第九章 真空中的静电场习题
第09章 习题解
第9章 真空中的静电场9.1 两个电量都是q +的点电荷分别固定在真空中两点A B 、，相距2a 。
在它们连线的中垂线上放一个电量为q '的点电荷，q '到A B 、连线中点的距离为r 。
求q '所受的静电力，并讨论q '在A B 、连线的中垂线上哪一点受力最大？若q '在A B 、的中垂线上某一位置由静止释放，它将如何运动？分别就q '与q 同号和异号两种情况进行讨论。
解：()1222014qq F F a r πε'==+ ()1322022cos 2qq rF F arθπε'==+方向沿两点电荷连线垂直线远离它们方向。
令0dFdr= ()()()1222223220202a r a r dF qq dr a r πε⎡⎤+-'⎢⎥==⎢⎥+⎢⎥⎣⎦()2220a r -=r = 在q '为正电荷时，在中垂线某位置由静止释放时，q '将沿中垂线远离，作变加速速直线运动；若q '为负电荷，q '以AB 连线的中点为平衡位置作振动；若释放点为AB 连线中点，静止释放时，无论q '为正、负电荷均因受力为0而不运动。
9.2 在正方形的顶点上各放一个点电荷q 。
（1）证明放在正方形中心的任意点电荷受力为零。
（2）若在正方形中心放一个点电荷q '，使得顶点上每个点电荷受到的合力恰好为零，求q'与q的关系。
解：⑴设正方形边长为a，正方形上各点电荷对中心放置的点电荷的作用力大小均为：220011422qq qqFaaπεπε''==⎛⎫⎪⎝⎭q'所受到的四个力大小相等且对称，两相对顶点上的点电荷为一对平衡力，即q'受力为0。
⑵设正方形四个顶点上放置的点电荷q为正电荷，由于对称性，则可选一个顶点处理，其它点电荷对其的作用力大小为：1214qqFaπε=22142qqFaπε=32200112442qq qqFaaπεπε''==⎛⎫⎪⎝⎭各力的方向如图所示，要满足题意，中心点电荷q'应为负电荷。
真空中的静电场习题详解
习题一一、选择题1．如图所示，半径为R 的圆环开有一小空隙而形成一圆弧，弧长为L ，电荷Q -均匀分布其上。
空隙长为()L L R ∆∆<<，则圆弧中心O 点的电场强度和电势分别为 [ ] （Ａ）200,44Q L Qi R L R πεπε-∆-； （Ｂ）2200,84Q L Qi R L R πεπε-∆-； （Ｃ）200,44Q L Qi R L Rπεπε∆； （Ｄ）200,44Q L Q Li R L RLπεπε-∆-∆。
答案：A解：闭合圆环中心场强为0，则圆弧产生的场强与空隙在圆心处产生的场强之和为0。
由于空隙 ∆l 非常小，可视为点电荷，设它与圆弧电荷密度相同，则所带电荷为/Q L L -∆，产生的场强为204Q L i R L πε∆，所以圆弧产生的场强为204OQ LE i R Lπε-∆=；又根据电势叠加原理可得04O Q U Rπε-= .2．有两个电荷都是＋q 的点电荷，相距为2a 。
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［ ］ （A ）120, /S q εΦ>ΦΦ=； （B ）120, 2/S q εΦ<ΦΦ=；（C ）120, /S q εΦ=ΦΦ=； （D ）120, /S q εΦ<ΦΦ=。
答案：D解：由高斯定理知0Φ=S q ε。
由于面积S 1和S 2相等且很小，场强可视为均匀。
根据场强叠加原理，120,0E E =<，所以12Φ0,Φ0=>。
3．半径为R 的均匀带电球体的静电场中各点的电场强度的大小E 与距球心的距离r 的关系曲线为 [ ]答案：B2∝2∝rRrR解：由高斯定理知均匀带电球体的场强分布为()302041 ()4qrr R R E q r R r πεπε⎧<⎪⎪=⎨⎪>⎪⎩，所以选（B ）。
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。
第九章 真空中的静电场(答案)2015(1)
第九章 真空中的静电场一． 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＋(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 a 02 ． (C)i a04 ． (D) j i a 04 ． 【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：22E E a矢量叠加后，合场强大小为：02E a合，方向如图。
［ C ］ 2（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) 06 q ． (B) 012 q ． (C) 024 q ． (D) 048 q．【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q。
再据对称性可知，通过侧面abcd 的电场强度通量等于24 q。
［ D ］ 3（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 04 ． (B) aq08 ．(C)a q 04 ． (D) aq08 ．【提示】：220048PaM Maq q V E dl dr rav v gAbcaqaa+qPME +E -E 合+-xy (0, a ) +-xy (0, a )［ C ］ 4（自测提高4）如图9-34，设有一“无限大”均匀带正电荷的平面。
取x 轴垂直带电平面，坐标原点在带电平面上，则其周围空间各点的电场强度E随距离平面的位置坐标x 变化的关系曲线为(规定场强方向沿x 轴正向为正、反之为负)：【提示】：由于电场分布具有平面对称性，可根据高斯定理求得该带电平面周围的场强为：(+0;0)2E i x x u v v “”号对应“”号对应［ 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)r Q Q 0214 ． (B) 20210144R Q R Q ．(C) 0． (D)1014R Q ．【提示】：根据带点球面在求内外激发电势的规律，以及电势叠加原理即可知结果。
大学物理第9章《真空中的静电场》习题解答
dE = k
dq λ ds λ = = dϕ 2 2 r 4πε 0 R 4πε 0 R
R1
R2
∞
=
B 点的电势为
ρ ( R22 − R12 ) ． 2ε 0
∞
∞
U B = ∫ E ⋅ d l = ∫ Ed r
rB rB
R2
=
rB
∫
3 ρ ( R2 − R13 ) ρ R13 dr (r − 2 )dr + ∫ 3ε 0 r 2 3ε 0 r R2
∞
ρ R13 2 2 = (3 R2 − rB − 2 ) ． 6ε 0 rB
4 3 V = π ( R2 − R13 ) 3
包含的电量为 q = ρV 根据高斯定理得可得球壳外的场强为
E=
A 点的电势为
3 q ρ ( R2 − R13 ) ，(R2≦r) = 4πε 0 r 2 3ε 0 r 2
∞
∞
U A = ∫ E ⋅ dl = ∫ Edr
rA rA
3 ρ ( R2 − R13 ) ρ R13 dr = ∫ 0dr + ∫ ( r − 2 )dr + ∫ 3ε 0 r 2 3ε 0 r R2 rA R1
b/2
∫
−σ = ln(b / 2 + a − x ) 2πε 0 =
b/2
−b / 2
σ b ln(1 + ) 2πε 0 a
09第九章 真空中的静电场(答案)2011.
