无限长直圆柱体,半径为沿轴向均匀流有电流. 磁感应强度大小为Bi,圆柱体外(r>R )感应强度大小为B2,则有[1(A) 31、均与厂成正比设圆柱体内(r<R )的 (B) B 、、B 2均与厂成反比(C) B\与F •成反比,与厂 成正比(D) B 1与F •成正比,〃2与r 成反比 T7-1-20图21.如T7-1-21图所示,两根载有相同电流的无限长直导 线,分别通过x 】 = l 和兀2=3的点,且平行于尹轴.由此可 知,磁感一应强度B 为零的地方是 O12 3 x T7-1-21 图[](A) x=2的直线上(B) x>2的区域(C) x<l 的区域 (D)不在平而内22・一个半径为R 的圆形电流厶其圆心处的磁场强度大小为[1(A)4R (B)(C) 0(D)— 2R23. 有一个圆形冋路1及一个正方形冋路2,圆的直径和正方 形回路的边长相等,二者屮通有大小相等的电流,它们在各自屮心产 生的磁感应强度的大小之比BJB.为[](A) 0.90(B) 1.00(C) 1.11 (D) 1.2224. 一载有电流I 的细导线分别均匀密绕在半径为R 和r 的长直圆筒上形成两个螺 线管(R = 2r ),两螺线管单位长度上的匝数相等•两螺线管屮的磁感应强度大小B R 和B r 应满足关系[](A) B R =2 B 丫 r(D) B R = 4 B r25. 两根载有相同电流的通电导线,彼此之间的斥力为F.如果它们的电流均增加一 倍,相互之间的距离也加倍,则彼此之间的斥力将为变为FF[](A)—(B)— (C)F (D) 2F4226. 两束阴极射线(电子流),以不同的速率向同一方向发射,则两束射线间[](A)存在三种力:安培力、库仑力和洛仑兹力 (B) 存在二种力:库仑力和洛仑兹力 (C) 存在二种力:安培力和洛仑兹力 (D) 只存在洛仑兹力27. 可以证明,无限接近长直电流处(r->0)的B 为--有限值.可是从毕一萨定律 得到的长直电流的公式屮得出,当尸一0时B-8.解释这一矛盾的原因是 [](A)毕一萨定律得出的过程不够严密(B) 不可能存在真正的无限长直导线 (C) 当尸一0 口寸,毕一萨定律已不成立 (D) 毕一萨定律是一个近似理论28. 运动电荷受洛仑兹力后,其动能、动量的变化情况是[](A)动能守恒(B)动量守恒(C)动能、动量都守恒(D)动能、动量都不守恒29. 运动电荷垂直进入均匀磁场后,下列各量中不守恒是T7亠23图(B)B R =B 「 (C) 2B R =B[](A)动量(B)关于圆心的角动量(C)动能(D)电荷与质量的比值30. —电量为g 的带电粒子在均匀磁场中运动,下列说法中正确的是 [](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 变为一么则粒子受力反向,数值不变 (C) 粒子进入磁场后,其动能和动量都不改变 (D) 洛仑兹力与速度方向垂直,所以其运动轨迹是圆31. 一个长直螺线管通有交流电,把一个带负电的粒子沿 螺线管的轴线射入管屮,粒子将在管屮作 ](A)圆周运动 (B)沿管轴来回运动(C)螺旋线运动 (D)匀速直线运动T7-1-31图32. 一束正离子垂直射入一个均匀磁场与均匀电场互相平行 且同向的区域.结果表明离子束在一与入射束垂直放置的荧光屏 上产生一条抛物线,则所有粒子有相同的 [](A)动能(B)质量(C)电量(D)荷质比 T7-1-32图33. 质量为〃?、电量为g 的带电粒子,以速度v 沿与均匀磁场E 成g 角方向射入磁场,英轨迹为一螺旋线.若要增大螺距,应34. 在一个由南指向北的匀强磁场中,一束电子垂直地向下通过_B此 (C) [ ] (A)磁场,受到由由磁场对西下指向上指向它东的作用力的力•向耳V® 0 0T7-1-34 图—11 11 111[](A)增大磁场B (C)减小速度v (B)减少磁场B _(D) 增加夹角q(B)(D)由由北东指向指向南西35. 一电子在垂直于一均匀磁场方向作半径为R 的圆周运动,电子的速度为v ,忽略电子产生的磁场,则此轨道内所包圉面积的磁通量为x BxnmvRT7亠35图36. 一带电粒子垂直射入均匀磁场中,如果粒子质量增大到原来的两倍,入射速度增 大到两倍,磁场的磁感应强度增大到4倍,忽略粒子运动产生的磁场,则粒子运动轨迹所包 围范围内的磁通量增大到原来的1 1 [](A)2 倍 (B)4 倍(C)2 倍(D)4倍37. 一电子以速度丿垂直地入射到一磁感应强度为B 的均匀磁场中•忽略其电子产 生的磁场,此时电子在磁场中运动的轨道所圉面积的磁通量 [](A)正比于3,正比于v 2 (B)反比于B,反比于v 2(C) 正比于5正比于v(D)反比于5反比于v38. 图中六根无限长导线相互绝缘,通过的电流均为/,区域I 、II 、均为相等的正方形.问哪个区域垂直指向里的磁通量最大?1(B) II 区/ III IV (C)III 区(D) IV 区T7-1-38 图39. 在某均匀磁场中放置有两个平面线圈,其面积S]二2S2,通有电流人二2/2,它们所受的最大磁力矩之比M 2为[](A)1 (B)2 (C)4 (D) 1/440. 有一由N 匝细导线绕成的平而正三角形线圈,边长为°,通有电流/,置于均匀外 磁场3中.当线圈平面的法向与外磁场同向时,线圈所受到的磁力矩大小为 [](A) 3Na 岳/ 2(B) 3Na 炼 /4[](A)eR 2(B) emR (C)——eR(D)兀u41.一直径为2.0cm、匝数为300匝的圆线圈,放在5xl0'2T的磁场中,当线圈内通过10mA的电流时,磁场作用于线圈的最大磁力矩为[](A) 4.7 N.m (B) 4.7xlO'2N.m(C) 4.7x1 O'5 N.m (D) 4.7x10-4 N.m42.有一直径为8 cm的线圈,共12匝,通以电流5 A.现将此线圈置于磁感应强度为0.6 T的匀强磁场屮,则[](A)作用在线圈上的最大磁力矩为M=18N.m(B)作用在线圈上的最大磁力矩为M=1.8N.m(C)线圈正法线与B成30。
大学物理第7章静电场练习题
