大学物理静电学综合练习题(含答案)

大学物理题库-第5章静电场习题(含答案解析)

真空中的静电场一选择题1．两个等量的正电荷相距为2a ，P 点在它们的中垂线上，r 为P 到垂足的距离。

当P 点电场强度大小具有最大值时，r 的大小是：[ ]（A ）42a r =（B ）32a r = （C ）22ar = （D ）a r 2= 2．如图5-1所示，两个点电荷的电量都是q +，相距为a 2，以左边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1S 和2S ，设通过1S 和2S 的电通量分别为1Φ和2Φ，通过整个球面的电通量为Φ，则[ ]（A ）021εq=ΦΦ>Φ,（B ）0212,εq=ΦΦ<Φ（C ）021εq=ΦΦ=Φ,（D ）021εq=ΦΦ<Φ,3．在静电场中，高斯定理告诉我们 [ ]（A ）高斯面内不包围电荷，则高斯面上各点E的量值处处相等；（B ）高斯面上各点E只与面内电荷有关，与面外电荷无关；（C ）穿过高斯面的E（D ）穿过高斯面的E 通量为零，则高斯面上各点的E必为零； 4．如图5-2所示，两个“无限长”的同轴圆柱面，半径分别为1R 和2R ，其上均匀带电，沿轴线方向单位长度上的带电量分别为1λ和2λ，则在两圆柱面之间、距轴线为r 的P 点处的场强大小为：[ ]（A ）r 012πελ （B ）r 0212πελλ+ （C ）()r R -2022πελ （D ）()1012R r -πελ5．电荷面密度为+σ和-σ的两块“无限大”均匀带电平行平板，放在与平面垂直的x2-5 图1 - 5 图轴上a +和a -位置，如图5-3所示。

设坐标圆点o 处电势为零，则在a x a +<<-区域的电势分布曲线为：（）6．真空中两个平行带电平板A 、B ，面积均为S ，相距为)(S d d <<2，分别带电量q +和q -，则两板间相互作用力的大小为：[ ]（A ）204d q πε （B ）Sq 0ε （C ）Sq 022ε （D ）不能确定7．静电场中，下列说法哪一个是正确的？[ ]（A ）正电荷的电势一定是正值；（B ）等势面上各点的场强一定相等；（C ）场强为零处，电势也一定为零；（D ）场强相等处，电势梯度矢量一定相等。

大学物理静电场练习题带标准答案

大学物理静电场练习题带答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：大物练习题（一）1、如图，在电荷体密度为ρ的均匀带电球体中，存在一个球形空腔，若将带电体球心O 指向球形空腔球心O '的矢量用a 表示。

试证明球形空腔中任一点电场强度为 . A 、03ρεa B 、0ρεa C 、02ρεa D 、3ρεa2、如图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为λ的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R ．试求环中心O 点处的场强A 、02πR λε-B 、0πRλε- C 、00ln 22π4λλεε+ D 、00ln 2π2λλεε+3、如图所示，一导体球半径为1R ,外罩一半径为2R 的同心薄导体球壳, 外球壳所带总电荷为Q ,而内球的电势为0V ，求导体球和球壳之间的电势差（填写A 、B 、C 或D ，从下面的选项中选取）。

A 、1020214R Q V R R πε⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ B 、102024R Q V R R πε⎛⎫- ⎪⎝⎭C 、0024Q V R πε- D 、1020214R Q V R R πε⎛⎫⎛⎫+-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭4.如图所示，电荷面密度为1σ的带电无限大板A 旁边有一带电导体B ，今测得导体表面靠近P 点处的电荷面密度为2σ。

求：（1）P 点处的场强；（2）导体表面靠近P 点处的电荷元S ∆2σ所受的电场力。

A 、20σεB 、202σεC 、2202S σε∆D 、220S σε∆5．如图，在一带电量为Q 的导体球外，同心地包有一各向同性均匀电介质球壳，其相对电容率为r ε，壳外是真空，则在壳外P 点处(OP r =)的场强和电位移的大小分别为［］Q Opr)（A ）2200,44r Q QE D rr εεε==ππ；（B ）22,44r Q QE D r r ε==ππ；（C ）220,44Q QE D r r ε==ππ；（D ）2200,44Q QE D r r εε==ππ。

静电考试题及答案

静电考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 静电现象产生的原因是什么？A. 物质的摩擦B. 物质的接触C. 物质的分离D. 物质的摩擦和接触答案：D2. 静电场中电场强度的方向是如何确定的？A. 从正电荷指向负电荷B. 从负电荷指向正电荷C. 任意方向D. 从高电势指向低电势答案：A3. 静电感应现象中，导体两端的电荷分布是怎样的？A. 两端电荷相等B. 两端电荷相反C. 两端电荷相同D. 两端电荷为零答案：B4. 静电屏蔽的原理是什么？A. 导体内部电场为零B. 导体外部电场不变C. 导体内部电势为零D. 导体外部电势不变答案：A5. 静电场中的电势差与电场强度的关系是什么？A. 电势差与电场强度成正比B. 电势差与电场强度成反比C. 电势差与电场强度无关D. 电势差与电场强度的乘积为常数答案：D6. 静电平衡状态下，导体内部的电场强度是多少？A. 非常大B. 非常小C. 为零D. 无法确定答案：C7. 静电场中的电荷分布与电场强度之间的关系是什么？A. 电荷分布越均匀，电场强度越小B. 电荷分布越集中，电场强度越大C. 电荷分布与电场强度无关D. 电荷分布越均匀，电场强度越大答案：B8. 静电场中，电场线的方向与电场强度的方向是怎样的？A. 相同B. 相反C. 垂直D. 无固定关系答案：A9. 静电场中，电场线的密度与电场强度的关系是什么？A. 密度越大，电场强度越小B. 密度越大，电场强度越大C. 密度与电场强度无关D. 密度越小，电场强度越大答案：B10. 静电场中的电荷移动方向与电场力的方向是怎样的？A. 相同B. 相反C. 垂直D. 无固定关系答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 静电场中，电场强度的单位是________。