第九章 真空中的静电场一． 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＋ (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 a04ελπ． (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 d S =iiq ε∑⎰r R ≤时，有：2r 2rL=L E ρππε ，即：0=r 2E ρεr R >时，有：20R 2rL=L E ρππε ，即：20R =2rE ρε (C (B (D［ 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)6εq ． (B)12εq ．(C) 024εq ． (D)48εq．【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（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) aq 04επ-． (D)aq 08επ-．【提示】：220048P a M Maq q V E dl dr raπεπε-===⎰⎰［ 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】：根据带点球面在求内外激发电势的规律，以及电势叠加原理即可知结果。
高中物理第九章静电场及其应用真题(带答案)
高中物理第九章静电场及其应用真题单选题1、如图所示，在超高压带电作业中，电工所穿的高压工作服内有编织的铜丝，这样做的目的是（）A．铜丝编织的衣服不易拉破B．铜丝电阻小，对人体起到保护作用C．电工被铜丝衣服所包裹，使衣服内场强为零D．电工被铜丝衣服所包裹，使衣服内电势为零答案：C屏蔽服的作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害，等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0。
故选C。
2、如图，在一点电荷附近a、b点放置试探电荷测量其受力，下列试探电荷受力F与电荷量q的关系图中，正确的是（）A．B．C．D．答案：B电场强度的定义式E=F，即F−q图像的斜率表示场强的大小，而试探电荷的电量越大，同一点所受的电场q可知力越大，即电场力关于电量q为增函数；根据点电荷周围的场强决定式E=kQr2E a>E b故选B。
3、关于电荷守恒定律，下列叙述不正确的是（）A．一个物体所带的电荷量总是守恒的B．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的C．在一定的条件下，一个系统内的等量的正、负电荷即使同时消失，也并不违背电荷守恒定律D．电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换答案：AA．根据电荷守恒定律，单个物体所带的电荷量是可以改变的，A错误；B．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电荷量总是守恒的，B正确；C．一个系统内的等量的正、负电荷同时消失，并不违背电荷守恒定律，C正确；D．电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换，D正确。
本题选不正确项，故选A。
4、如图所示，空心金属球壳上所带电荷量为＋Q，关于O、M两点电场强度EO、EM的说法中正确的是（）A．EO≠0EM＝0B．EO＝0 EM≠0C．EO＝0 EM＝0D．EO≠0EM≠0答案：C由题意，可知空心金属球壳处于静电平衡状态，根据处于静电平衡状态中的导体，内部电场强度处处为零，可知E O＝0，E M＝0。
第09章真空中的静电场习题解
第9章 真空中的静电场9.1 两个电量都是q +的点电荷分别固定在真空中两点A 、B ，相距2a 。
在它们连线的中垂线上放一个电量为q '的点电荷，q '到A 、B 连线的中点的距离为r 。
求q '所受的静电力，并讨论q '到A 、B 连线的中垂线上哪一点受力最大？若q '在A 、B 的中垂线上某一位置由静止释放，它将如何运动？分别就q '与q 同号和异号两种情况进行讨论。
解： ()12202cos 24qq F F r aαπε'==⨯⨯+()322202qq r r aπε'=+当0dF dr=时，有极值()()()()3222310222222232202302qq r d r a qq r a r r a drr aπεπε⎛⎫'⎪ ⎪ ⎪+'⎡⎤⎝⎭==+-+=⎢⎥⎣⎦+ 即： ()()31222222230r arra+-+=2r ⇒=±受力最大当q 与q '同号沿A B 连线中垂线加速度远离q 直到无穷远。
当q 与q '异号，释放后将以A B 连线的中点为平衡位置，沿A B 连线的中垂线作掁动。
9.7 求半径为R 、带电量为Q 的均匀带电球体内外的场强分布。
解： 高斯定理：0SqE dS ε⋅=∑⎰R r < 33213300413 443rrE r Q Q R Rπππεε⎛⎫⎪⇒==⎪⎪⎝⎭314Rr Q E πε=⇒ 方向沿半径向外R r > 22014E r Q πε⇒⋅=2214rQ E πε=⇒ 方向沿半径向外9.8求半径为R 、面电荷密度为σ的无限长均匀带电圆柱面内外的场强分布。
解： 选取高为h ，同轴封闭圆柱面Ｓ，E呈轴对对称分布。