第7章 习题精选(一)选择题7-1、下列几种说法中哪一个是正确的(A )电场中某点场强的方向,就是点电荷在该点所受电场力的方向. (B )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.(C )场强可由q F E /计算,其中q 为试验电荷,q 可正、可负,F 为试验电荷所受电场力.(D )以上说法都不正确.[ ]7-2、图中实线为某电场的电场线,虚线表示等势面,由图可看出: (A )C B A E E E ,C B A V V V .(B )C B A E E E ,C B A V V V . (C )C B A E E E ,C B A V V V .(D )C B A E E E ,C B A V V V .[ ]7-3、关于电场强度定义式0/q F E,下列说法中哪个是正确的(A )场强E的大小与试验电荷0q 的大小成反比.(B )对场中某点,试验电荷受力F与0q 的比值不因0q 而变. (C )试验电荷受力F 的方向就是场强E的方向.(D )若场中某点不放试验电荷0q ,则0 F ,从而0 E.[ ]7-4、有一边长为a 的正方形平面,在其中垂线上距中心O 点垂直距离为a /2处,有一电量为q 的正点电荷,如图所示,则通过该平面的电场强度通量为(A )03 q . (B )04 q (C )03 q . (D )06 q[ ]7-5、已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和0 q ,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场强度通量均为零. (C )穿过整个高斯面的电场强度通量为零. (D )以上说法都不对.[ ]q7-6、点电荷Q 被曲面S 所包围,从无穷远处引入另一点电荷q 至曲面外一点,如图,则引入前后: (A )曲面S 的电场强度通量不变,曲面上各点场强不变. (B )曲面S 的电场强度通量变化,曲面上各点场强不变. (C )曲面S 的电场强度通量变化,曲面上各点场强变化. (D )曲面S 的电场强度通量不变,曲面上各点场强变化.[ ]7-7、高斯定理0/d q S E S(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.[ ]7-8、关于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E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E处处为零.(C )如果高斯面上E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,则通过高斯面的电场强度通量必不为零.[ ]7-9、静电场中某点电势的数值等于(A )试验电荷q 0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做的功.[ ]7-10、图中所示为轴对称性静电场的E ~r 曲线,请指出该电场是由下列哪一种带电体产生的(E 表示电场强度的大小,r 表示离对称轴的距离).(A )“无限长”均匀带电圆柱面. (B )“无限长”均匀带电圆柱体. (C )“无限长”均匀带电直线. (D )“有限长”均匀带电直线.[ ]7-11、如图所示,边长为l 的正方形,在其四个顶点上各放有等量的点电荷.若正方形中心O 处的场强值和电势值都等于零,则:(A )顶点a 、b 、c 、d 处都是正电荷.(B )顶点a 、b 处是正电荷,c 、d 处是负电荷. (C )顶点a 、c 处是正电荷,b 、d 处是负电荷. (D )顶点a 、b 、c 、d 处都是负电荷.[ ]7-12、图中所示为一球对称性静电场的电势分布曲线,r 表示离对称中心的距离.请指出该电场是由下列哪一种带电体产生的. (A )半径为R 的均匀带负电球面.(B )半径为R 的均匀带负电球体. (C )正点电荷. (D )负点电荷.[ ]7-13、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,其中哪个是正确的(A )电场强度N M E E . (B )电势N M V V . (C )电势能pN pM E E . (D )电场力的功0 W .[ ]7-14、有三个直径相同的金属小球.小球1和小球2带等量异号电荷,两者的距离远大于小球直径,相互作用力为F .小球3不带电并装有绝缘手柄.用小球3先和小球1碰一下,接着又和小球2碰一下,然后移去.则此时小球1和2之间的相互作用力为:(A )0. (B )F /4. (C )F /8. (D )F /2.[ ]7-15、一“无限大”均匀带电平面A ,其附近放一与它平行的有一定厚度的“无限大”平面导体板B ,如图所示.已知A 上的电荷面密度为 ,则在导体板B 的两个表面1和2上的感应电荷面密度为:(A ) 1, 2. (B ) 211 , 212 .(C ) 211 , 212 . (D ) 1,02 .[ ]baA+7-16、A 、B 为两导体大平板,面积均为S ,平行放置,如图所示.A 板带电荷1Q ,B 板带电荷2Q ,如果使B 板接地,则AB 间电场强度的大小E 为(A )S Q 012 . (B )S Q Q 0212 . (C )S Q01 . (D )SQ Q 0212 .[ ]7-17、两个同心薄金属球壳,半径分别为1R 和2R (12R R ),若分别带上电荷1q 和2q ,则两者的电势分别为1V 和2V (选无穷远处为电势零点).现用导线将两球壳相连接,则它们的电势为(A )1V . (B )2V . (C )21V V . (D ))(2121V V .[ ]7-18、如图所示,一带负电荷的金属球,外面同心地罩一不带电的金属球壳,则在球壳中一点P 处的场强大小与电势(设无穷远处为电势零点)分别为:(A )00 V E ,. (B )00 V E ,. (C )00 V E ,. (D )00 V E ,.[ ]7-19、在一不带电荷的导体球壳的球心处放一点电荷,并测量球壳内外的场强分布.如果将此点电荷从球心移到球壳内其它位置,重新测量球壳内外的场强分布,则将发现:(A )球壳内、外场强分布均无变化. (B )球壳内场强分布改变,球壳外不变. (C )球壳外场强分布改变,球壳内不变. (D )球壳内、外场强分布均改变.[ ]7-20、电场强度0/q F E这一定义的适用范围是:(A )点电荷产生的电场. (B )静电场. (C )匀强电场. (D )任何电场.