答案：牛顿每库仑2. 静电场中，电势的单位是________。

答案：伏特3. 静电场中，电场力的计算公式为________。

答案：F = qE4. 静电场中，电势差的计算公式为________。

2024年大学物理静电学题库及答案

一、选择题:（每题3分） 1、在坐标原点放一正电荷Ｑ，它在P 点(x =+1,ｙ=0)产生的电场强度为.目前,另外有一个负电荷-2Q ，试问E应将它放在什么位置才能使P 点的电场强度等于零？（A) x 轴上x >1． (Ｂ）　x 轴上0<x <1． (C)　x 轴上x ＜0. (D)　y 轴上y >0. (E) y 轴上y ＜0. 　[ ]2、一均匀带电球面，电荷面密度为σ，球面内电场强度到处为零，球面上面元ｄ S 带有σ d S 的电荷,该电荷在球面内各点产生的电场强度(A) 到处为零. (B ）不一定都为零．（C) 到处不为零．（D ）无法判定　．［　］３、在边长为a 的正方体中心处放置一电荷为Q 的点电荷,则正方体顶角处的电场强度的大小为： (A)　． (B) .2012a Q επ206a Qεπ (C)． (D ）． 203a Q επ20a Qεπ［ ]４、电荷面密度分别为＋σ和-σ的两块“无限大”均匀带电的平行平板,如图放置，则其周围空间各点电场强度随位置坐标ｘ变化的关系曲线为：（设场强方向向右为正、向左为负)　[ Ａ ]σ(D)5、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随距离平面的位置E坐标x 变化的关系曲线为（要求场强方向沿x 轴正向为正、反之为负)：［ C]　６、设有一“无限大”均匀带负电荷的平面．取ｘ轴垂直带电平面，坐标原点位于带电平面上，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(要求场强方向沿x 轴正向为正、反之为负): [ B ](B)x7、有关电场强度定义式,下列说法中哪个是正确的？　0/q F E= (A)　场强的大小与试探电荷ｑ0的大小成反比． E(B)　对场中某点，试探电荷受力与ｑ0的比值不因ｑ0而变.F (C ）试探电荷受力的方向就是场强的方向.F E（D) 若场中某点不放试探电荷q 0,则＝0,从而=0． [ B ]F E 8、将一个试验电荷q 0　(正电荷)放在带有负电荷的大导体附近Ｐ点处（如图），测得它所受的力为F ．若考虑到电荷q ０不是足够小,则　（A) F / q 0比P 点处原先的场强数值大． (Ｂ）　F / q 0比P 点处原先的场强数值小. (C)　F / ｑ0等于Ｐ点处原先场强的数值． (D ）　F / q 0与Ｐ点处原先场强的数值哪个大无法确定. ［ A ]9、下面列出的真空中静电场的场强公式，其中哪个是正确的？ (A) 点电荷ｑ的电场：.(r 为点电荷到场点的距离) 204rq E επ=（B)　“无限长”均匀带电直线(电荷线密度λ)的电场：r rE302ελπ=(为带电直线到场点的垂直于直线的矢量) r（Ｃ）　“无限大”均匀带电平面(电荷面密度σ)的电场：02εσ=E P 0(D) 半径为R 的均匀带电球面(电荷面密度σ)外的电场：r rR E302εσ= (为球心到场点的矢量） r10、下列几个说法中哪一个是正确的?(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)在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强到处相同．D ＩRECTION （C ）场强可由定出,其中q 为试验电荷，ｑ可正、可负,为q F E / =F试验电荷所受的电场力．（Ｄ) 以上说法都不正确． [ ］ 11、一电场强度为的均匀电场,的方向与沿ｘ轴正向，E E如图所示．则通过图中二分之一径为Ｒ的半球面的电场强度通量为（A) πR 2E ． (Ｂ） πR 2E / ２．(C) 2πR 2E ．（Ｄ) 0．高斯面内无电荷 [ ]12、已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和∑q ＝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．［］1３、一点电荷，放在球形高斯面的中心处．下列哪一个情况,通过高斯面的电场强度通量发生变化: (Ａ) 将另一点电荷放在高斯面外. （B ）　将另一点电荷放进高斯面内． (Ｃ) 将球心处的点电荷移开,但仍在高斯面内. （Ｄ）将高斯面半径缩小. [］ 14、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，如图所示,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． [　]１5、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:［ B 　］E Or(D)E ∝1/r 216、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:［Ｂ］17、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：　[ B ]18、半径为R 的均匀带电球面，若其电荷面密度为σ，则在距离球面Ｒ处的电场强度大小为: 　(A)　. （Ｂ)． εσ2εσ (Ｃ)　． ﻩ (D)． [04εσ8εσC ］(C)(B)(C)(B)19、高斯定理 ⎰⎰⋅=VSV S E 0/d d ερ　(A) 适合用于任何静电场． (Ｂ) 只适合用于真空中的静电场．　（C ）只适合用于具备球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场. (Ｄ) 只适合用于虽然不具备（C)中所述的对称性、但能够找到适宜的高斯面的静电场．［ A]20、依照高斯定理的数学体现式可知下述各种说法中，正确的是: ⎰∑⋅=Sq S E 0/d ε　(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到处不为零． (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到处为零．（D) 闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定到处无电荷． [ ］21、有关高斯定理的了解有下面几个说法，其中正确的是:　 (A ）假如高斯面上到处为零,则该面内必无电荷.E (B) 假如高斯面内无电荷，则高斯面上到处为零. E (C ）　假如高斯面上到处不为零，则高斯面内必有电荷. E (D) 假如高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电场强度通量必不为零. [ ] 22、如图所示,两个同心均匀带电球面,内球面半径为R 1、带有电荷Q 1,外球面半径为R 2、带有电荷Q 2，则在外球面外面、距离球心为ｒ处的P 点的场强大小Ｅ为：(A ）. 20214rQ Q επ+（B)． ()()2202210144R r Q R r Q -π+-πεε（Ｃ)　.()2120214R R Q Q -π+ε(D). [ ］2024r Q επ ２3、如图所示，两个“无限长”的、半径分别为R 1和R ２的共轴圆柱面，均匀带电,沿轴线方向单位长度上的所带电荷分别为λ1和λ2,则在外圆柱面外面、距离轴线为ｒ处的P 点的电场强度大小E 为：　(A)　.r0212ελλπ+(B). ()()20210122R r R r -π+-πελελ (C)　． ()20212R r -π+ελλ (Ｄ)． [ ]20210122R R ελελπ+π　24、A 和Ｂ为两个均匀带电球体，A 带电荷＋q ,B 带电荷-ｑ,作一与Ａ同心的球面Ｓ为高斯面，如图所示.则 (A) 通过S 面的电场强度通量为零，S 面上各点的场强为零.(B ）　通过Ｓ面的电场强度通量为q / ε０，S 面上场强的大小为． 20π4rq E ε=（C) 通过S 面的电场强度通量为(－ｑ)　/ ε0,S 面上场强的大小为．20π4rq E ε=　(D ）通过Ｓ面的电场强度通量为q ／ ε0,但Ｓ面上各点的场强不能直接由高斯定理求出. [　D ］２5、在空间有一非均匀电场，其电场线分布如图所示.在电场中作二分之一径为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∆Φｅ，则通过该球面其他部分的电场强度通量为(A ） - ∆Φe ． (B). e SR Φ∆∆π24(Ｃ)　. (D) ０.[ A ]e SSR Φ∆∆∆-π2426、半径为Ｒ的“无限长”均匀带电圆柱面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： [ Ｂ ](B)(C)E O r(A)E ∝1/r２7、静电场中某点电势的数值等于 (A)试验电荷ｑ0置于该点时具备的电势能． (B)单位试验电荷置于该点时具备的电势能. （C)单位正电荷置于该点时具备的电势能．（D ）把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功. 　[　　］ 2８、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．［］29、如图所示,边长为　０.３ m 的正三角形a ｂｃ,在顶点ａ处有一电荷为10-8 C 的正点电荷，顶点b 处有一电荷为-10－8 C 的负点电荷,则顶点ｃ处的电场强度的大小E 和电势U 为： (=9×10-9 041επＮ m /Ｃ2)(Ａ）　E ＝0,U ＝０． (Ｂ） E ＝1００0 V/m,U ＝0. (Ｃ）Ｅ=10０0　Ｖ／m,U =60０Ｖ. (D ）Ｅ= V/m ，U =60０　V. ［　　］ba　30、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 点处的电场强度的大小和电势为： (A)　E ＝0,． rQU 04επ= (Ｂ） E =0，. RQU 04επ=（C) , ．204r QE επ=rQ U 04επ=(D) ,．［］204r Q E επ=RQU 04επ=３1、有关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电势零点的选用．（D) 电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负. [ C ] 32、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)　　.　(B) ． aQ 034επa Q032επ (C)　．　（D)．　 [ ］aQ06επaQ012επ ３３、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个带电体产生的． (Ａ)　半径为Ｒ的均匀带正电球面. (B) 半径为R 的均匀带正电球体．　(C)　正点电荷. (D) 负点电荷. 　[ ］３4、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个带电体产生的． (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. [　］35、二分之一径为R 的均匀带电球面,带有电荷Q ．若要求该球面上的电势值为零,则无限远处的电势将等于(A)　. (Ｂ) ０．　RQ 0π4ε (C)　．（D ）　∞． RQ0π4ε-[ ］3６、真空中有一点电荷Q ，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．则电场力对q 作功为 (A). (Ｂ）． 24220r r Qq π⋅πεr r Qq 2420επ (C)　． (Ｄ) ０． r r Qqππ204ε[ ]3７、点电荷-q 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．［ ]38、如图所示，边长为a 的等边三角形的三个顶点上,分别放置着三个正的点电荷q 、２q 、３q .若将另一正点电荷Q 从无穷远处移到三角形的中心O 处，外力所作的功为： (A)　. （Ｂ）. aqQ023επaqQ03επ (Ｃ) ．　　(D)　．［］aqQ0233επaqQ032επ39、在已知静电场分布的条件下,任意两点P 1和P 2之间的电势差决定于（Ａ) P １和P ２两点的位置.A3q2　(B) P 1和P 2两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) 试验电荷的电荷大小. [ ］４0、如图所示，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 点出发沿途径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．［ ] 4１、已知某电场的电场线分布情况如图所示．现观测到一负电荷从M 点移到Ｎ点．有人依照这个图作出下列几点结论,其中哪点是正确的? (Ａ) 电场强度ＥM <ＥN . (B ）电势U M ＜U Ｎ． (C)　电势能ＷM <W Ｎ． (D) 电场力的功A >0．［ ] 42、已知某电场的电场线分布情况如图所示．现观测到一负电荷从M 点移到N 点．有人依照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ＵM >U N . (C) 电势能W M ＜W N ． (D ）电场力的功A >0.- [ ］ 4３、在电荷为-Ｑ的点电荷A 的静电场中，将另一电荷为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r １和r 2，如图所示．则移动过程中电场力做的功为 (Ａ)． (B ） . ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π-21114r r Q ε⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π210114r r qQ ε (C). (Ｄ) ［ ]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π-210114r r qQ ε()1204r r qQ -π-ε 44、带有电荷-ｑ的一个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)　． (B)　＋ｑＵ．　dqU- (C) －qU ．　（D). ［］qU 214５、在匀强电场中,将一负电荷从Ａ移到B ,如图所示．则：(A)电场力作正功，负电荷的电势能减少. (B)电场力作正功,负电荷的电势能增加． (C)电场力作负功，负电荷的电势能减少. (D)电场力作负功,负电荷的电势能增加. [ ] 46、图中实线为某电场中的电场线，虚线表示等势(位）面，-q dO U-E由图可看出： (Ａ) E A >ＥB ＞E C ，U A ＞U B ＞U Ｃ. （B) ＥA <E B ＜ＥC ，U A <U B ＜U C ．　 (Ｃ) E A >ＥB >E Ｃ，U A <U B <U C ． (Ｄ) ＥA <E B <ＥC ,U A ＞U B ＞U Ｃ. ［］４7、电子的质量为m e ，电荷为-e ,绕静止的氢原子核(即质子)作半径为r 的匀速率圆周运动，则电子的速率为（A) ． (B) ． k r m ee rm ke e (Ｃ）． (D) .　rm kee 2rm kee 2(式中ｋ=１ / （4πε０) )［]４8、质量均为m ，相距为r 1的两个电子，由静止开始在电力作用下(忽视重力作用)运动至相距为r 2，此时每一个电子的速率为 (A ）． (B ）． ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-21112r r m ke ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-21112r r m ke （Ｃ) . (D) 电场力做的功是两个电子动能和 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-21112r r m k e⎪⎪⎭⎫⎝⎛-2111r r m k e (式中k =１ / (4πε0） ) [ ]49、相距为r 1的两个电子,在重力可忽视的情况下由静止开始运动到相距为ｒ2,从相距r 1到相距ｒ2期间,两电子系统的下列哪一个量是不变的?　（Ａ) 动能总和； (B) 电势能总和； (Ｃ）动量总和； (D) 电相互作用力. ［　]5０、一电偶极子放在均匀电场中,当电偶极矩的方向与场强方向不一致时,其所受的合力和F合力矩为:M　(Ａ）＝0，= 0. (B) = 0，0. F MF M≠ (C) 0，=０．（D) 0，0. ［ ]F ≠MF ≠M≠ 51、真空中有两个点电荷M 、Ｎ，相互间作用力为，当另一点电荷Ｑ移近这两个点电荷F时，Ｍ、Ｎ两点电荷之间的作用力 (A) 大小不变,方向变化. ﻩ(Ｂ)　大小变化，方向不变. (C) 大小和方向都不变． ﻩ(D)　大小和方向都改. [ ]５2、设有一带电油滴，处在带电的水平放置的大平行金属板之间保持稳定,如图所示.