高斯定理：0SqE dS ε⋅=∑⎰214q r R E r πε<=∑=０1 0E ⇒= 2122qrh Rh r R Eππσεε==∑>02R rEσε⇒=方向沿半径向外9.9半径分别为1R 和2R （21R R >）的一对无限长共轴圆柱面上均匀带电，沿轴线单位长度的电荷分别为1λ、2λ。
真空中的静电场习题
第九章 真空中的静电场9–1 如图9-1所示，电量为+q 的三个点电荷，分别放在边长为a 的等边三角形ABC 的三个顶点上，为使每个点电荷受力为零，可在三角形中心处放另一点电荷Q ，则Q 的电量为 。
解：由对称性可知，只要某个顶点上的电荷受力为零即可。
C 处电荷所受合力为零，需使中心处的点电荷Q 对它的引力F 与A ，B 两个顶点处电荷的对它的斥力F 1，F 2三力平衡，如图9-2所示，即)21(F F F +-=因此12cos30F F ︒=即2202cos304πq aε=︒解得q Q 33=9-2 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9-3所示，取向右为坐标x 正向，则1P E = ，2P E = 。
解：（1）P 1点场强为无限长均匀带电直线λ，-λ在该点产生的场强的矢量和，即λλ-+=E E E 1P其大小为i i i E dd d P 000ππ2π21ελελελ=+=方向沿x 轴正方向。
（2）同理可得i i i E dd d P 000π3π2)3(π22ελελελ-=-=方向沿x轴负方向。
图9–2图9-3C B图9–19-3 一个点电荷+q 位于一边长为L 的立方体的中心，如图9-4所示，则通过立方体一面的电通量为 。
如果该电荷移到立方体的一个顶角上，那么通过立方体每一面的电通量是 。
解：（1）点电荷+q 位于立方体的中心，则通过立方体的每一面的电通量相等，所以通过每一面的通量为总通量的1/6，根据高斯定理1d in Sq ε⋅=∑⎰⎰E S ，其中S 为立方体的各面所形成的闭合高斯面，所以，通过任一面的电通量为0d 6Sqε⋅=⎰⎰E S 。
（2）当电荷+q 移至立方体的一个顶角上，与+q 相连的三个侧面ABCD 、ABFE 、BCHF 上各点的E 均平行于各自的平面，故通过这三个平面的电通量为零，为了求另三个面上的电通量，可以以+q 为中心，补作另外7个大小相同的立方体，形成边长为2L 且与原边平行的大立方体，如图9–5所示，这个大立方体的每一个面的电通电都相等，且均等于6εq ，对原立方体而言，每个面的面积为大立方体一个面的面积的1/4，则每个面的电通量也为大立方体一个面的电通量的1/4，即此时通过立方体每一面的电通量为0111d 4624Sqε⋅⋅=⎰⎰E S 。
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________________、_______________、______________。
真空中的静电场习题册讲解
λ r E2 = − i 3πε 0 d
E2 =
λ r λ r λ r E1 = i+ i = i πε 0 d 2πε 0 d 2πε 0 d
λ
2πε 0 × 3d
r i−
λ r λ r i =− i 2πε 0 d 3πε 0 d
二填空题
2．一半径为R，长为L的均匀带电圆柱面，其单位长度带有。在带电 λ 圆柱的中垂面上有一点P，它到轴线距离为 r (r > R) 则P点的电场强度的大小：当 r << L 时， E= _____________；当 r >> L 时，E = _____________。
E1 = 0, E2 < 0
q O
S1 q 2a
x
3.B
所以
Φ1 = 0,Φ 2 > 0
4．如图所示，一半径为a的“无限长”圆柱面上均匀带电，其电荷线密度为。 在它外面同轴地套一半径为b的薄金属圆筒，圆筒原先不带电，但与地连接。设 地的电势为零，则在内圆柱面里面、距离轴线为r的P点的场强大小和电势分别为 [ ] λ λ b λ a E= ,U= ln E = 0, U = ln （B） （A） 2πε r 2πε r （C） E = 0, U =
Q (3)Q不变，R → 0, E = 4πεx 2 R → ∞, E = 0
例题17－ 例题 －2
解1 : 电场方向分析，对称性分析。 (1)平板内 ∫ E cos θ dS = ∫ E cos θ dS +
S 上
计算无限大均匀带电平板（厚度为d、密度为
ρ ）的E cos θ dS + ∫ E cos θ dS + ∫ E cos θ dS +
高中物理必修三第九章《静电场及其应用》测试题(含答案解析)(33)
一、选择题1．真空中带电荷量分别为+4Q 和-6Q 的两个相同的金属小球，相距为r 时相互作用力大小为F 。
若把它们接触一下后分开，再放到相距2r 处，它们的相互作用力大小变为（ ） A ．12F B ．6F C ．3F D ．23F 2．如图，两个完全相同的带电小球，静止在光滑、绝缘的半圆形轨道的A 、B 两点，两小球关于过O 点的竖直半径对称，且60AOB ∠=︒。
现缓慢增大两小球的带电量，直至两小球静止在光滑的绝缘球面内的'A 、'B 处，且''120A OB ∠=︒。