[ ]7-21、在边长为b 的正方形中心放置一点电荷Q ,则正方形顶角处的场强为: (A )20π4b Q . (B )20π2b Q . (C )20π3b Q . (D )20πb Q. [ ]7-22、一“无限大”均匀带电平面A 的右侧放一与它平行的“无限大”均匀带电平面B .已知A 面电荷面密度为 ,B 面电荷面密度为 2,如果设向右为正方向,则两平面之间和平面B 右侧的电场强度分别为:+Q 2A B(A )002 ,. (B )00 ,. (C )00232 ,. (D )002 , . [ ]7-23、一带有电量Q 的肥皂泡(可视为球面)在静电力的作用下半径逐渐变大,设在变大的过程中其球心位置不变,其形状保持为球面,电荷沿球面均匀分布,则在肥皂泡逐渐变大的过程中:(A )始终在泡内的点的场强变小. (B )始终在泡外的点的场强不变. (C )被泡面掠过的点的场强变大. (D )以上说法都不对.[ ]7-24、两个同心均匀带电球面,半径分别为a R 和b R (a R <b R ),所带电荷分别为a Q 和b Q .设某点与球心相距r ,当b R r 时,该点的电场强度的大小为:(A )2b b 2a 0π41R Q r Q . (B ) 2b a 0π41r Q Q . (C ) 2b a 0π41r Q Q . (D )2a 0π41r Q . [ ]7-25、关于高斯定理的理解有下面几种说法,其中正确的是: (A )如果高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电通量必不为零.(B )如果高斯面内无电荷,则高斯面上E处处为零.(C )如果高斯面上E处处不为零,则该面内必有电荷. (D )高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场.[ ]7-26、一点电荷放在球形高斯面的中心处,下列哪一种情况,通过该高斯面的电通量会发生变化. (A )将另一点电荷放在高斯面外. (B )将另一点电荷放在高斯面内. (C )将球心处的点电荷移开,但仍在高斯面内. (D )将高斯面缩小.[ ]7-27、在已知静电场分布的条件下,任意两点1P 和2P 之间的电势差决定于: (A )1P 和2P 两点的位置. (B )1P 和2P 两点处的电场强度的大小和方向. (C )试验电荷所带电荷的正负. (D )试验电荷所带的电量.[ ]7-28、带电导体达到静电平衡时,其正确结论是:(A )导体表面上曲率半径小处电荷密度较小.(B )表面曲率半径较小处电势较高.(C )导体内部任一点电势都为零. (D )导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零.[ ]7-29、一个平行板电容器,充电后与电源断开,当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大,则两极板间的电势差U ,电场强度的大小E ,将发生如下变化.(A )U 减小,E 减小. (B )U 增大,E 增大.(C )U 增大,E 不变. (D )U 减小,E 不变.[ ](二)填空题7-1、根据定义,静电场中某点的电场强度等于置于该点的___________________所受到的电场力.7-2、电场线稀疏的地方电场强度________;密集的地方电场强度________.(填“较大”或“较小”)7-3、均匀带电细圆环圆心处的场强为______________.7-4、一电偶极子,带电量为C 1025 q ,间距cm 5.0 L ,则系统电矩为_____________Cm .7-5、在静电场中作一任意闭合曲面,通过该曲面的电场强度通量的值取决于________________.7-6、两个平行的“无限大”均匀带电平面,其电荷面密度分别为 和 ,则两平面之间的电场强度大小为___________________,方向为_____________________.7-7、一个均匀带电球面半径为R ,带电量为Q .在距球心r 处(r <R )某点的电势为________________.7-8、在电荷为q 的点电荷的静电场中,将一电荷为0q 的试验电荷从a 点(距离q 为a r )沿任意路径移动到b 点(距离q 为b r ),外力克服静电场力所做的功 W ____________________.7-9、电荷为C 1059 的试验电荷放在电场中某点时,受到N 10209 的向下的力,则该点的电场强度大小为____________,方向____________.+ +2 AB C7-10、两个平行的“无限大”均匀带电平面,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:E A =______________,E B =________________,E C =_____________(设方向向右为正).7-11、一半径为R 的带有一缺口的细圆环,缺口长度为d (d <<R )环上均匀带有正电,电荷为q ,如图所示.则圆心O 处的场强大小 E ______________,场强方向为____________.7-12、半径为R 的半球面置于场强为E的均匀电场中,其对称轴与场强方向一致,如图所示.则通过该半球面的电场强度通量为___________.7-13、一均匀带正电的导线,电荷线密度为 ,其单位长度上总共发出的电场线条数(即电场强度通量)是____________.7-14、如图,点电荷q 和-q 被包围在高斯面S 内,则通过该高斯面的电场强度通量 SS E d =_________,式中E为__________________处的场强.7-15、在点电荷+q 和-q 的静电场中,作出如图所示的三个闭合面S 1、S 2、S 3,则通过这些闭合面的电场强度通量分别是:1Φ=___________,2Φ=___________,3Φ=________________.7-16、描述静电场的两个基本物理量是__________________;它们的定义公式是_______________和_________________.7-17、图示BCD 是以O 点为圆心,以R 为半径的半圆弧,在A 点有一电荷为+q 的点电荷,O 点有一电荷为-q 的点电荷.