若油滴取得了附加的负电荷，为了继续使油滴保持稳定,应采取下面哪个措施？　(Ａ）使两金属板相互接近些.　 (B) 变化两极板上电荷的正负极性． (C ）使油滴离正极板远某些. （D) 减小两板间的电势差．［］-+５3、正方形的两对角上,各置电荷Q ，在其他两对角上各置电荷q ，若Q 所受合力为零，则Q 与q 的大小关系为 (Ａ) Q ＝－2q . （B) Q =-q .22 （C ） Q ＝-４q ． (Ｄ) Ｑ=－2q ．［］54、电荷之比为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,变化Ｂ的位置使B 所受电场力为零时，与AB BC 的比值为　 (A) 5. （Ｂ）　１／５． (C). (D ） 1/. [ ]555５、面积为S 的空气平行板电容器,极板上分别带电量±q ,若不考虑边缘效应，则两极板间的相互作用力为　(A)． (B ）．S q 02εSq 022ε (C ） . （D) ． 2022S q ε202Sq ε［］5６、充了电的平行板电容器两极板(看作很大的平板)间的静电作用力F 与两极板间的电压U 的关系是： (Ａ) F ∝U ． (B) F ∝１／U ． (C ） F ∝1/U 2．（Ｄ) F ∝Ｕ２．［ ]57、有一带正电荷的大导体,欲测其附近P 点处的场强,将一电荷量为q 0 (q 0 >０ )的点电荷放在P 点,如图所示，测得它所受的电场力为F .若电荷量q 0不是足够小,则（A) F / q 0比Ｐ点处场强的数值大. (B) F /　q 0比P 点处场强的数值小． (C) F /　q 0与P 点处场强的数值相等． (D) Ｆ/　q 0与P 点处场强的数值哪个大无法确定． [ ］58、有关高斯定理,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为零． D (B) 高斯面上到处为零，则面内必不存在自由电荷. D （C) 高斯面的通量仅与面内自由电荷有关. D（D) 以上说法都不正确. [］5９、有关静电场中的电位移线，下列说法中,哪一个是正确的? (A) 起自正电荷,止于负电荷,不形成闭合线，不中断. （B ）任何两条电位移线相互平行． (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）电位移线只出目前有电介质的空间．［ ]q P60、两个半径相同的金属球，一为空心,一为实心,把二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. [　]二、填空题（每题４分）6１、静电场中某点的电场强度,其大小和方向与＿_＿____＿_____＿_____＿____＿＿　_______＿___＿＿_____＿__＿＿____＿___＿＿_＿___＿_相同.62、电荷为-5×1０-9 C 的试验电荷放在电场中某点时,受到２0×1０-9 Ｎ的向下的力，则该点的电场强度大小为__＿＿_______＿__＿__＿___，方向__＿____＿＿＿__.６3、静电场场强的叠加原理的内容是:___＿________＿＿_＿___＿_＿______＿_________＿___＿____＿＿_________＿＿___＿__＿_______________＿____＿__＿___＿_____＿___＿____＿＿___＿_＿_＿＿__＿＿_＿__＿________＿_______＿______＿＿_＿_＿＿__．６4、在静电场中,任意作一闭合曲面，通过该闭合曲面的电场强度通量的⎰∙S Ed 值仅取决于 ,而与无关.65、半径为R 的半球面置于场强为的均匀电场中，其对E 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＿＿＿＿_＿＿_＿__＿＿＿＿___. 6６、电荷分别为q 1和q ２的两个点电荷单独在空间各点产生的静电场强分别为和1E ,空间各点总场强为＝＋.目前作一封闭曲面Ｓ，2E E 1E 2E 如图所示,则如下两式分别给出通过Ｓ的电场强度通量＝________＿_＿_＿_＿＿＿＿________＿___,　⎰⋅S E d 1＝____＿_______＿＿____＿＿__＿_＿__＿____.⎰⋅S E d 67、一面积为Ｓ的平面,放在场强为的均匀电场中，已知与平面间的夹角为E E θ(<π／2),则通过该平面的电场强度通量的数值Φｅ＝_______＿__＿____＿_＿____．６8、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=___________＿＿,式中为⎰⋅S S E d E __＿_＿＿_＿_____＿___处的场强．69、二分之一径为R 的均匀带电球面，其电荷面密度为σ.该球面内、外的场强分布为(表示r从球心引出的矢径): ＝____________＿_＿＿______（r ＜Ｒ　）, ()r E ＝_＿＿_＿＿_＿＿__＿______＿___(r ＞R )．　()r E70、二分之一径为R 的“无限长”均匀带电圆柱面，其电荷面密度为σ.该圆柱面内、外场强分布为(表示在垂直于圆柱面的平面上,从轴线处引出的矢径）: r ＝____＿＿____＿_＿＿________(ｒ<R ), ()r E =＿__＿＿_＿___＿___＿＿_＿__＿_(r ＞R ).()r E 71、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、Ｓ2、S 3,则通过这些闭合面的电场强度通量分别是:Φ１＝_＿____＿＿，Φ2＝___＿＿___＿＿_,Φ3＝_________＿72、在静电场中,任意作一闭合曲面，通过该闭合曲面的电场强度通量的⎰∙S E d 值仅取决于　 ,而与无关．73、一闭合面包围着一个电偶极子，则通过此闭合面的电场强度通量Φｅ＝__＿_____＿＿＿＿___＿_．７４、图中曲线表示一个球对称性静电场的电势分布，r 123表示离对称中心的距离.这是___＿______＿_______＿＿_＿__＿＿__________________的电场．75、二分之一径为R 的均匀带电球面,其电荷面密度为σ．若要求无穷远处为电势零点,则该球面上的电势U ＝___＿_＿____＿__＿＿_＿__＿．　7６、电荷分别为ｑ１，q 2,q 3的三个点电荷分别位于同一圆周的三个点上，如图所示．设无穷远处为电势零点，圆半径为Ｒ,则ｂ点处的电势Ｕ＝_____＿__＿__ .77、描述静电场性质的两个基本物理量是＿＿_＿____＿___＿＿;它们的定义式是＿________＿_＿____和_＿__＿____________＿__＿____＿＿__＿_＿__＿_＿_＿_＿_.７8、静电场中某点的电势,其数值等于___＿＿___＿_＿___＿＿＿__________＿__　或 ____＿____＿_＿＿__＿__＿______＿＿___＿_＿＿＿＿___.79、一点电荷q ＝10－９ C,Ａ、Ｂ、C 三点分别距离该点电荷1０ｃm 、20 cm 、3０ cm.若选B 点的电势为零,则Ａ点的电势为_＿＿______＿_＿__,C 点的电势为_______＿_＿_＿_＿__．(真空介电常量ε0＝8.８５×10-12 Ｃ2·N -1·m －2)q 13q８0、电荷为－Q 的点电荷，置于圆心O 处，b 、c 、d为同一圆周上的不一样点,如图所示.现将试验电荷+q 0从图中a 点分别沿ａb 、ac 、ａd 途径移到对应的ｂ、c 、d 各点,设移动过程中电场力所作的功分别用A 1、Ａ2、A 3表示，则三者的大小的关系是__＿＿_____＿______＿___＿_．(填＞，＜，＝)81、如图所示,在一个点电荷的电场中分别作三个电势不一样的等势面A ,B ,Ｃ.已知U Ａ>U Ｂ>U C ,且U Ａ－ＵB =U B －U C ,则相邻两等势面之间的距离的关系是：R B -ＲＡ＿_____ R C －R B . (填＜，=，＞）82、一电荷为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,则此时的电势能W e ＝___＿＿____＿__＿_＿__＿____＿_．83、如图所示，在电荷为ｑ的点电荷的静电场中,将一电荷为q 0的试验电荷从a 点经任意途径移动到ｂ点，外力所作的功A ＝_＿____＿__＿____.84、真空中电荷分别为q １和ｑ2的两个点电荷，当它们相距为r 时,该电荷系统b的相互作用电势能Ｗ＝＿___＿__＿＿_＿__＿__．(设当两个点电荷相距无穷远时电势能为零)　85、在静电场中，一质子（带电荷ｅ=1.６×10-１9 C)沿四分之一的圆弧轨道从A 点移到Ｂ点(如图),电场力作功8．0×10－15 Ｊ．则当质子沿四分之三的圆弧轨道从B 点回到Ａ点时,电场力作功A ＝＿__＿_____＿＿______＿__．设A 点电势为零,则B 点电势U =___＿__________＿_____.８6、静电力作功的特点是_______＿_＿＿___＿______＿_＿____＿_＿__＿_____＿_＿__＿＿　____＿＿_＿__＿＿_＿______＿______＿＿_____,因而静电力属于_＿_＿____＿＿_______力．87、静电场的环路定理的数学表示式为:_________＿________＿＿＿＿．该式的物理意义是:___＿_____＿____＿___＿____＿___＿_________＿＿＿_＿_____＿_＿_____＿＿____＿_＿_＿__＿＿＿＿__＿＿＿__＿_______＿__＿_＿_______＿___＿＿．该定理表白,静电场是_＿_＿＿_　＿__＿__________＿＿＿__＿_＿________场.A８８、一电荷为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，则此时的电势能W ｅ=__＿__＿＿___＿_____＿_______.8９、图示为某静电场的等势面图,在图中画出该电场的电场线. ９０、图中所示以O 为心的各圆弧为静电场的等势（位)线图，已知U 1<U ２＜U 3,在图上画出a 、b 两点的电场强度的方向，并比较它们的大小.E a __＿＿_＿＿＿　E ｂ(填<、＝、＞).91、一质量为m ,电荷为q 的粒子，从电势为U Ａ的Ａ点,在电场力作用下运动到电势为ＵB 的B 点．若粒子抵达B 点时的速率为v B ,则它在A 点时的速率v Ａ=__＿_＿__＿__＿__＿___＿＿＿_＿_____.92、一质量为m 、电荷为q 的小球,在电场力作用下，从电势为U 的a 点,移动到电势为零的b 点．若已知小球在b 点的速率为ｖb ，则小球在a 点的速率ｖaO U U= ___＿＿＿______＿___＿__＿__．９3、一质子和一α粒子进入到同一电场中，二者的加速度之比,a p ∶a α＝＿___＿_＿____＿＿___.　94、带有N 个电子的一个油滴，其质量为m ,电子的电荷大小为ｅ.在重力场中由静止开始下落(重力加速度为g ),下落中穿越一均匀电场区域，欲使油滴在该区域中匀速下落，则电场的方向为____＿__＿__________，大小为___＿＿_＿__＿___．95、在静电场中有一立方形均匀导体,边长为a ．已知立方导体中心O 处的电势为Ｕ0,则立方体顶点A 的电势为＿＿____＿_____. ９６、一孤立带电导体球，其表面处场强的方向__＿___＿____＿表面;当把另一带电体放在这个导体球附近时,该导体球表面处场强的方向＿_＿_____＿_____＿＿＿表面．97、如图所示,将一负电荷从无穷远处移到一个不带电的导体附近，则导体内的电场强度__＿＿＿_＿____＿_＿，导体的电势____＿_____＿＿＿_．（填增大、不变、减小）　9８、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 ' ＝_＿＿______＿＿_____ ．99、一孤立带电导体球，其表面处场强的方向_____＿＿_____表面;当把另一带电体放在这个导体球附近时,该导体球表面处场强的方向_＿＿＿___________＿_表面．10０、A 、B 两个导体球，相距甚远，因此均可当作是孤立的．其中A 球本来带电,B 球不带电,现用一根细长导线将两球连接，则球上分派的电荷与球半径成__＿＿__比.101、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＿_＿_＿__＿___ ．1０2、如图所示，将一负电荷从无穷远处移到一个不带电的导体附近，则导体内的电场强度_＿_____＿__＿___，导体的电势___＿_________＿．(填增大、不变、减小）　103、一金属球壳的内、外半径分别为R 1和R ２,带电荷为Ｑ.在球心处有一电荷为q 的点电荷,则球壳内表面上的电荷面密度 =＿______＿_＿_＿_＿．104、二分之一径为Ｒ的均匀带电导体球壳，带电荷为Q ．球壳内、外均为真空．设无限远处为电势零点，则壳内各点电势Ｕ =________＿_____. 105、一平行板电容器，上极板带正电，下极板带负电，其间布满相对介电常量为εr ＝ 2的各向同性均匀电介质,如图所示．在图上大体画出电介质内任一点P 处自由电荷产生的场强 , 束缚电荷产生的场强和总场强．0E E ' E1０6、两个点电荷在真空中相距d 1 = 7　cm 时的相互作用力与在煤油中相距ｄ2 ＝ 5c ｍ时的相互作用力相等，则煤油的相对介电常量εr =___＿____＿_＿＿_＿__＿＿_.107、如图所示,平行板电容器中充有各向同性均匀电介质.图中画出两组带有箭头的线分别表示电场线、电位移线．则其中（1)为＿＿_________＿＿_____线，(2）为＿＿＿＿__＿___________线.108、一个半径为R 的薄金属球壳,带有电荷q ,壳内布满相对介电常量为εｒ的各向同性均匀电介质．设无穷远处为电势零点，则球壳的电势U = __＿_____＿＿____＿__＿_____＿_＿______．(1)(2)109、一平行板电容器,两板间布满各向同性均匀电介质，已知相对介电常量为εr .若极板上的自由电荷面密度为σ　,则介质中电位移的大小Ｄ＝___________＿,电场强度的大小E =__＿＿______＿_____＿___. １10、一个半径为Ｒ的薄金属球壳,带有电荷q,壳内真空,壳外是无限大的相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质.设无穷远处为电势零点,则球壳的电势Ｕ　=＿__＿__＿______＿__＿_＿＿________.111、一平行板电容器,充电后切断电源，然后使两极板间布满相对介电常量为εr　的各向同性均匀电介质.此时两极板间的电场强度是本来的______＿____＿倍；电场能量是本来的____＿＿__＿＿＿倍. 1１２、一平行板电容器,充电后与电源保持联接，然后使两极板间布满相对介电常量为εｒ的各向同性均匀电介质,这时两极板上的电荷是本来的__＿___倍;电场强度是本来的_________倍；电场能量是本来的__＿______倍.11３、在相对介电常量为εr的各向同性的电介质中,电位移矢量与场强之间的关系是___＿_＿________＿＿＿＿_ .114、分子的正负电荷中心重叠的电介质叫做______＿__＿_＿___　电介质　.在外电场作用下，分子的正负电荷中心发生相对位移，形成＿______＿_______＿＿＿____＿_.1１5、一平行板电容器，两板间布满各向同性均匀电介质，已知相对介电常量为εr ．若极板上的自由电荷面密度为σ，则介质中电位移的大小Ｄ＝_＿__________，电场强度的大小E =___＿_____＿___＿__＿___.１16、一平行板电容器充电后切断电源，若使二极板间距离增加,则二极板间场强＿__________＿＿＿___，电容__＿____＿_＿_____＿____．　(填增大或减小或不变) 117、一个孤立导体，当它带有电荷q而电势为Ｕ时，则定义该导体的电容为C＝___＿___＿_＿_＿__,它是表征导体的__＿_＿＿__＿_______的物理量．1１８、一个孤立导体,当它带有电荷q而电势为U时,则定义该导体的电容为C =___＿＿_＿__＿____，它是表征导体的＿______＿______＿_的物理量.1１9、两个空气电容器1和2，并联后接在电压恒定的直流电源上，如图所示．今有一块各向同性均匀电介质板迟缓地插入电容器1中，则电容器组的总电荷将＿＿____＿___，电容器组储存的电能将_＿________．(填增大,减小或不变）12０、真空中均匀带电的球面和球体，假如二者的半径和总电荷都相等,则带电球面的电场能量W 1与带电球体的电场能量W ２相比,Ｗ1________ Ｗ2 (填＜、＝、>)．三、计算题：(每题10分)121、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.1２2、用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.１23、如图所示，一长为10 c ｍ的均匀带正电细杆，其电荷为１.５×１0-8　C,试求在杆的延长线上距杆的端点5 c ｍ处的P 点的电场强度．（=9×109 N ·ｍ2/C ２ ) 041επ 124、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 =b ｘ , Ｅy =0 ， E z ＝0.常量b ＝100０ N/(C ·m)．试求通过该高斯面的电通量Lq。