则两小球电量的乘积在''A B 处是AB 处的（ ）A ．3倍B ．3倍C ．33倍D ．9倍3．如图所示，带有绝缘柄的导体A 和B 接触后放在地面上，在导体A 的左边附近放一带有绝缘柄的正电荷Q ，则（ ）A ．A 的左端带正电B ．B 的右端带负电C ．导体AB 内部场强不为零D ．如果用一根导线连接A 的左端和B 的右端，导线中没有瞬时电流通过4．物理学中常运用“比值定义法”、“理想模型法”、“等效替代法”、“控制变量法”等科学方法建立概念，下列概念建立中用到“等效替代法”的是（ ）A ．加速度B ．合力与分力C ．质点D ．电场强度 5．不属于静电的利用的是（ ） A ．静电除尘 B ．静电喷涂 C ．静电复印 D ．良好接地 6．如图所示，三个点电荷A 、B 、C 分别位于等腰三角形的三个顶点上，已知A 、B 带等量正电荷，A 受到的静电力如图中的A F 所示，则（ ）A．C带负电且电量的绝对值大于B电荷的带电量B．C带负电且电量的绝对值小于B电荷的带电量C．C带正电且电量的绝对值大于B电荷的带电量D．C带正电且电量的绝对值小于B电荷的带电量7．为探测地球表面某空间存在的匀强电场电场强度E的大小，某同学用绝缘细线将质量为m、带电量为+q的金属球悬于O点，如图所示，稳定后，细线与竖直方向的夹角60θ=︒；再用另一完全相同的不带电金属球与该球接触后移开，再次稳定后，细线与竖直方向的夹角变为30α=︒、重力加速度为g，则该匀强电场的电场强度E大小为（）A．3E mgq=B．mgqE=C．32mgEq=D．33mgEq=8．A、B是一条电场线上的两个点，一带正电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A 点沿电场线运动到B点，其速度—时间图象如图所示。
(必考题)高中物理必修三第九章《静电场及其应用》测试(含答案解析)(5)
一、选择题1．真空中带电荷量分别为+4Q 和-6Q 的两个相同的金属小球，相距为r 时相互作用力大小为F 。
若把它们接触一下后分开，再放到相距2r处，它们的相互作用力大小变为（ ） A ．12F B ．6F C ．3F D ．23F2．如图，a 、b 、c 、d 为正方形四条边的中点，中心O 点固定一个带电量为Q 的正点电荷，正方形位于场强大小为E 、方向与正方形平面平行的匀强电场中。
现在a 点放一带电量为q 的正检验电荷，检验电荷恰好不受电场力的作用。
不计检验电荷的重力，下列说法正确的是（ ）A ．匀强电场的方向一定与ac 连线平行且向上B ．若a 点的检验电荷带负电，则受到的电场力为2qEC ．正方形边上的c 点电场强度大小为2ED ．正方形边上的b 、d 两点电场强度相同3．在x 轴上有两个点电荷，一个带正电1Q ，一个带负电2Q ，122Q Q =。
用1E 和2E 分别表示两个点电荷所产生的场强大小。
关于在x 轴上的电场强度，下列说法中正确的是（ ）A ．12E E =之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为22EB ．12E E =之点只有一处，该处合场强为零C ．12E E =之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为22ED ．12E E =之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为22E4．如图所示，竖直平面内固定一个半径为R 的刚性光滑绝缘圆环。
在圆环的最顶端固定一个电荷量为q 的带负电的小球，另一个质量为m 带正电的小圆环套在大圆环上，当小圆环平衡时，测得两电荷之间的连线与竖直线的夹角为30°，则（设静电力常量为k ）（ ）A ．大圆环对小圆环的弹力大小为3mgB 233mgR C ．大圆环对小圆环的弹力指向圆心D ．小圆环带电量增加，小环受到的弹力先增加后减小5．科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述中不正确的是（ ） A ．把质子或电子叫元电荷 B ．191.610C -⨯的电量叫元电荷C ．电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷D ．质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷6．富兰克林提出存在正、负两种电荷，但物体通常呈电中性，这是因为（ ） A ．物体没有电荷B ．通常物体所带的正负电荷一样多C ．物体很容易失去电荷D ．以上说法都不正确 7．下列说法正确的是（ ） A ．静电感应时产生了电荷 B ．库仑首先测定了电子的电荷量C ．法拉第首先提出可以用电场线描绘电场的分布D ．自然界的电荷只有两种，安培把它们命名为正电荷和负电荷8．两个分别带有电荷量＋Q 和＋5Q 的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r 的两处，它们之间库仑力的大小为F 。
(常考题)人教版高中物理必修三第九章《静电场及其应用》测试(答案解析)(2)
一、选择题1．真空中带电荷量分别为+4Q 和-6Q 的两个相同的金属小球，相距为r 时相互作用力大小为F 。
若把它们接触一下后分开，再放到相距2r 处，它们的相互作用力大小变为（ ） A ．12F B ．6F C ．3F D ．23F 2．如图，a 、b 、c 、d 为正方形四条边的中点，中心O 点固定一个带电量为Q 的正点电荷，正方形位于场强大小为E 、方向与正方形平面平行的匀强电场中。
现在a 点放一带电量为q 的正检验电荷，检验电荷恰好不受电场力的作用。