线段R BA .现将一单位正电荷从B 点沿半圆弧轨道BCD 移到D 点,则电场力所做的功为_____________.7-18、半径为R 的均匀带电圆环,电荷线密度为 .设无穷远处为电势零点,则圆环中心O 点的电势V =_____________________.7-19、静电场的场强环路定理的数学表示式为:____________.该式的物理意义____________________1 2 3该定理表明,静电场是____________场.7-20、电荷为Q 的点电荷固定在空间某点上,将另一电荷为q 的点电荷放在与Q 相距r 处.若设两点电荷相距无限远时电势能为零,则此时系统的电势能E p =___________________.7-21、一空气平行板电容器,两极板间距为d ,充电后板间电压为U .然后将电源断开,在两板间平行地插入一厚度为d /3的金属板,则板间电压变成U =________________.7-22、如图所示,两同心导体球壳,内球壳带电荷+q ,外球壳带电荷-2q .静电平衡时,外球壳的电荷分布为:内表面_____________;外表面_______________.7-23、如图所示,把一块原来不带电的金属板B ,移近一块已带有正电荷Q 的金属板A ,平行放置.设两板面积都是S ,板间距离是d ,忽略边缘效应.当B 板不接地时,两板间电势差U AB =_____________;B 板接地时两板间电势差 ABU _____________.7-24、一个不带电的金属球壳的内、外半径分别为R 1和R 2,今在中心处放置一电荷为q 的点电荷,则球壳的电势U =_____________.7-25、一平行板电容器充电后切断电源,若使两电极板距离增加.则电容将____________,两极板间电势差将__________.(填“增大”、“减小”或“不变”)(三)计算题7-1、电荷为q 1=×10-6C 和q 2=×10-6C 的两个点电荷相距20cm ,求离它们都是20cm 处的电场强度.(真空介电常量-2-12120m N C 108.85 )S7-2、如图所示,一长为10cm 的均匀带正电细杆,其电荷为×10-8C ,试求在杆的延长线上距杆的端点5cm 处的P 点的电场强度.(2-290C m N 10941)7-3、绝缘细线弯成的半圆环,半径为R ,其上均匀地带有正电荷Q ,试求圆心O 点的电场强度.7-4、“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 ,试求轴线上一点的电场强度.7-5、真空中两条平行的“无限长”均匀带电直线相距为a ,其电荷线密度分别为 和 .试求:在两直线构成的平面上,两线间任一点的电场强度(选Ox 轴如图所示,两线的中点为原点).7-6、真空中一立方体形的高斯面,边长a =,位于图中所示位置.已知空间的场强分布为:bx E x ,0z y E E .常量b =1000N/(C m ).试求通过该高斯面的电通量.7-7、如图所示,两个点电荷+q 和-3q ,相距为d ,试求:(1)在它们的连线上电场强度0 E的点与电荷为+q 的点电荷相距多远(2)若选无穷远处电势为零,两点电荷之间电势0 V 的点与电荷为+q 的点电荷相距多远7-8、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 .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).7-9、一个带等量异号电荷的均匀带电同心球面,半径分别为m 03.01 R 和m 10.02 R .已知两者的电势差为450V ,求内球面上所带的电荷.7-10、厚度为d 的“无限大”均匀带电导体板两表面单位面积上电荷之和为 .试求图示离左板面距离为a 的一点与离右板面距离为b 的一点之间的电势差.12。
大学应用物理答案7
(b)
分析:在带电半圆环上任取一线元 dl = Rdθ ,其电荷为: dq =
Q dl ,此电荷元可视 πR
1
1 dq ,方向沿径向,如图 7 - 4πε 0 r 2 69(b)所示, 。因圆环上电荷对 y 轴呈对称性分布,所以电场分布也是轴对称的,即在 x
为点电荷,它在 O 点产生的电场强度大小为: dE = 轴上的电场强度 E x = 解:
ε0 当 r < R 时, E ⋅ 2π r ⋅ l = 0 , E = 0 ;
S
� ∫
E i dS =
∑q
i
,有:
3
当 r > R 时, E ⋅ 2π r ⋅ l =
σ i2π Ril σR r; ,E = ε0 ε 0r 2
7-15 求均匀带电球体内、外的场强分布,已知球体半径为 R,所带总电荷为 q。 分析:由题可知,电荷分布是球对称的,所以电场强度的分布也是球对称的。因此,在 电场强度的空间中任意点的电场强度的方向沿径矢, 大小则依赖于从球心到场点的距离。 即 在同一球面上的各点的电场强度的大小是相等的。 解:以球心到场点的距离为半径作一球面,则通过此球面的电通量为:
s1
s0
同理,由 s2 和以 R 为半径的大圆面 s0 。组成一个封闭曲面 s`,则可得:
2 Φ eS2 = − � ∫ E ids = ES = Eπ R
s0
7-13 如图 7-71(a)所示,电荷线密度为 λ1 的无限长均匀带电直线,其旁垂直放置电荷 线密度为 λ2 的有限长均匀带电直线 AB,两者位于同一平面内。则 AB 所受静电作用力的大 小为多少? 分析一: 由题意可知,两直线均匀带电。由于库仑定律只适用于点电荷系统。因此, 需将两带电直线分成许多电荷元;建立如图 7-71 (b) 所示的直角坐标系,有 dq1 = λ1dy ,
大学物理第七章和第八章习题答案
2
R2 R1
(5) C'
rC
4 0 r R1R2 R2 R1
2. 如图所示,,两块分别带有等量异号电荷的平行金属平板 A 和 B,相距为 d=5.0mm,两板 面积均为 S=150 cm2。所带电量均为 q=2.66×10-8C, A 板带正电并接地。求:(1)B 板的电 势;(2)A、B 板间距 A 板 1.0mm 处的电势。
(4)该电容存储的电场能量;
(5)若在两极板之间充满相对介电常数为r 的各向同性均匀电介质,则电容值变为多少?