静电试题及答案

静电试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 静电场的基本性质是（）A. 保守场B. 非保守场C. 有旋场D. 无旋场答案：A2. 静电感应现象是由于（）A. 电荷的移动B. 电荷的产生C. 电荷的消失D. 电荷的重新分布答案：D3. 两个带电物体之间的静电力遵循（）A. 库仑定律B. 欧姆定律C. 牛顿第三定律D. 热力学第一定律答案：A4. 静电场中的电场线（）A. 可以相交B. 不可以相交C. 可以是曲线D. 可以是直线答案：B5. 静电屏蔽是指（）A. 屏蔽静电场B. 屏蔽磁场C. 屏蔽重力场D. 屏蔽电磁场答案：A二、填空题（每题2分，共10分）1. 电荷的守恒定律表明，在一个封闭系统中，电荷的总量是______的。

答案：守恒2. 静电场中，电场强度的方向是正电荷受到的电场力的______方向。

答案：相同3. 静电场中，电势差的定义是单位正电荷从一点移动到另一点时，电场力做的功与该电荷量的比值，其单位是______。

答案：伏特4. 静电场中，电场线从正电荷出发，终止于______电荷。

答案：负5. 静电场中的电场力做功与路径______，只与初末位置有关。

答案：无关三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述静电场的形成过程。

答案：静电场的形成过程是当物体带有电荷时，电荷周围的空间会产生电场，这种电场称为静电场。

电荷的存在使得其周围的电场强度和电势分布发生变化，从而形成了静电场。

2. 静电感应现象是如何产生的？答案：静电感应现象产生于一个带电物体靠近一个中性物体时，带电物体的电场作用于中性物体，使得中性物体内部的电荷重新分布，产生感应电荷，从而在中性物体两端形成电势差。

3. 静电屏蔽的原理是什么？答案：静电屏蔽的原理是利用导体内部的自由电子在电场作用下重新分布，使得导体内部的电场强度为零，从而实现对外部电场的屏蔽。

4. 静电场的电场线和电势线有何不同？答案：静电场的电场线表示电场强度的方向和大小，电场线越密集，电场强度越大。

大学物理静电场答案

大学物理静电场答案【篇一：大学物理静电场试题库】txt>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e?fq0确定，其中q0为试验电荷的电荷量，q0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试判断下r1,r2,所带静电荷为零a,b为球壳内外两点，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）列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a 5、如图所示，一个点电荷q位于立方体一顶点a上，则通过abcdq6?0q12?0q24?0q36?0a b cd6、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 2?r2e b22?re c ?red212?re27、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?（??0c?m?2），在如图所示的a、b、c三处的电场强度分别为（d） a 0,8、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（a为常数）的非均匀带电球体 d半径为r的、电荷体密度为??a/r（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u0和b皆为常量)：(c)??,0,0 b 0,?2?,0,0c?2?0?0?0,?,?d??0,0,??010、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）ee or r orrorror r(a)(b) (c)(d)11、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。

大学物理-静电场(一)(带答案)

一、库仑定律和电场力1.关于摩擦一物体后，物体呈现正电性的一种解释是：在摩擦过程中，[ ]A.物体获得了中子。

B.物体获得了质子。

C.物体失去了电子。

D.物体失去了中子。

【答案】：C2.两条平行的无限长直均匀带电线，相距为d，线电荷密度分别为±λ，若已知一无限长均匀带电直线的场强分布为λ2πε0r方向垂直于带电直线，则其中一带电直线上的单位长度电荷受到另一带电直线的静电作用力大小为[ ]A.λ24πε0d2B.λ24πε0dC.λ22πε0d2D.λ22πε0d【答案】：D3.关于电荷与电场，有下列几种说法，其中正确的是［］A.点电荷的附近空间一定存在电场；B.电荷间的相互作用与电场无关；C.若电荷在电场中某点受到的电场力很大，则表明该点的电场强度一定很大；D.在某一点电荷附近的任一点，若没放试验电荷，则该点的电场强度为零。

【答案】：A4. 两个静止不动的点电荷的带电总量为2q，为使它们间的排斥力最大，各自所带的电荷量分别为［］A.q2,3q 2B.q3,5q 3C.q,qD.−q2,5q 2【答案】：C5.关于电场力和电场强度，有下列几种说法，其中正确的是［］A.静电场的库仑力的叠加原理和电场强度的叠加原理彼此独立、没有联系；B.两静止点电荷之间的相互作用力遵守牛顿第三定律；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。

【答案】：B6.—点电荷对放在相距d处的另一个点电荷的作用力为F，若两点电荷之间的距离减小一半，此时它们之间的静电力为[ ]A.4FB.2FC.0.5FD.0.25F【答案】：A7.如图所示为一竖直放置的无穷大平板，其上均匀分布着面电荷密度为σ的正电荷，周围激发的电场强度大小为σ2ε0，方向沿水平方向向外且垂直于平板。

在其附近有一水平放置的、长度为l的均匀带电直线，直线与平板垂直，其线电荷密度为λ，则该带电直线所受到的电场力大小为[ ]A.σλ2πε0ln lB.σλ2ε0ln lC.σλl2πε0D.σλl2ε0【答案】：D8.质量为m、电荷为-e的电子以圆轨道绕静止的氢原子核旋转，其轨道半径为r，旋转频率为γ，动能为E，则下列几种关系中正确的是［］A.E=e8πε0rB.γ2=32ε02E3me4C.E=e 24πε0rD.γ2=32ε0E3me2【答案】：B9.电偶极子在非均匀电场中的运动状态[ ]A.只可能有转动运动；B.不可能有转动运动；C.只可能有平动运动；D.既可能有转动运动，也可能有平动运动。