不计检验电荷的重力，下列说法正确的是（ ）A ．匀强电场的方向一定与ac 连线平行且向上B ．若a 点的检验电荷带负电，则受到的电场力为2qEC ．正方形边上的c 点电场强度大小为2ED ．正方形边上的b 、d 两点电场强度相同3．下列说法正确的是（ ）A ．静电感应时产生了电荷B ．库仑首先测定了电子的电荷量C ．法拉第首先提出可以用电场线描绘电场的分布D ．自然界的电荷只有两种，安培把它们命名为正电荷和负电荷4．物理学中常运用“比值定义法”、“理想模型法”、“等效替代法”、“控制变量法”等科学方法建立概念，下列概念建立中用到“等效替代法”的是（ ）A ．加速度B ．合力与分力C ．质点D ．电场强度 5．如图所示，在一条直线上有两个相距0.4m 的点电荷A 、B ，A 带电＋Q ，B 带电－9Q 。
现引入第三个点电荷C ，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C 的带电性质及位置应为（ ）A ．正，B 的右边0.4m 处 B ．正，B 的左边0.2m 处C ．负，A 的左边0.2m 处D ．负，A 的右边0.2m 处6．如图，一个长为2L 、带电量为+Q 的绝缘细杆上电荷均匀分布。
在其延长线上，距右端点为2L 处有一个+q 的点电荷，测得距杆右端点为L 的A 点电场强度为0，则在其延长线上、距杆左端点为L 的B 点电场强度（ ）A ．大小为22625kq L ，方向向右B ．大小为22625kq L ，方向向左 C ．大小为21350kq L ，方向向右 D ．大小为21350kq L，方向向左 7．下列关于电荷的说法中正确的是（ ）A ．电子和质子就是元电荷B ．只有所带电荷量很小才能被视为点电荷C ．点电荷所带电荷量一定是元电荷的整数倍D ．点电荷、元电荷、检验电荷是同一概念的不同名称8．A 、B 是一条电场线上的两个点，一带正电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A 点沿电场线运动到B 点，其速度—时间图象如图所示。
《新编基础物理学》 第九章真空中电场习题解答和分析
题9-2解图第九章习题解答9-1 两个小球都带正电，总共带有电荷55.010C -⨯,如果当两小球相距2.0m 时，任一球受另一球的斥力为1.0N.试求总电荷在两球上是如何分配的？ 分析：运用库仑定律求解。
解：如图所示，设两小球分别带电q 1，q 2则有q 1+q 2=5.0³10-5C ① 由题意，由库仑定律得：912122091014π4q q q q F r ε⨯⨯⨯=== ② 由①②联立得：5152 1.210C3.810Cq q --⎧=⨯⎪⎨=⨯⎪⎩ 9-2 两根6.0³10-2m 长的丝线由一点挂下，每根丝线的下端都系着一个质量为0.5³10-3kg的小球.当这两个小球都带有等量的正电荷时，每根丝线都平衡在与沿垂线成60°角的位置上。
求每一个小球的电量。
分析：对小球进行受力分析，运用库仑定律及小球平衡时所受力的相互关系求解。
解：设两小球带电q 1=q 2=q ，小球受力如图所示220cos304πq F T R ε==︒ ①sin 30mg T =︒ ②联立①②得：2o 024tan30mg R qπε= ③其中22sin 6061010(m)2r l --=︒=⨯= 2R r =代入③式，即： q =1.01³10-7C 9-3 电场中某一点的场强定义为0FE q =，若该点没有试验电荷，那么该点是否存在场强？为什么？答：若该点没有试验电荷，该点的场强不变.因为场强是描述电场性质的物理量，仅与场源电荷的分布及空间位置有关，与试验电荷无关，从库仑定律知道，试验电荷q 0所受力F与q 0成正比，故0FE q =是与q 0无关的。
9-4 直角三角形ABC 如题图9-4所示，AB 为斜边，A 点上有一点荷91 1.810C q -=⨯，B题9-1解图点上有一点电荷92 4.810C q -=-⨯，已知BC =0.04m ，AC =0.03m ，求C 点电场强度E的大小和方向(cos37°≈0.8, sin37°≈0.6).分析：运用点电荷场强公式及场强叠加原理求解。
高中物理必修三第九章《静电场及其应用》测试卷(答案解析)(5)
一、选择题1．真空中带电荷量分别为+4Q 和-6Q 的两个相同的金属小球，相距为r 时相互作用力大小为F 。
若把它们接触一下后分开，再放到相距2r处，它们的相互作用力大小变为（ ） A ．12F B ．6F C ．3F D ．23F2．如图甲所示，在x 轴上有一个点电荷Q （图中未画出），O 、A 、B 为轴上三点，放在A 、B 两点的检验电荷受到的电场力跟检验电荷所带电荷量的关系如下图乙所示。
以x 轴的正方向为电场力的正方向，则（ ）A ．点电荷Q 一定为正电荷B ．点电荷Q 在OA 之间C ．A 点的电场强度大小为2×104N/CD ．同一电荷在A 点所受的电场力比B 点的大3．富兰克林提出存在正、负两种电荷，但物体通常呈电中性，这是因为（ ） A ．物体没有电荷B ．通常物体所带的正负电荷一样多C ．物体很容易失去电荷D ．以上说法都不正确4．如图所示，M 、N 为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的P 点放一个静止的负电荷（重力不计），下列说法中正确的是（ ）A ．从P 到O ，可能加速度越来越小，速度越来越大B ．从P 到O ，可能加速度先变大，再变小，速度越来越小C ．越过O 点后，加速度一直变大，速度一直变小D ．越过O 点后，加速度一直变小，速度一直变小5．