解:(1)设极板上分别带电量+Q 和-Q,距离为 d,极板间产生均匀电场,
E Q /( 0 S ) 方向为由带+Q 的极板指向带-Q 的极板
极板外侧 E' 0
(2)两极板间的电势差为U12
金属球壳、设无穷远处为电势零点,则在
球壳内半径为 r 的 P 点处的场强和电势为:
[D]
(A)E= Q ,U Q (B)E=0,U Q
4 0r 2
4 0r
4 0 r1
(C)E=0,U Q 4 0 r
(D)E=0,U Q 40r2
r1
+Q
r
r2
P
5. 关于高斯定理,下列说法中哪一个是正确的? [ C ]
专业班级_____ 姓名________ 学号________
第七章 静电场中的导体和电介质
一、选择题:
1,在带电体 A 旁有一不带电的导体壳 B,C 为导体壳空腔内的一点,如下图所示。则由静电 屏蔽可知:[ B ]
(A)带电体 A 在 C 点产生的电场强度为零; (B)带电体 A 与导体壳 B 的外表面的感应电荷在 C 点所产生的
大学物理静电场作业题参考答案
解得 q 2l sin 4 0mg tan 7.3.4 长 l =15.0cm的直导线AB上均匀地分布着线密度 =5.0x10-9C·m-1的正电荷.试
求:(1)在导线的延长线上与导线B端相距 a1 =5.0cm处 P 点的场强;(2)在导线的垂直 平分线上与导线中点相距 d2 =5.0cm 处 Q 点的场强.
S
(D) 曲 面 S 的 电 场 强 度 通 量 不 变 , 曲 面 上 各 点 场 强 变
化.
题 7.1(2)图
[答案 D ]
(3)在电场中的导体内部的 [ ] (A)电场和电势均为零; (B)电场不为零,电势均为零; (C)电势和表面电势相等; (D)电势低于表面电势。 [答案:C]
(4)两个同心均匀带电球面,半径分别为 Ra 和 Rb (Ra<Rb), 所带电荷分别为 Qa 和
Uo
4U1
4
8.99
109
1.25 5
108 102
8.99 103V
(2)根据电势差的定义,有UO q0 (U UO )
选取无穷远处为电势零点WO q0 (U UO ) 8.99 106 J
电场力做负功,说明实际需要外力克服电场力做功。
题 7.3.11 图 7.3.11 如题7.3.11图所示,在 A ,B 两点处放有电量分别为+ q ,- q 的点电荷,AB
解:如题 7.3.4 图所示
(1) 在带电直线上取线元 dx ,其上电量 dq 在 P 点产生场强为 dEP
1 4π 0
dx (a x)2
EP
dE P
4π 0
l 2 l 2
dx (a x)2
4π 0
[ a
1
l
1 a
大学物理考试习题分析与解答
第七章静电场7-1关于电场强度与电势的关系,描述正确的是[ ]。
(A) 电场强度大的地方电势一定高;(B) 沿着电场线的方向电势一定降低;(C) 均匀电场中电势处处相等;(D) 电场强度为零的地方电势也为零。
分析与解电场强度与电势是描述静电场的两个不同物理量,电场强度为零表示试验电荷在该点受到的电场力为零,电势为零表示将试验电荷从该点移到参考零电势点时,电场力作功为零;电场强度等于负电势梯度;静电场是保守场,电场线的方向就是电势降低的方向。
正确答案为(B)。
7-2半径为R的均匀带电球面的静电场中各点的电场强度的大小E与距球心的距离r之间的关系曲线为[ ]。
7-3、下分析与解根据静电场的高斯定理可以求得均匀带电球面的电场强度分布为。
正确答案为(B)。
7-3下列说法正确的是[ ]。
(A)带正电的物体电势一定是正的(B)电场强度为零的地方电势一定为零(C)等势面与电场线处处正交(D)等势面上的电场强度处处相等分析与解正电荷在电场中所受的电场力的方向与电场线的切线方向相同,电荷在等势面上移动电荷时,电场力不做功,说明电场力与位移方向垂直。
正确答案为(C)。
7-4真空中一均匀带电量为Q的球壳,将试验正电荷q从球壳外的R处移至无限远处时,电场力的功为[ ]。
(A)(B)(C)(D)分析与解静电场力是保守力,电场力做的功等电势能增量的负值,也可以表示成这一过程的电势差与移动电量的乘积,由习题7-2可知电场强度分布,由电势定义式可得球壳与无限远处的电势差。
正确答案为(D)。
7-5 关于静电场的高斯定理有下面几种说法,其中正确的是[ ]。
(A)如果高斯面上电场强度处处为零,则高斯面内必无电荷;(B)如果高斯面内有净电荷,则穿过高斯面的电场强度通量必不为零;(C)高斯面上各点的电场强度仅由面内的电荷产生;(D)如果穿过高斯面的电通量为零,则高斯面上电场强度处处为零分析与解静电场的高斯定理表明,高斯面上的电场强度是由面内外电荷共同产生,而高斯面的电通量只由面内电荷决定。
大学物理习题集答案解析-第七章-磁力
载流导线受力为
Fa bIldB
Ia bdl B
IabB 方向:竖直向上
7-5. 一个平面圆形载流线圈,半径为R ,通电流I , 把它放到一均匀磁场 B中,使线圈平面与磁场平行,