大学物理第5章静电学试题及答案.docx

第5章静电学一、选择题1. 关于真空中两个点电荷间的库仑力[](A)是一对作用力和反作用力(B) 与点电荷的电量成正比，电量大的电荷受力大，电量小的电荷受力小 (C) 当第三个电荷移近它们时，力的大小方向一定会发生变化 (D) 只有在两点电荷相对静止吋，才能用库仑定律计算2. 将某电荷Q 分成q 和(0-q)两部分，并使两部分离开一定距离，则它们之间的库仑力为最大的条件是3. 正方形的两对角处，各置点电荷Q,其余两角处各置点电荷q, 若某一 0所受合力为零，则0与g 的关系为 [](A)0=—2.也 (B)Q=2.切(C)Q=~2q (D)0=2g4. 两点电荷间的距离为d 时，其相互作用力为F ・当它们间的距T5-1-3国离增大到2〃时，其相互作用力变为FF —(D)—245. 关于静电场，下列说法中正确的是[] (A) 电场和检验电荷同时存在，同时消失(B) 由E 二F/g 知，电场强度与检验电荷电量成反比 (C) 电场的存在与否与检验电荷无关 (D) 电场是检验电荷与源电荷共同产生的 __ F6. 电场强度定义式E 二—的适用范围是q[](A)点电荷产生的场(B)静电场 (C)匀强电场(D)任何电场[](A)(B)g 二—°2(C) q = -^ (D)g 二—°4816[](A) 2F (B) 4F (C)7.由场强的定义式E —可知q[](A)E与F成正比,F越大E越大(B)E与g成反比,g越大E越小一一—e(C) E的方向与F的方向一致(D) E的大小可由尸/ g确定8.关于电场强度，以下说法中正确的是[](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)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)场强方向可由E = F/q定出，其中q可正，可负(D)以上说法全不正确9.关于电场线，下列叙述中错误的是[](A)电场线出发于正电荷，终止于负电荷(B)除电荷所在处外，电场线不能相交(C)某点附近的电场线密度代表了该点场强的大小(D)每条电场线都代表了正的点电荷在电场中的运动轨迹10.关于电场线，以下说法屮正确的是[](A)电场线一定是电荷在电场力作用下运动的轨迹(B)电场线上各点的电势相等(C)电场线上各点的电场强度相等(D)电场线上各点的切线方向一定是处于各点的点电荷在电场力作用下运动的加速度方向11.在静电场屮，电场线为平行直线的区域内[](A)电场相同，电势不同(B)电场不同，电势相同(C)电场不同，电势不同(D)电场相同，电势相同12.一个带电体要能够被看成点电荷,必须是[](A)其线度很小(B)其线度与它到场点的距离相比足够小(C)其带电量很小(D)其线度及带电量都很小qr13. ______________________ 电场强度计算式E " 4兀0。

高考物理《静电场》综合复习练习题(含答案)

高考物理《静电场》综合复习练习题（含答案）一、单选题1．两个等量异种点电荷位于x 轴上，相对原点对称分布，正确描述电势ϕ随位置x 变化规律的是图（）A ．B ．C ．D ． 2．如图所示，在xOy 平面内有一个以O 为圆心、半径R =0.1m 的圆，P 为圆周上的一点，O 、P 两点连线与x 轴正方向的夹角为θ。

若空间存在沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小100V/mE =，则O 、P 两点的电势差可表示为（）A ．10sin (V)OP U θ=-B ．10sin (V)OP U θ=C ．10cos (V)OP U θ=-D ．10cos (V)OP U θ=3．如图所示，M 、N 是平行板电容器的两个极板，0R 为定值电阻，1R 、2R 为可调电阻，用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键S ，小球静止时受到悬线的拉力为F ．调节1R 、2R ，关于F 的大小判断正确的是A．保持1R不变，缓慢增大2R时，F将变大B．保持1R不变，缓慢增大2R时，F将变小C．保持2R不变，缓慢增大1R时，F将变大D．保持2R不变，缓慢增大1R时，F将变小4．如图所示，匀强电场中有a、b、c三点．在以它们为顶点的三角形中，∠a=30°、∠c=90°,电场方向与三角形所在平面平行．已知a、b和c点的电势分别为(23)-V、(23)+V和2 V．该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为A．(23)-V、(23)+V B．0 V、4 VC．43(2)3-V、43(2)3-D．0 V、3V5．静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器．某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线ab为该收尘板的横截面．工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上．若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)A ．B ．C ．D ．6．如图，四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四条长边a 、b 、c 、d 上。