如图所示，A 、B 、C 三点为一直角三角形的三个顶点，30B ∠=︒，现在A 、B 两点放置两点电荷A q 、B q ，测得C 点场强的方向与AB 平行，且水平向左，则以下判断正确的是（ ）①A q 带正电 ②A q 带负电 ③B q 带正电 ④B q 带负电 A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④6．两个大小相同的小球带有同种电荷，质量分别为m 1和m 2，带电荷量分别是q 1和q 2，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与中垂线方向成α1角和α2角，且两球处于同一水平线上，如图所示，若α1>α2，则下述结论正确的是（ ）A ．q 1一定等于q 2B ．一定满足1212q q m m = C ．m 1一定小于m 2D ．必须同时满足q 1=q 2、m 1=m 27．如图所示，a 、b 、c 、d 分别是一个菱形的四个顶点，∠abc ＝120°，现将三个等量的正点电荷＋Q 分别固定在a 、b 、c 三个顶点上，下列说法正确的是（ ）A ．d 点的电场强度小于O 点的电场强度B ．O 点电场强度的方向由d 指向OC ．d 点的电场强度大于O 点的电场强度D ．d 点电场强度的方向由d 指向O8．两个分别带有电荷量＋Q 和＋5Q 的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为r 的两处，它们之间库仑力的大小为F 。
大学物理第九章电荷与真空中的静电场。习题
S
1 E dS E 2 rh
r R1 R 1 r R 2
r R2
q 0 q h q 0
R2 R1
0
q
E1 0
R1
r
h
E2 2 0 r
E3 0
(2)
U
R2 ln dr 2 0 r 2 0 R1
U
a
2a
a E dr 2 a
q 4 0 r
2
dr
q 8 0 a
1-3 在一个孤立的导体球壳内，若在偏离球中心处 放一个点电荷，则在球壳内、外表面上将出现感应电 荷，其分布将是 (A) 内表面均匀，外表面也均匀。 (B) 内表面不均匀，外表面均匀。
(C) 内表面均匀，外表面不均匀。 (D) 内表面不均匀， 外表面也不均匀。
三、静电场的高斯定理
Φe
S
1 E dS
0
q
i
i内
电荷的分布具有某种 对称性的情况下利用高 斯定理求解 E较为方便
常见的电量分布的对称性(均匀带电) 球对称 柱对称 面对称
r
l
S
E
四、静电场的环路定理 E dl 0
l
五、电势能 电势
1、电势能
2、电势
n i 1
点电荷系电场中的电势 U P U P i 连续分布的带电体系的电势
U P dU P
Q
dq 4 0 r
Q
电势定义法计算
UP
P
E dl
第十章 导体和电介质中的静电场 一、导体静电平衡条件： 导体内任一点的电场强度都等于零。 *推论 (静电平衡状态) 1) 导体为等势体，导体表面为等势面 2) 导体表面任一点 场强方向垂直于表面 二、导体上电荷的分布 1、实心的带电导体,电荷只能分布于导体的表面上。 2、空腔导体 (带电荷Q)
高中物理必修三第九章《静电场及其应用》测试卷(含答案解析)(10)
一、选择题1．(0分)[ID ：125585]真空中带电荷量分别为+4Q 和-6Q 的两个相同的金属小球，相距为r 时相互作用力大小为F 。
若把它们接触一下后分开，再放到相距2r 处，它们的相互作用力大小变为（ ）A ．12F B ．6F C ．3F D ．23F 2．(0分)[ID ：125584]如图，a 、b 、c 、d 为正方形四条边的中点，中心O 点固定一个带电量为Q 的正点电荷，正方形位于场强大小为E 、方向与正方形平面平行的匀强电场中。
现在a 点放一带电量为q 的正检验电荷，检验电荷恰好不受电场力的作用。
不计检验电荷的重力，下列说法正确的是（ ）A ．匀强电场的方向一定与ac 连线平行且向上B ．若a 点的检验电荷带负电，则受到的电场力为2qEC ．正方形边上的c 点电场强度大小为2ED ．正方形边上的b 、d 两点电场强度相同3．(0分)[ID ：125579]如图所示，竖直平面内固定一个半径为R 的刚性光滑绝缘圆环。
在圆环的最顶端固定一个电荷量为q 的带负电的小球，另一个质量为m 带正电的小圆环套在大圆环上，当小圆环平衡时，测得两电荷之间的连线与竖直线的夹角为30°，则（设静电力常量为k ）（ ）A ．大圆环对小圆环的弹力大小为3mgB 233mgR C ．大圆环对小圆环的弹力指向圆心D ．小圆环带电量增加，小环受到的弹力先增加后减小4．(0分)[ID ：125576]均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。
如图所示，半球面AB 上均匀分布着正电荷，总电荷量为q ，球面半径为R CD ，为通过半球顶点与球心O 的直线，在直线上有M N 、两点，2OM ON R ==。
已知N 点的场强大小为E ，静电力常量为k ，则M 点的场强大小为（ ）A ．22kq E R -B ．24kq RC ．24kq E R -D ．24kq E R + 5．(0分)[ID ：125568]遵义市科技馆有一个法拉第笼（FaradayCage ），它是一个由金属制成的球形状笼子，其笼体与大地连通。
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第九章 真空中的静电场9–1 如图9-1所示，电量为+q 的三个点电荷，分别放在边长为a 的等边三角形ABC 的三个顶点上，为使每个点电荷受力为零，可在三角形中心处放另一点电荷Q ，则Q 的电量为 。