用电流元所受力矩的积分求出此线圈受的磁力矩,并
验证它也等于线圈的磁矩与磁场
dfdfcos左半圆受力与之相同故整个圆电流受力9192939495969791把两种不同的磁介质放在磁铁ns极之间磁化后也成为磁体但两种磁介质的两极的位置不同如图ab所示试指出a图为b图为顺磁介质试指出92如图示的三条线分别表示三种不同的磁介质的bh曲线93以下说法是否正确
第七章 磁力
7-1 7-5 7-9 7-2 7-6 7-3 7-7 7-4 7-8
6.3140m/s2
B f
(3)电子的轨道半径:
RB m e v1 9 ..6 1 1 1 1 0 3 0 9 15 6 ..5 5 1 1 7 5 0 06.7m
d表示电子从南到北的飞行路程,则电子向东偏转为x
1
xR R2d2RR1d22 R
d R
xRR1d2.1 R 2
d2
0.2203.01 03m
8-7 如图示,在纸面内有一宽度a的无限长的薄载流平面,电
流I 均匀分布在面上(或线电流密度i=I/a ),试求与载流平面
共面的点P处的磁场(设P点到中心线距离为x0 ).
解:建立如图示坐标系在x处取宽dx的窄带 a x a
其电流为 dIidx
2
2
dB 0 dI 2r
0 idx 2(x0 x)
(b)
I I aP
BP040aI 40aI
BP2B直B弧 心
大物习题解答-大学物理习题答案(许瑞珍_贾谊明)-第7章 稳恒磁场
第七章 稳 恒 磁 场7-1 两根无限长直导线相互垂直地放置在两正交平面内,分别通有电流I 1=2A ,I 2=3A ,如图所示。
求点M 1和M 2处的磁感应强度。
图中AM 1=AM 2=lcm ,AB=2cm.。
解:无限长电流的磁感应强度为dIB πμ=20,两无限长 电流在点M 1和M 2处的磁感应强度相互垂直,合磁感 应强度为)3(10232221201I I I B M +⨯πμ=-T 551047.414102--⨯+⨯= )(1022221202I I I B M +⨯πμ=-T 551021.794102--⨯+⨯= 7-2一无限长的载流导线中部被弯成圆弧形,圆弧半径R=3cm ,导线中的电流I=2A , 如图所示,求圆弧中心O 点的磁感应强度。
解:两半无限长电流在O 点产生的磁感应强度 方向相同,叠加为•πμ⨯=方向 4201RIB O 3/4圆电流在O 点产生的磁感应强度为⊗μ⨯=方向 24302RI B O O 点的合磁感应强度为⊗⨯=⨯⨯⨯⨯⨯π=πμ=+=-方向 T 101.80.43 10322104 ) 1- 43( 25-27-021R I B B B O O O 7-3图中三棱柱面高h =1.0m ,底面各边长分别为ab=0.6m ,bc=0.4m ,ac=0.3m ,沿ad 边有直长导线,导线申通有电流I=4A 。
求通过cbef 面的磁通量。
解:通过cbef 面的磁通量应与通过gbje 面的磁通量相当 ag=ac=0.3m ,有 hdx x 2I d 6.03.00⎰⎰πμ=⋅φSS B =0.30.6ln20πμ=Ih Wb 1054.5n2 21104 7--7⨯=π⨯⨯π=l习题 7-1图IOR习题 7-2图a bc fed 习题 7-3图g j7-4两根平行直长导线载有电流I 1=I 2=20A 。
试求(1)两导线所在平面内与两导线等距的一点A 处的磁感应强度;(2)通过图中矩形面积的磁通量。
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9题图第七章 电场 填空题 (简单)1、两无限大平行平面的电荷面密度分别为σ+和σ+,则两无限大带电平面外的电场强度大小为σε ,方向为 垂直于两带电平面并背离它们 。
2、在静电场中,电场强度E 沿任意闭合路径的线积分为 0 ,这叫做静电场的 环路定理 。
3、静电场的环路定理的数学表达式为 0lE dl =⎰ ,该式可表述为 在静电场中,电场强度的环流恒等于零 。
4、只要有运动电荷,其周围就有 磁场 产生;5、一平行板电容器,若增大两极板的带电量,则其电容值会 不变 ;若在两极板间充入均 匀电介质,会使其两极板间的电势差 减少 。
(填“增大”,“减小”或“不变”)6、在静电场中,若将电量为q=2×108库仑的点电荷从电势V A =10伏的A 点移到电势V B = -2伏特的B 点,电场力对电荷所作的功A ab = 92.410⨯ 焦耳。
(一般)7、当导体处于静电平衡时,导体内部任一点的场强 为零 。
8、电荷在磁场中 不一定 (填一定或不一定)受磁场力的作用。
9、如图所示,在电场强度为E 的均匀磁场中,有一半径为R 的半球面,E 与半球面轴线的夹角为α。
则通过该半球面的电通量为 2cos B R πα-⋅ 。
10、真空中两带等量同号电荷的无限大平行平面的电荷面密度分别为σ+和σ+,则两无限大带电平面之间的电场强度大小为 0 ,两无限大带电平面外的电场强度大小为σε 。