大学物理静电场习题答案

第12章静电场P35．12．3 如图所示，在直角三角形ABCD 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 ，试求C 点的场强．[解答]根据点电荷的场强大小的公式22014q qE k r r ==πε，其中1/(4πε0) = k = 9.0×109N·m 2·C -2．点电荷q 1在C 点产生的场强大小为112014q E AC =πε 994-1221.810910 1.810(N C )(310)--⨯=⨯⨯=⨯⋅⨯，方向向下．点电荷q 2在C 点产生的场强大小为2220||14q E BC =πε994-1224.810910 2.710(N C )(410)--⨯=⨯⨯=⨯⋅⨯，方向向右．C 处的总场强大小为E =44-110 3.24510(N C )==⨯⋅，总场强与分场强E 2的夹角为12arctan33.69E E ==︒θ．12．4 半径为R 的一段圆弧，圆心角为60°，一半均匀带正电，另一半均匀带负电，其电线密度分别为+λ和-λ，求圆心处的场强．[解答]在带正电的圆弧上取一弧元 d s = R d θ，电荷元为d q = λd s ，在O 点产生的场强大小为220001d 1d d d 444q s E R R R λλθπεπεπε===，场强的分量为d E x = d E cos θ，d E y = d E sin θ．对于带负电的圆弧，同样可得在O 点的场强的两个分量．由于弧形是对称的，x 方向的合场强为零，总场强沿着y 轴正方向，大小为2d sin y LE E E ==⎰θ/6/60000sin d (cos )22R R==-⎰ππλλθθθπεπε0(1)22R=-λπε．12．5 均匀带电细棒，棒长a = 20cm ，电荷线密度为λ = 3×10-8C·m -1，求：（1）棒的延长线上与棒的近端d 1 = 8cm 处的场强；（2）棒的垂直平分线上与棒的中点相距d 2 = 8cm 处的场强．[解答]（1）建立坐标系，其中L = a /2 = 0.1(m)，x = L+d 1 = 0.18(m)．在细棒上取一线元d l ，所带的电量为d q = λd l ，根据点电荷的场强公式，电荷元在P 1点产图13.1生的场强的大小为1220d d d 4()q lE k r x l ==-λπε场强的方向沿x 轴正向．因此P 1点的总场强大小通过积分得120d 4()L L l E x l λπε-=-⎰014LLx lλπε-=-011()4x L x Lλπε=--+ 220124L x L λπε=-． ①将数值代入公式得P 1点的场强为8912220.13109100.180.1E -⨯⨯⨯=⨯⨯- = 2.41×103(N·C -1)，方向沿着x 轴正向．（2）建立坐标系，y = d 2．在细棒上取一线元d l ，所带的电量为 d q = λd l ，在棒的垂直平分线上的P 2点产生的场强的大小为2220d d d 4q lE kr r λπε==，由于棒是对称的，x 方向的合场强为零，y 分量为 d E y = d E 2sin θ．由图可知：r = d 2/sin θ，l = d 2cot θ，所以 d l = -d 2d θ/sin 2θ，因此 02d sin d 4y E d λθθπε-=，总场强大小为02sin d 4Ly l LE d λθθπε=--=⎰02cos 4Ll Ld λθπε=-=LL=-==． ②将数值代入公式得P 2点的场强为89221/220.13109100.08(0.080.1)y E -⨯⨯⨯=⨯⨯+= 5.27×103(N·C -1)．方向沿着y 轴正向．[讨论]（1）由于L = a /2，x = L+d 1，代入①式，化简得1011011144/1a E d d a d d a λλπεπε==++，保持d 1不变，当a →∞时，可得1014E d λπε→， ③这就是半无限长带电直线在相距为d 1的延长线上产生的场强大小．（2）由②式得y E ==，当a →∞时，得 022y E d λπε→， ④这就是无限长带电直线在线外产生的场强公式．如果d 1=d 2，则有大小关系E y = 2E 1．12．6 一均匀带电无限长细棒被弯成如图所示的对称形状，试问θ为何值时，圆心O 点处的场强为零．[解答]设电荷线密度为λ，先计算圆弧的电荷在圆心产生的场强．在圆弧上取一弧元 d s =R d φ，所带的电量为d q = λd s ，在圆心处产生的场强的大小为2200d d d d 44q s E kr R Rλλϕπεπε===，由于弧是对称的，场强只剩x 分量，取x 轴方向为正，场强为d E x = -d E cos φ．总场强为2/20/2cos d 4x E R πθθλϕϕπε--=⎰2/20/2sin 4Rπθθλϕπε--=0sin 22R λθπε=，方向沿着x 轴正向．再计算两根半无限长带电直线在圆心产生的场强．根据上一题的公式③可得半无限长带电直线在延长上O 点产生的场强大小为`04E Rλπε=，由于两根半无限长带电直线对称放置，它们在O 点产生的合场强为``02coscos 222x E E R θλθπε==，方向沿着x 轴负向．当O 点合场强为零时，必有`x x E E =，可得 tan θ/2 = 1，因此 θ/2 = π/4，所以 θ = π/2．12．7 一宽为b 的无限长均匀带电平面薄板，其电荷密度为σ，如图所示．试求：（1）平板所在平面内，距薄板边缘为a处的场强．（2）通过薄板几何中心的垂直线上与薄板距离为d 处的场强．[解答]（1）建立坐标系．在平面薄板上取一宽度为d x 的带电直线，电荷的线密度为d λ = σd x ，根据直线带电线的场强公式02E rλπε=，得带电直线在P 点产生的场强为00d d d 22(/2)xE rb a x λσπεπε==+-，其方向沿x 轴正向．由于每条无限长直线在P 点的产生的场强方向相同，所以总场强为/20/21d 2/2b b E x b a x σπε-=+-⎰ /20/2ln(/2)2b b b a x σπε--=+-0ln(1)2baσπε=+． ①图13.4图13.5.场强方向沿x 轴正向．（2）为了便于观察，将薄板旋转建立坐标系．仍然在平面薄板上取一宽度为d x 的带电直线，电荷的线密度仍然为d λ = σd x ，带电直线在Q 点产生的场强为221/200d d d 22()xE rb x λσπεπε==+，沿z 轴方向的分量为221/20cos d d d cos 2()z xE E b x σθθπε==+，设x = d tan θ，则d x = d d θ/cos 2θ，因此d d cos d 2z E E σθθπε==积分得arctan(/2)0arctan(/2)d 2b d z b d E σθπε-=⎰ 0arctan()2bdσπε=． ② 场强方向沿z 轴正向．[讨论]（1）薄板单位长度上电荷为λ = σb ，①式的场强可化为0ln(1/)2/b a E a b aλπε+=，当b →0时，薄板就变成一根直线，应用罗必塔法则或泰勒展开式，场强公式变为02E aλπε→， ③ 这正是带电直线的场强公式．（2）②也可以化为0arctan(/2)2/2z b d E d b dλπε=，当b →0时，薄板就变成一根直线，应用罗必塔法则或泰勒展开式，场强公式变为02z E dλπε→，这也是带电直线的场强公式．当b →∞时，可得2z E σε→， ④ 这是无限大带电平面所产生的场强公式．12．8 （1）点电荷q 位于一个边长为a 的立方体中心，试求在该点电荷电场中穿过立方体一面的电通量是多少？（2）如果将该场源点电荷移到立方体的的一个角上，这时通过立方体各面的电通量是多少？[解答]点电荷产生的电通量为Φe = q/ε0．（1）当点电荷放在中心时，电通量要穿过6个面，通过每一面的电通量为Φ1 = Φe /6 = q /6ε0．（2）当点电荷放在一个顶角时，电通量要穿过8个卦限，立方体的3个面在一个卦限中，通过每个面的电通量为Φ1 = Φe /24 = q /24ε0；立方体的另外3个面的法向与电力线垂直，通过每个面的电通量为零．12．9 面电荷密度为σ的均匀无限大带电平板，以平板上的一点O 为中心，R 为半径作一半球面，如图所示．求通过此半球面的电通量．[解答]设想在平板下面补一个半球面，与上面的半球面合成一个球面．球面内包含的电荷为q = πR 2σ，通过球面的电通量为图13.7Φe = q /ε0，通过半球面的电通量为Φ`e = Φe /2 = πR 2σ/2ε0．12．10 两无限长同轴圆柱面，半径分别为R 1和R 2(R 1 > R 2)，带有等量异号电荷，单位长度的电量为λ和-λ，求（1）r < R 1；（2） R 1 < r < R 2；（3）r > R 2处各点的场强．[解答]由于电荷分布具有轴对称性，所以电场分布也具有轴对称性．（1）在内圆柱面内做一同轴圆柱形高斯面，由于高斯内没有电荷，所以E = 0，（r < R 1）．（2）在两个圆柱之间做一长度为l ，半径为r 的同轴圆柱形高斯面，高斯面内包含的电荷为 q = λl ，穿过高斯面的电通量为d d 2e SSE S E rl Φπ=⋅==⎰⎰E S Ñ，根据高斯定理Φe = q /ε0，所以02E rλπε=， (R 1 < r < R 2)．（3）在外圆柱面之外做一同轴圆柱形高斯面，由于高斯内电荷的代数和为零，所以E = 0，（r > R 2）．12．11 一厚度为d 的均匀带电无限大平板，电荷体密度为ρ，求板内外各点的场强．[解答]方法一：高斯定理法．（1）由于平板具有面对称性，因此产生的场强的方向与平板垂直且对称于中心面：E = E`．在板内取一底面积为S ，高为2r 的圆柱面作为高斯面，场强与上下两表面的法线方向平等而与侧面垂直，通过高斯面的电通量为d e SΦ=⋅⎰E S2d d d S S S =⋅+⋅+⋅⎰⎰⎰E S E S E S 1`02ES E S ES =++=，高斯面内的体积为 V = 2rS ，包含的电量为 q =ρV = 2ρrS ，根据高斯定理 Φe = q/ε0，可得场强为 E = ρr/ε0，(0≦r ≦d /2)．①（2）穿过平板作一底面积为S ，高为2r 的圆柱形高斯面，通过高斯面的电通量仍为 Φe = 2ES ，高斯面在板内的体积为V = Sd ，包含的电量为 q =ρV = ρSd ，根据高斯定理 Φe = q/ε0，可得场强为 E = ρd /2ε0，(r ≧d /2)． ②方法二：场强叠加法．（1）由于平板的可视很多薄板叠而成的，以r 为界，下面平板产生的场强方向向上，上面平板产生的场强方向向下．在下面板中取一薄层d y ，面电荷密度为d σ = ρd y ，产生的场强为 d E 1 = d σ/2ε0，积分得100/2d ()222rd y dE r ρρεε-==+⎰，③ 同理，上面板产生的场强为/2200d ()222d ry d E r ρρεε==-⎰，④ r 处的总场强为E = E 1-E 2 = ρr/ε0．（2）在公式③和④中，令r = d /2，得E 2 = 0、E = E 1 = ρd /2ε0，E 就是平板表面的场强．平板外的场强是无数个无限薄的带电平板产生的电场叠加的结果，是均强电场，方向与平板垂直，大小等于平板表面的场强，也能得出②式．12.1212．13 一半径为R 的均匀带电球体内的电荷体密度为ρ，若在球内挖去一块半径为R`<R的小球体，如图所示，试求两球心O 与O`处的电场强度，并证明小球空腔内的电场为均强电场．[解答]挖去一块小球体，相当于在该处填充一块电荷体密度为-ρ的小球体，因此，空间任何一点的场强是两个球体产生的场强的叠加．对于一个半径为R ，电荷体密度为ρ的球体来说，当场点P 在球内时，过P 点作一半径为r 的同心球形高斯面，根据高斯定理可得方程2301443E r r ππρε=P 点场强大小为3E r ρε=．当场点P 在球外时，过P 点作一半径为r 的同心球形高斯面，根据高斯定理可得方程2301443E r R ππρε=P 点场强大小为3203R E rρε=． O 点在大球体中心、小球体之外．大球体在O 点产生的场强为零，小球在O 点产生的场强大小为320`3O R E aρε=，方向由O 指向O `．O`点在小球体中心、大球体之内．小球体在O`点产生的场强为零，大球在O 点产生的场强大小为`03O E a ρε=，方向也由O 指向O `．[证明]在小球内任一点P ，大球和小球产生的场强大小分别为 03r E r ρε=， `0`3r E r ρε=，方向如图所示．设两场强之间的夹角为θ，合场强的平方为222``2cos r r r r E E E E E θ=++2220()(`2`cos )3r r rr ρθε=++，根据余弦定理得222`2`c o s ()a r rr r πθ=+--，所以 03E a ρε=，可见：空腔内任意点的电场是一个常量．还可以证明：场强的方向沿着O 到O `的方向．因此空腔内的电场为匀强电场．12．14 如图所示，在A 、B 两点处放有电量分别为+q 和-q 的点电荷，AB 间距离为2R ，现将另一正试验电荷q 0从O 点经过半圆弧路径移到C点，求移动过程中电场力所做的功．[解答]正负电荷在O 点的电势的和为零：U O = 0；图13.10图13.11在C 点产生的电势为0004346C q q q U RRRπεπεπε--=+=，电场力将正电荷q 0从O 移到C 所做的功为W = q 0U OD = q 0(U O -U D ) = q 0q /6πε0R ．12．15 真空中有两块相互平行的无限大均匀带电平面A 和B ．A 平面的电荷面密度为2σ，B 平面的电荷面密度为σ，两面间的距离为d ．当点电荷q 从A 面移到B 面时，电场力做的功为多少？[解答]两平面产生的电场强度大小分别为E A = 2σ/2ε0 = σ/ε0，E B = σ/2ε0，两平面在它们之间产生的场强方向相反，因此，总场强大小为E = E A - E B = σ/2ε0，方向由A 平面指向B 平面．两平面间的电势差为U = Ed = σd /2ε0，当点电荷q 从A 面移到B 面时，电场力做的功为W = qU = qσd /2ε0．12．16 一半径为R 的均匀带电球面，带电量为Q ．若规定该球面上电势值为零，则无限远处的电势为多少？[解答]带电球面在外部产生的场强为204Q E rπε=，由于d d R RRU U E r ∞∞∞-=⋅=⎰⎰E l200d 44RR QQr r r πεπε∞∞-==⎰04Q Rπε=，当U R = 0时，04Q U Rπε∞=-．12．17 电荷Q 均匀地分布在半径为R 的球体内，试证明离球心r （r <R ）处的电势为2230(3)8Q R r U Rπε-=． [证明]球的体积为343V R π=，电荷的体密度为 334Q QV R ρπ==．利用13．10题的方法可求球内外的电场强度大小为30034QE r r R ρεπε==，（r ≦R ）； 204Q E rπε=，（r ≧R ）．取无穷远处的电势为零，则r 处的电势为d d d RrrRU E r E r ∞∞=⋅=+⎰⎰⎰E l3200d d 44RrRQ Qr r r R r πεπε∞=+⎰⎰230084R rRQQ rRrπεπε∞-=+22300()84Q Q R r RRπεπε=-+2230(3)8Q R r Rπε-=． 12．18 在y = -b 和y = b 两个“无限大”平面间均匀充满电荷，电荷体密度为ρ，其他地方无电荷．（1）求此带电系统的电场分布，画E-y 图；（2）以y = 0作为零电势面，求电势分布，画E-y 图．[解答]平板电荷产生的场强的方向与平板垂直且对称于中心面：E = E`，但方向相反．（1）在板内取一底面积为S ，高为2y 的圆柱面作为高斯面，场强与上下两表面的法线方向平等而与侧面垂直，通过高斯面的电通量为d e SΦ=⋅⎰E Sd d d 2S S S ES =⋅+⋅+⋅=⎰⎰⎰E S E S E S 12．高斯面内的体积为 V = 2yS ，包含的电量为 q = ρV = 2ρSy ，根据高斯定理 Φe = q/ε0，可得场强为 E = ρy/ε0， (-b ≦y ≦b )．穿过平板作一底面积为S ，高为2y 的圆柱形高斯面，通过高斯面的电通量仍为地Φe = 2ES ，高斯面在板内的体积为 V = S 2b ，包含的电量为 q = ρV = ρS 2b ，根据高斯定理 Φe = q/ε0，可得场强为 E = ρb/ε0， (b ≦y )；E = -ρb/ε0， (y ≦-b )．E-y 图如左图所示．（2）对于平面之间的点，电势为d d yU y ρε=-⋅=-⎰⎰E l 202y C ρε=-+，在y = 0处U = 0，所以C = 0，因此电势为22y U ρε=-，(-b ≦y ≦b )．这是一条开口向下的抛物线．当y ≧b 时，电势为d d nqbnqbU y y C εε=-⋅=-=-+⎰⎰E l ，在y = b 处U = -ρb 2/2ε0，所以C = ρb 2/2ε0，因此电势为2002b b U y ρρεε=-+，(b ≦y )．当y ≦-b 时，电势为00d d b bU y y C ρρεε=-⋅==+⎰⎰E l ，在y = -b 处U = -ρb 2/2ε0，所以C = ρd 2/2ε0，因此电势为2002b b U y ρρεε=+，两个公式综合得200||2b b U y ρρεε=-+，(|y |≧d )．这是两条直线．U-y 图如右图所示．U-y 图的斜率就形成E-y 图，在y = ±b 点，电场强度是连续的，因此，在U-y 图中两条直线与抛物线在y = ±b 点相切．[注意]根据电场求电势时，如果无法确定零势点，可不加积分的上下限，但是要在积分之后加一个积分常量．根据其他关系确定常量，就能求出电势，不过，线积分前面要加一个负号，即d U =-⋅⎰E l这是因为积分的起点位置是积分下限．12．19 两块“无限大”平行带电板如图所示，A 板带正电，B 板带负电并接地（地的电势为零），设A 和B 两板相隔5.0cm ，板上各带电荷σ=3.3×10-6C·m -2，求：（1）在两板之间离A板1.0cm 处P 点的电势；（2）A 板的电势．[解答]两板之间的电场强度为E=σ/ε0，方向从A 指向B ．以B 板为原点建立坐标系，则r B = 0，r P = -0.04m ，r A = -0.05m ．（1）P 点和B 板间的电势差为d d BBPPr r P B r r U U E r -=⋅=⎰⎰E l()B P r r σε=-，由于U B = 0，所以P 点的电势为6123.3100.048.8410P U --⨯=⨯⨯=1.493×104(V)．（2）同理可得A 板的电势为()A B A U r r σε=-=1.866×104(V)．12．20 电量q 均匀分布在长为2L 的细直线上，试求：（1）带电直线延长线上离中点为r 处的电势；（2）带电直线中垂线上离中点为r 处的电势；（3）由电势梯度算出上述两点的场强． [解答]电荷的线密度为λ = q/2L ．（1）建立坐标系，在细线上取一线元d l ，所带的电量为d q = λd l ，根据点电荷的电势公式，它在P 1点产生的电势为101d d 4lU r lλπε=-总电势为10d 4L L l U r lλπε-=-⎰ 0ln()4Ll Lr l λπε=--=-0ln8q r LLr Lπε+=-．（2）建立坐标系，在细线上取一线元d l ，所带的电量为d q = λd l ，在线的垂直平分线上的P 2点产生的电势为2221/20d d 4()lU r l λπε=+，积分得2221/201d 4()LLU l r l λπε-=+⎰)4Ll Ll λπε=-=0ln8q Lπε=0ln4q LLrπε=．（3）P 1点的场强大小为11U E r∂=-∂ 011()8qL r L r L πε=--+22014qr L πε=-， ①方向沿着x 轴正向．P 2点的场强为22U E r∂=-∂01[4qL r πε==， ②方向沿着y 轴正向．[讨论]习题13．3的解答已经计算了带电线的延长线上的场强为1220124L E x L λπε=-，由于2L λ = q ，取x = r ，就得公式①．（2）习题13．3的解答还计算了中垂线上的场强为y E =取d 2 = r ，可得公式②．由此可见，电场强度可用场强叠加原理计算，也可以用电势的关系计算．12．21 如图所示，一个均匀带电，内、外半径分别为R 1和R 2的均匀带电球壳，所带电荷体密度为ρ，试计算：（1）A ，B 两点的电势；（2）利用电势梯度求A ，B 两点的场强．[解答]（1）A 点在球壳的空腔内，空腔内的电势处处相等，因此A 点的电势就等于球心O 点的电势．在半径为r 的球壳处取一厚度为d r 的薄壳，其体积为d V = 4πr 2d r ，包含的电量为 d q = ρd V = 4πρr 2d r ，在球心处产生的电势为00d d d 4O q U r r rρπεε==，球心处的总电势为2122210d ()2R O R U r r R R ρρεε==-⎰，这就是A 点的电势U A ．过B 点作一球面，B 的点电势是球面外的电荷和球面内的电荷共同产生的．球面外的电荷在B 点产生的电势就等于这些电荷在球心处产生的电势，根据上面的推导可得22120()2B U R r ρε=-．球面内的电荷在B 点产生的电势等于这些电荷集中在球心处在B 点产生的电势．球壳在球面内的体积为3314()3B V r R π=-，包含的电量为 Q = ρV ，这些电荷集中在球心时在B 点产生的电势为332100()43B BBQ U r R r r ρπεε==-． B 点的电势为U B = U 1 + U 2322120(32)6B BR R r r ρε=--．（2）A 点的场强为0AA AU E r ∂=-=∂． B 点的场强为3120()3B B B B BU R E r r r ρε∂=-=-∂．图13.18[讨论] 过空腔中A 点作一半径为r 的同心球形高斯面，由于面内没有电荷，根据高斯定理，可得空腔中A 点场强为E = 0， (r ≦R 1)．过球壳中B 点作一半径为r 的同心球形高斯面，面内球壳的体积为3314()3V r R π=-，包含的电量为 q = ρV ，根据高斯定理得方程 4πr 2E = q/ε0，可得B 点的场强为3120()3R E r rρε=-， (R 1≦r ≦R 2)．这两个结果与上面计算的结果相同．在球壳外面作一半径为r 的同心球形高斯面，面内球壳的体积为33214()3V R R π=-，包含的电量为 q = ρV ，根据高斯定理得可得球壳外的场强为33212200()43R R qE r rρπεε-==，(R 2≦r )． A 点的电势为d d AAA r r U E r ∞∞=⋅=⎰⎰E l12131200d ()d 3AR R r RR r r r r ρε=+-⎰⎰2332120()d 3RR R r r ρε∞-+⎰ 22210()2R R ρε=-． B 点的电势为d d BBB r r U E r ∞∞=⋅=⎰⎰E l23120()d 3BR rR r r r ρε=-⎰2332120()d 3R R R r r ρε∞-+⎰ 322120(32)6B BR R r r ρε=--．A 和B 点的电势与前面计算的结果相同．12．21 （1）设地球表面附近的场强约为200V·m -1，方向指向地球中心，试求地球所带有的总电量．（2）在离地面1400m 高处，场强降为20V·m -1，方向仍指向地球中心，试计算在1400m 下大气层里的平均电荷密度．[解答]地球的平均半径为R =6.371×106m ．（1）将地球当作导体，电荷分布在地球表面，由于场强方向指向地面，所以地球带负量．根据公式 E = -σ/ε0，电荷面密度为 σ = -ε0E ；地球表面积为 S = 4πR 2，地球所带有的总电量为Q = σS = -4πε0R 2E = -R 2E /k ，k 是静电力常量，因此电量为629(6.37110)200910Q ⨯⨯=-⨯=-9.02×105(C)．（2）在离地面高为h = 1400m 的球面内的电量为2()``R h E Q k+=-=-0.9×105(C)，大气层中的电荷为q = Q - Q` = 8.12×105(C)．由于大气层的厚度远小于地球的半径，其体积约为V = 4πR 2h = 0.714×1018(m 3)，平均电荷密度为ρ = q /V = 1.137×10-12(C·m -3)．。