解：由对称性可知，只要某个顶点上的电荷受力为零即可。
C 处电荷所受合力为零，需使中心处的点电荷Q 对它的引力F 与A ，B 两个顶点处电荷的对它的斥力F 1，F 2三力平衡，如图9-2所示，即)21(F F F +-=因此12cos30F F ︒=即2202cos304πq a ε=︒解得q Q 33=9-2 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9-3所示，取向右为坐标x 正向，则1P E = ，2P E = 。
解：（1）P 1点场强为无限长均匀带电直线λ，-λ在该点产生的场强的矢量和，即λλ-+=E E E 1P 其大小为i i i E dd d P 000ππ2π21ελελελ=+=方向沿x 轴正方向。
（2）同理可得i i i E dd d P 000π3π2)3(π22ελελελ-=-=方向沿x 轴负方向。
图9–2图9-3图9–19-3 一个点电荷+q 位于一边长为L 的立方体的中心，如图9-4所示，则通过立方体一面的电通量为 。
如果该电荷移到立方体的一个顶角上，那么通过立方体每一面的电通量是 。
解：（1）点电荷+q 位于立方体的中心，则通过立方体的每一面的电通量相等，所以通过每一面的通量为总通量的1/6，根据高斯定理01d in S q ε⋅=∑⎰⎰E S ，其中S 为立方体的各面所形成的闭合高斯面，所以，通过任一面的电通量为0d 6Sq ε⋅=⎰⎰E S 。
（2）当电荷+q 移至立方体的一个顶角上，与+q 相连的三个侧面ABCD 、ABFE 、BCHF 上各点的E 均平行于各自的平面，故通过这三个平面的电通量为零，为了求另三个面上的电通量，可以以+q 为中心，补作另外7个大小相同的立方体，形成边长为2L 且与原边平行的大立方体，如图9–5所示，这个大立方体的每一个面的电通电都相等，且均等于6εq ，对原立方体而言，每个面的面积为大立方体一个面的面积的1/4，则每个面的电通量也为大立方体一个面的电通量的1/4，即此时通过立方体每一面的电通量为0111d 4624S qε⋅⋅=⎰⎰E S 。
9-4 如图9-6所示，在场强为E 的匀强静电场中，A ，B 两点距离为d ，AB 连线方向与E 方向一致，从A 点经任意路径到B 点的场强线积分l E d ⎰⋅AB = 。
解：电场强度E 沿闭合路径ACBD 的环流为零，即有0d d d =⋅+⋅=⋅⎰⎰⎰l E l E l E BDA ACBACBD因此Ed Ed d d BDA ACB=--=⋅-=⋅⎰⎰)(l E l E9-5 如9-7图，在点电荷q 的电场中，选取以q 为中心、R 为半径的球面上一点A 处为电势零点，则离点电荷q 为r 的B 处的电势为 。
解：以点电荷q 为中心，作半径为r 的球面为高斯面，利用高斯定理01d inSq ε⋅=∑⎰E S ，有2π4εqr E =图9-6d 图9-4qLqL图9-5q2LB C D EFA2L2LGH图9-7得电场强度大小为20π4rq E ε=则B 处的电势为)11(π4d π4d d 020Rr q r r q r E V V R rRrA BAB -===+⋅=⎰⎰⎰εεl E 9-6 真空中有两无限大的均匀带电平面A ，B ，电荷面密度分别为+σ，-σ，如图9-8所示。
若在两平面的中间插入另一面电荷密度为+σ的无限大平面C 后，P 点场强的大小将为[ ]。
A ．原来的1/2B ．不变C ．原来的2倍D ．零 解：每块无限大均匀带电平面均在空间产生均匀电场，2εσ=P E 。
当只有A 和B 两个带电平面时，因A ，B 面在P 点产生的场强大小、方向均相同，根据场强叠加原理，0022εσεσ==P E ，方向水平向右。
当在A ，B 面间插入C 板后，A ，C 两带电平面在P 点产生的场强相抵消。
于是P 点场强就等于平面B 产生的场强，变为02εσ=P E ，因此，A ，B 面间插入C 板后，P 点场强大小变为原来的1/2，且方向不变。
故应选（A ）。
9-7 关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是[ ]。
A ．如高斯面上E 处处为零，则该面内必无电荷 B ．如高斯面内无电荷，则高斯面上E 处处为零 C ．如高斯面上E 处处不为零，则高斯面内必有电荷 D ．如高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电通量必不为零 E ．高斯定理对变化电场不适用解：高斯面上E 处处为零，则只能肯定面内电荷的代数和为零，不能肯定面内一不定无电荷；如高斯面内无电荷，只能说明穿过高斯面的E 通量为零，即d 0S⋅=⎰⎰E S ，而一个函数的面积分为零，不能说这个函数一定为零；如高斯面上E 处处不为零，但有可能穿过高斯面的总通量为零，如作一个高斯面包围一个电偶极子，则在高斯面上的场强处处不为零，但面内电荷的代数和为零；高斯定理不仅适用于恒定的场，也适用于变化的场。
由此可见（A ）、（B ）、（C ）和（E ）项都是错误的。
根据高斯定理01d in Sq ε⋅=∑⎰⎰E S 可知（D ）项是正确的，故应选（D ）。
*9-8以下说法中正确的是[ ]。