11、在静电场中,电场力所做的功与 路径 无关,只与 起点 和 终点位置 有关。
12、由高斯定理可以证明,处于静电平衡态的导体其内部各处无 净电荷 ,电荷只能分布于 导体 外表面 。
因此,如果把任一物体放入空心导体的空腔内,该物体就不受任何外 电场的影响,这就是 静电屏蔽 的原理。
(一般)13、静电场的高斯定理表明静电场是 有源 场, (一般)14、带均匀正电荷的无限长直导线,电荷线密度为λ。
它在空间任意一点(距离直导线的垂直距离为x 处)的电场强度大小为02xλπε ,方向为 垂直于带电直导线并背离它 。
(一般)16、静电场中a 、b 两点的电势为a b V V <,将正电荷从a 点移到b 点的过程中,电场力做 负 功, 电势能 增加 。
(综合)17、(如图)点电荷q 和-q 被包围在高斯面内,则通过该高斯面的电通量sE d S →→⋅⎰等于零 。
18、带电体处于静电平衡状态时,它所带的电荷只分布在 外表面 ,导体内 部 无净 电荷,且越尖的表面处电场强度 越强 。
(一般)19、在静电场中,导体处于静电平衡的条件是 导体内部 和 表面都没有电荷的作宏观定向运动 。
21、无极分子的极化属 位移 极化(填位移或取向)(综合)22、在静电场中作一球形高斯面,A 、B 分别为球面内的两点,把一个点电荷从A 点移到B 点时,高斯面上的电场强度的分布 改变 ,通过高斯面的电通量 不改变 。
(填改变或不改变)23、在静电场中各点的电场场强E 等于该点电势梯度的 负值 ,其数学表达式为 V =-∇E 。
(综合)判断题 (简单)1、静电场高斯定理表明,闭合曲面上的电场强度只由曲面内的电荷决定。
( × )17题图2、安培环路定理说明电场是保守力场。
( × )3、感生电场和静电场是完全一样的电场。
( × )4、均匀带电圆环中心的电势为零。
( × )5、通过一闭合曲面的电通量为该曲面所包围的所有电荷的代数和除以真空电容率。
( √ )6、在静电场中,电场强度大的点,电势一定高。
( × )7、静电场力所作的功等于电势能的增量。
( × )8、把平行板电容器内充满介质后,其内部场强将减小。
( √ )9、通过任一闭合曲面的电场强度通量等于零。
( × ) 10、匀强电场的电力线是等间距的互相平行的直线。
( √ )11、、描述导体内各点电荷流动情况的物理量为电流密度j ,其大小为j dI ds =;(× ) (综合) 12、有人认为:(1)如果高斯面上E 处处为零,则高斯面内必无电荷;(2)如果高斯面内无电荷,则高斯面上E 处处为零。
( × )单项选择题静电场的电场强度定义式为0FE q =,所以可得: ( ) (A )静电场的场强的方向取决于所受力的方向; (B )静电场的场强的大小取决于受力点电荷的大小; (C )静电场的场强方向取决于场源电荷;(D )静电场的场强取决于场源电荷和受力点电荷。
1、(简单)两条无限长平行直导线相距为r ,均匀带有等量同种电荷,电荷线密度为λ。
两导线构成的平面上任意一点x 处的电场强度为 (1)r πελ2; (2)11()2i x r x λπε+-; (3)11()2i x r xλπε--; (4)02、(简单)电量为Q 的两等量同号点电荷相距为2d ,当选择无穷远处的电势为零时,它们连线中点的电势为( ) (1)02Q dπε ; (2)0; (3)202Q d πε; (4)02Q dπε-。
3、(一般综合)边长为a 的正方体中心放置一个点电荷Q ,则通过任一侧面的电通量为 ( ) (1)04Q πε (2)06Q ε (3)02Q πε (4)0Qπε4、(简单)若通过某一闭合曲面的电通量为零时,下列说法正确的是 ( ) (1)闭合曲面上的场强为零; (2)闭合面内的电荷代数和为零; (3)闭合曲面内的场强为零; (4)无法判断。
5、(简单)在静电场中,若高斯面内净电荷为零(Q 1+Q2+…+Qn=0),,下列说法正确的是:A 、高斯面上各点的场强E 只能由高斯面外的电荷产生。
B 、表达式0sq E d S ε⋅=∑⎰仍成立。
C 、高斯面上各点的场强E 处处为零。
D 、以上说法都不正确。
6、(简单)当一个带电导体达到静电平衡时:A 、表面上电荷密度较大处电势较高。
B 、表面曲率较大处电势较高。
C 、导体内部电势比导体表面的电势高。
D 、导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零7、(简单)高斯面内的净电荷为零,则在高斯面上所有各处的电场强度E 是:A 、处处为零;B 、处处不为零;C 、不一定为零;D 、以上说法都不对。
8、(简单)在静电场中,关于场强和电势的关系说法正确的是: A 、场强E 大的点,电势一定高;电势高的点,场强E 也一定大。
B 、场强E 为零的点,电势一定为零;电势为零的点,场强E 也一定为零。
C 、场强E 大的点,电势一定高;场强E 小的点,电势却一定低。