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A(上)静电学部分习题解答A

静电学部分习题解答第11次课（上）1、解：由库仑定律：122014q q F r r πε=代入数据，求得库仑力大小： 3.78N F=2、解：取线元d x ,其电量d q 在P 点场强大小为:2011d d 4()2=+-P xE l d x λπε2011d d d cos 04()2==+-Px P xE E l d x λπε()23220011111() 2.4110N/C 44()2-==-=⨯++-⎰l Px l dx E l d l d d x λλπεπε3、解：建立如图坐标；取线元：22300d d d 44q QE l R R πεπε==由对称性： 0x E =()d d sin yyE E y y E E E πθ==+⎰⎰d d l R θ=222200sin d 42y Q QE RRπθθπεπε=-=-⎰2202y Q E E j j R πε==-4、解：()()2200d d d d d 4242q q x x F L x x L x x λλπεπε''==''+-+-()()2200d d d d d d cos04242x q q x x F F L x x L x x λλπεπε''===''+-+-()22200d 4d ln 4342L Lx xF x L x x λλπεπε'=='+-⎰⎰()204ln N 43x F F i i λπε⎛⎫== ⎪⎝⎭第12次课（上）1、解：具有面对称性，作闭合圆柱面为高斯面。

e S E dS Φ=⋅⎰⎰=⋅+⋅+⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰12侧S S S E dS E dS E dS1200/ES ES S σε=++=02S ES σε=02E σε∴=方向如图所示。

2、解：过A 板作闭合圆柱面为高斯面e S E dS Φ=⋅⎰⎰=⋅+⋅+⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰12侧S S S E dS E dS E dS=+=02010cos 0cos180/3A E S E S S σε0023A Eεσ=-同理，过B 板作闭合圆柱面为高斯面e S E dS Φ=⋅⎰⎰=⋅+⋅+⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰12侧S S S E dS E dS E dS=+=01020cos 0cos 0/3B E S E S S σε0043B E εσ=3、解：取同心球面为高斯面由高斯定理：()2402240004d 1144d ⎧'''=⎪=⋅===⎨⎪'''=⎩⎰∑⎰⎰⎰r e i Rs S kr r r k r r RE dS E r q kr r r k R r RπππεεππΦ0430 4 4 krr r R E kR r r Rrεε⎧⎪⎪=⎨⎪⎪⎩4、解：取同轴圆柱形高斯面, 由高斯定理：()()1120020 112 ⎧⎪=⋅===⎨⎪+-⎩∑⎰⎰e i s S r R E dS E rl q l R r R l l R rπλεελλΦ1122020 20 r R E r R r R r R r λπε⎧⎪⎪=⎨⎪⎪⎩第13、14次课（上）1、解：由点电荷电势公式及电势叠加原理：2、解：由高斯定理：()223230003d d d 448Rr rrRq R r qr q U E r r r R r R πεπεπε∞∞-==+=⎰⎰⎰01()04=-=O q q U R Rπε01()43=-C q q U R R πε06=-q Rπε000()6∴=-=OC O C qq A q U U Rπε()01=⋅=∑⎰⎰e i s S E dS q εΦ()3333000413 43==∑i s rq qr q r R R R πεεεπ30 4∴=qr E r R R πε()001 =∑i s q q r R εε20 4∴=q E rRr πε3、解：(1)由于电荷均匀分布与对称性，AB 和CD 段电荷在O 点产生的场强相互抵消，BC 段电荷在O 点产生的场强由第11课练习题3可得：220022y Q E E j j j RRλπεπε-==-=(2) AB 段电荷在O 点产生的电势（以无穷远处电势为零） 2100d ln 244RRx U x λλπεπε--==⎰同理CD 段： 2200d ln 244RRx U x λλπεπε==⎰BC 段：3000d 44Rl U R πλλπεε==⎰ 12300ln 224O U U U U λλπεε=++=+4、解：(1) 外球壳内表面均匀带-q ，外内表面均匀带+q 222002d 44R R q q U r rR πεπε∞==⎰(2) 外壳接地时，外表面+q 电荷入地，外表面不带电，内表面电荷为-q ． 20R U =(3) 设此时内球壳带电量为q ' ，外球壳内表面均匀带q '-,外内表面均匀带q q '- 此时电场分布为：)()()120122020 4 4 r RE q r R r R q q r R r πεπε⎧⎪⎪'=⎨⎪'-⎪⎩211222000120211d d 04444R R R R q q q q q qU r r r r R R R πεπεπεπε∞⎛⎫''''--=+=-+= ⎪⎝⎭⎰⎰ 由此12R q q R '= ()22122200202d 444R R q R R q q q qU r r R R πεπεπε∞-''--===⎰第15次课（上）1、(1) 1q 对2q 作用力的大小为2210π41rq q F ε=。