A ．电场强度相等的地方电势一定相等B ．电势变化率绝对值大的地方场强的绝对值也一定大C ．带正电的导体上电势一定为正D ．电势为零的导体一定不带电解：电场强度与电势是描述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图9-8所受的电场力为零，电势为零的点表示将试验电荷从该点移到参考零电势点时，电场力做功为零，因此电场强度相等的地方电势不一定相等。
电势是一个相对量，某物体电势的高低与电势零点的选择有关，因此带正电的导体上电势不一定为正，电势为零的导体也不一定不带电，如无限长均匀带电圆柱，我们可选圆柱面上一点为电势零点。
由电场强度与电势变化率的关系；lVE l d d -=，可知（B ）是正确的，故应选（B ）。
9-9 电量Q 均匀分布在半径为R 的球面上，坐标原点位于球心处，现从球面与x 轴交点处挖去面元∆S ， 并把它移至无穷远处（如图9-9所示），若选无穷远为零电势参考点，且将∆S 移走后球面上的电荷分布不变，则此球心O 点的场强E 0与电势U 0分别为（注：i 为单位矢量）[ ]。
A ．220(4π)i Q S R ε∆-，20(1)4π4πQ SR Rε∆-B ．220(4π)i Q S R ε∆，20(1)4π4πQ SR R ε∆-C ．220(4π)i Q S R ε∆，20(1)4π4πQ S R R ε∆--D ．220(4π)i Q S R ε∆-，20(1)4π4πQ S R Rε∆--解：球面上被挖去面元∆S ，根据场强叠加原理，则球心O 处的场强等于带正电的闭合球面和带负电的面元∆S 在该点产生的场强的叠加。
均匀带电闭合圆在在圆心处产生的合场强为零，由于面元∆S 很小，可将其视为带电为22π44RS Q S RQ S q ∆=∆=∆='σ的点电荷，它在圆心处产生的场强为222004π(4π)q Q S E RR εε'∆'==方向由圆心指向面元∆S 。
球心O 处的电势等于带正电的闭合球面在该处的电势RQ0π4ε和带负电的面元∆S 在该点产生的电势23004π16πS Q SR Rσεε∆∆-=-的叠加，因此02000(1)4π4π4π4πQ S Q SV R R R Rσεεε∆∆=-=-故选（B ）。
9-10 点电荷-q 位于圆心处，A ，B ，C ，D 位于同一圆周上，如图9-10。
分别求将一试验电荷q 0从A 点移到B ，C ，D 各点，则电场力做功是[ ]。
A ．A 到B 电场力做功最大 B ．A 到C 电场力做功最大 C ．A 到D 电场力做功最大 D ．电场力做功一样大AB图9–10图9-9解：本题是等势面特点的应用。
点电荷q -的电场中，等势面是以q -为中心的一同心球面，因为A ，B ，C ，D 在同一圆周上，故0=∆=∆=∆AD AC AB V V V 。
将试验电荷q 0从A 点移到B ，C ，D 各点时，电场力不做功，为零。
故应选（D ）。
9–11 如图9-11所示，真空中边长为a 的正方形的四个角，分别放置点电荷q ，2q ，-3q ，2q （q >0），它的正中放着一个正电荷q 0，求这个电荷受力的大小和方向。
解：各点电荷在正方形中心产生的电场方向如图9-12所示，两个2q 的点电荷对q 0的作用力相抵消，q 0所受合力即点电荷q ，-3q 对它的库仑力的合力，其大小为：000022220000324π4πππqq qq qq qq F rrraεεεε=+==合力的方向：指向点电荷-3q 。
9–12 如图9-13所示，一均匀带电直线长为L ，线电荷密度为λ。
求下列各处的电场强度E ：（1）带电直线的延长线上离中心O （直导线中点）为r 处的场强;（2）带电直线的垂直平分线上离中心O 为r 处的场强;（3）离带电直线的一端A 点垂直距离为r 处的场强。
解：本题是计算连续分布电荷的产生电场强度，此时棒的长度不能忽略，因而不能将棒看作点电荷。
可在直导线上选出电荷元，利用点电荷d q 的电场强度公式求出场强。
（1）对于P 1点，建立如图9-14所示的坐标系。
在带电直线上任取一线元d x ，电荷元d q =λd x 在P 1点的场强为20d d 4π()xE r x λε=-电场的方向沿x 轴正向。
由于各电荷元在P 1点产生的场强方向相同，于是整个带电直线在P 1点的场强为q 2q-3q aa a 2q a q 0F 4 F 2 F 1F 3图9–12 -3q2q q 2q aaa a q 0 图9-11 图9-13P 3AL P 2P 1rrrB图9-14d x AOL xP 1 d Exr B22222000d 11d 4π224π()π(4)L L xLE E r L r Lr x r L λλλεεε-⎛⎫===-=⎪-+--⎝⎭⎰⎰ 场强方向沿x 轴正向。
（2）对于P 2点，建立如图9-15所示的坐标系。
若点P 2在带电直线的垂直平分线上，因对称性，场强d E 沿x 轴方向的分量叠加为零，即0=x E ，因此，P 2点的场强方向沿y 轴，电荷元d q =λd x 在P 2点产生的场强大小为20d d 4πxE rλε='d E 的y 分量为0d d d sin sin 4πy xE E r λααε=='由几何关系csc r r α'=，cot x r α=，则ααd csc d 2r x -=，于是rE y 0π4d sin d εααλ-=)cos (cos π4π4d sin d 120021ααελεααλαα-=-==⎰rr E E y y由于12παα=-，因此12cos cos αα=-=，代入上式y E E ===y E E ===因此，带电直线在垂直平分线上P 2，方向沿y 轴正方向。