D 、场强E 为零的地方,电势不一定为零;电势为零的地方,场强E 也不一定为零.9、(综合)对位移电流,下列说法正确的是:[ ](1)位移电流是由变化电场产生的; (2)位移电流的磁效应不服从安培环路定理; (3)位移电流的热效应服从焦耳-楞次定律;(4)位移电流是由变化磁场产生的;10、(综合)电磁波的电场强度E 、磁场强度H 和传播速度μ的关系是:[ ](1)三者互相垂直,而E 和H 相位相差12π;(2)三者互相垂直,而E 和H 和μ构成右手螺旋关系; (3)三者中E 和H 是同方向的,但都与μ垂直; (4)三者中E 和H 是任意方向的,但都必须与μ垂直;11、(一般综合)(如图所示)闭合曲面S 内有—点电荷q ,P 为S 面上一点,在S 面外A 点有—点电荷`q ,若将`q 移至B 点,则( ) (A)穿过S 面的电通量改变、P 点的电场强度不变; (B)穿过S 面的电通量不变,P 点的电场强度改变; (C)穿过S 面的电通量和P 点的电场强度都不变; (D)穿过S 面的电通量和P 点的电场强度都改变。
12、(综合)导体处于静电平衡状态时:( ) (1)导体所带的电荷均匀的分布在导体内; (2)表面曲率较大处电势较高;(3)导体内部任何一点处的电场强度为零,导体表面处电场强度的方向都与导体表面垂直; (4)导体内部的电势比导体表面的电势低。
13、(简单)电量为q 的两等量同种点电荷相距为2 r ,它们连线中点的电场强度大小为:( )(1)0 (2)02q r πε (3)202qr πε (4)02qr πε-14、(简单)电场的环路定理0lE dl ⋅=⎰说明了静电场是 ( );(1)无源场; (2)在闭合回路中各点的电场强度为零; (3)有源场; (4)电场是闭合场;15、(一般综合)一条无限长的直导线带均匀的正电荷,电荷线密度为λ。
它在空间任意一点的电场强度(设该点到导线的垂直距离为x ):( )(1)0 ; (2)大小为2x λπε,方向垂直背离直导线;11题图(3)无法确定; (4)大小为2x λπε,方向垂直指向直导线16、(简单)关于高斯定理得出的下述结论正确的是 ( )。
(A)闭合曲面内的电荷代数和为零,则闭合曲面上任一点的电场强度必为零; (B)闭合曲面上各点的电场强度为零,则闭合曲面内一定没有电荷; (C)闭合曲面上各点的电场强度仅由曲面内的电荷决定; (D)通过闭合曲面的电通量仅由曲面内的电荷决定。
17、(简单)取无限远处为零电势点,在一对等量同号点电荷连线的中点处 [ ] A .点0的电场强度和电势均为零; B .点0的电场强度和电势均不为零; C .点0的电场强度为零,电势不为零; D .点0的电场强度不为零,电势为零。
18、(一般综合)在负点电荷激发的电场中,将一个电子从电场中某点移到无限远的过程中下述结论正确的是 ( )A .电场力对电子做正功,电子的电势能减少; E .电场力对电子做正劝,电子的电势能增加; C .电场力对电子做负功,电子的电势能减少; D .电场力对电子做负功,电子的电势能不变。
19、(简单)在静电场中,若高斯面内净电荷为零,下列说法正确的是:( ) A 、高斯面上各点的场强E 只能由高斯面外的电荷产生。
B 、表达式⋅=∑⎰sq E d S ε仍成立。
C 、高斯面上各点的场强E 处处为零。
D 、以上说法都不正确。
20、(一般综合)已知空间某区域为匀强电场区,下面说法中正确的是( )。
(A)该区域内,电势差相等的各等势面距离不等; (B)该区域内,电势差相等的各等势面距离不一定相等;(C)该区域内,电势差相等的各等势面距离一定相等;(D)该区域内,电势差相等的各等势面一定相交。
21、(一般综合)两个同号的点电荷相距r,要使它们的电势能增加一倍,则应该 [ ]A.电场力做功使点电荷之间的距离增大为2rB。
电场力做功使点电荷之间的距离增大为4rc.外力做功使点电荷之间的距离减少为r/2D.外力做功使点电荷之间的距离减少为r/422、(一般综合)一平行板电容器充电以后与电源断开,然后减小两极板之间的距离,则[ ]A.极板上的电荷减少. B.两极板之间的电场强度不变C.电容器的电容量减少 D.电容器储存的能量不变23、(简单)在任意静电场中,下列说法正确的是 [ ].A. 通过某一面元的电场线数越多,面元所在处的电场越强;B. 通过与电场线垂直的面元的电场线数越多,面元所在处的电场越强;C. 面元所在处的电场线越密,该处的电场越强;D. 通过与电场线垂直的单位面积的电场线越多,则该处的电场越强.24、(一般综合)下列说法正确的是 [ ]A. 检验电荷q0在静电场中某点的电势能越大,则该点的电势就越高;B. 静电场中任意两点间的电势差的值,与检验电荷q0有关,q0越大,电势差值也越大;C. 静电场中任一点电势的正、负与电势零点的选择有关,任意两点间的电势差与电势零点的选择无关;D. 静电场中任意两点间的电势差与电势零点的选择有关,对不同的电势零点,电势差有不同的数值.计算题1、(一般综合)求无限长载流圆柱体内、外的磁场分布。