《大学物理》静电场练习题及答案

《大学物理》静电场练习题及答案一、简答题1、为什么在无电荷的空间里电场线不能相交?答案：由实验和理论知道，静电场中任一给定点上，场强是唯一确定的，即其大小和方向都是确定的．用电场线形象描述静电场的空间分布时，电场线上任一点的切线方向表示该点的场强方向．如果在无电荷的空间里某一点上有几条电场线相交的话，则过此交点对应于每一条电场线都可作出一条切线，这意味着交点处的场强有好几个方向，这与静电场中任一给定点场强具有唯一确定方向相矛盾，故无电荷的空间里电场线不能相交．2、简述静电场中高斯定理的文字内容和数学表达式。

答案：在真空中的静电场内，通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面所包围的所有电荷电量的代数和的01ε倍。

0ε∑⎰=⋅内S SqS d E3、写出静电场的环路定理，并分别说明其物理意义。

答案：静电场中，电场强度的环流总是等于零(或0l=⋅⎰l d E)，静电场是保守场。

4、感生电场与静电场有哪些区别和联系?5、在电场中某一点的电场强度定义为0q F E=.若该点没有试验电荷，那么该点的电场强度又如何? 为什么?答案：电场中某一点的电场强度是由该电场自身性质所决定，与这一点有无试验电荷没有任何关系。

6、在点电荷的电场强度公式中，如果0→r ，则电场强度E 将趋于无限大。

对此，你有什么看法? 答案：这表明，点电荷只是我们抽象出来的一个物理模型，当带电体较小而作用距离较大时使用点电荷模型较为方便、精确。

但当作用距离r 很小时，点电荷模型的误差会变大，这时我们不能再用点电荷的电场强度公式而要采用更精确的模型。

二、选择题1、如图所示，两个同心均匀带电球面，内球面半径为1R 、带有电荷1Q ，外球面半径为2R 、带有电荷2Q ，则在外球面外面、距离球心为r 处的P 点的场强大小E 为 ( A ) A 、20214r Q Q επ+B 、()()2202210144R r Q R r Q -π+-πεε C 、()2120214R R Q Q -+επ D 、2024r Q επ2、A 和B 为两个均匀带电球体，A 带电荷q +，B 带电荷q -，作一与A 同心的球面S 为高斯面，如图所示。

大学物理第05章静电场习题解答

第5章静电场习题解答5.1一带电体可作为点电荷处理的条件是（ C ）（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。

5.2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：（ B ） ( A ) 0 ( B )02aλπεi ( C )04a λπεi ( D ) ()02aλπε+i j 5.3 两个均匀带电的同心球面，半径分别为R 1、R 2(R 1<R 2)，小球带电Q ，大球带电-Q ，下列各图中哪一个正确表示了电场的分布（ d ）(C) (D)5.4 如图所示，任一闭合曲面S 内有一点电荷q ，O 为S 面上任一点，若将q 由闭合曲面内的P 点移到T 点，且OP =OT ，那么（ d ）(A) 穿过S 面的电通量改变，O 点的场强大小不变； (B) 穿过S 面的电通量改变，O 点的场强大小改变； (C) 穿过S 面的电通量不变，O 点的场强大小改变；(D) 穿过S 面的电通量不变，O 点的场强大小不变。

5.5如图所示，a 、b 、c 是电场中某条电场线上的三个点，由此可知（ c ） (A) E a >E b >E c ； (B) E a <E b <E c ； (C) U a >U b >U c ； (D) U a <U b <U c 。

5.6关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是（ c ）(A) 如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零；(B) 如果高斯面上E处处不为零，则该面内必无电荷； (C) 如果高斯面内有净电荷，则通过该面的电通量必不为零；(D) 如果高斯面上E处处为零，则该面内必无电荷。

5.7 下面说法正确的是 [ D ](A)等势面上各点场强的大小一定相等； (B)在电势高处，电势能也一定高； (C)场强大处，电势一定高；(D)场强的方向总是从电势高处指向低处.5.8 已知一高斯面所包围的体积内电量代数和0i q =∑ ，则可肯定：[ C ] （A ）高斯面上各点场强均为零。

(完整版)大学物理静电场练习题及答案

练习题7-1 两个点电荷所带电荷之和为 Q，它们各带电荷为多少时，互相间的作用力最大 ?解 : 这是一个条件极值问题。

设此中一个点电荷带电 q，则另一个点电荷带电Q q ，两点电荷之间的库仑力为1Q q qFr 24 0由极值条件 dF dq0 ，得q 1 Q 2又因为d2 F1dq2 2 0 r 2<0这表示两电荷均分电荷Q 时，它们之间的互相作用力最大。

7-2 两个相同的小球，质量都是 m，带等值同号的电荷 q，各用长为 l 的细线挂在同一点，如图7-43 所示。

设均衡时两线间夹角 2很小。

（ 1）试证均衡时有以下的近似等式成立：123q lx0 mg2式中 x 为两球均衡时的距离。

(2)假如 l= 1.20 m， m=10 g，x=5.0 cm，则每个小球上的电荷量 q 是多少 ?(3)假如每个球以10 9 C s-1的变化率失掉电图 7-43 练习题 7-2 图荷，求两球相互趋近的刹时相对速率dx/dt 是多少 ?解：(1)带电小球受力解析如图解所示。

小球平衡时，有FTsinTcos mg由此二式可得tanFmg因为很小，可有 tanx 2l ，再考虑到Fq20 x 24可解得21xq l 32 0mg（2）由上式解出3120 mgx22.38 108 Cql（3）因为1 1dx l3 2 dq 2x dq3dt2 0 mgqdt3q dt3带入数据解得1.4010 3 m s-1合力的大小为F F x 2F 1cos212e 2x224d0 x2x 2d22132e 2 x44 x2d 2 3 2令 dF dx0 ，即有8e 2138x 24x2d23 22 4x 2d25 2由此解得粒子受力最大的地点为xd2 2第七章静电场7-4 由相距较近的等量异号电荷构成的系统称电偶极子，生物细胞膜及土壤颗粒表面的双电层可视为好多电偶极子的会集。

所以，电偶极子是一个十分重要的物理模型。

大学物理静电场习题答案

第12章静电场P35．12．3 如图所示，在直角三角形ABCD 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 ，试求C 点的场强．[解答]根据点电荷的场强大小的公式22014q qE k r r ==πε，其中1/(4πε0) = k = 9.0×109N·m 2·C -2．点电荷q 1在C 点产生的场强大小为112014q E AC =πε 994-1221.810910 1.810(N C )(310)--⨯=⨯⨯=⨯⋅⨯，方向向下．点电荷q 2在C 点产生的场强大小为2220||14q E BC =πε994-1224.810910 2.710(N C )(410)--⨯=⨯⨯=⨯⋅⨯，方向向右．C 处的总场强大小为E =44-110 3.24510(N C )==⨯⋅，总场强与分场强E 2的夹角为12arctan33.69E E ==︒θ．12．4 半径为R 的一段圆弧，圆心角为60°，一半均匀带正电，另一半均匀带负电，其电线密度分别为+λ和-λ，求圆心处的场强．[解答]在带正电的圆弧上取一弧元 d s = R d θ，电荷元为d q = λd s ，在O 点产生的场强大小为220001d 1d d d 444q s E R R R λλθπεπεπε===，场强的分量为d E x = d E cos θ，d E y = d E sin θ．对于带负电的圆弧，同样可得在O 点的场强的两个分量．由于弧形是对称的，x 方向的合场强为零，总场强沿着y 轴正方向，大小为2d sin y LE E E ==⎰θ/6/60000sin d (cos )22R R==-⎰ππλλθθθπεπε0(1)22R=-λπε．12．5 均匀带电细棒，棒长a = 20cm ，电荷线密度为λ = 3×10-8C·m -1，求：（1）棒的延长线上与棒的近端d 1 = 8cm 处的场强；（2）棒的垂直平分线上与棒的中点相距d 2 = 8cm 处的场强．[解答]（1）建立坐标系，其中L = a /2 = 0.1(m)，x = L+d 1 = 0.18(m)．在细棒上取一线元d l ，所带的电量为d q = λd l ，根据点电荷的场强公式，电荷元在P 1点产图13.1生的场强的大小为1220d d d 4()q lE k r x l ==-λπε场强的方向沿x 轴正向．因此P 1点的总场强大小通过积分得120d 4()L L l E x l λπε-=-⎰014LLx lλπε-=-011()4x L x Lλπε=--+ 220124L x L λπε=-． ①将数值代入公式得P 1点的场强为8912220.13109100.180.1E -⨯⨯⨯=⨯⨯- = 2.41×103(N·C -1)，方向沿着x 轴正向．（2）建立坐标系，y = d 2．在细棒上取一线元d l ，所带的电量为 d q = λd l ，在棒的垂直平分线上的P 2点产生的场强的大小为2220d d d 4q lE kr r λπε==，由于棒是对称的，x 方向的合场强为零，y 分量为 d E y = d E 2sin θ．由图可知：r = d 2/sin θ，l = d 2cot θ，所以 d l = -d 2d θ/sin 2θ，因此 02d sin d 4y E d λθθπε-=，总场强大小为02sin d 4Ly l LE d λθθπε=--=⎰02cos 4Ll Ld λθπε=-=LL=-==． ②将数值代入公式得P 2点的场强为89221/220.13109100.08(0.080.1)y E -⨯⨯⨯=⨯⨯+= 5.27×103(N·C -1)．方向沿着y 轴正向．[讨论]（1）由于L = a /2，x = L+d 1，代入①式，化简得1011011144/1a E d d a d d a λλπεπε==++，保持d 1不变，当a →∞时，可得1014E d λπε→， ③这就是半无限长带电直线在相距为d 1的延长线上产生的场强大小．（2）由②式得y E ==，当a →∞时，得 022y E d λπε→， ④这就是无限长带电直线在线外产生的场强公式．如果d 1=d 2，则有大小关系E y = 2E 1．12．6 一均匀带电无限长细棒被弯成如图所示的对称形状，试问θ为何值时，圆心O 点处的场强为零．[解答]设电荷线密度为λ，先计算圆弧的电荷在圆心产生的场强．在圆弧上取一弧元 d s =R d φ，所带的电量为d q = λd s ，在圆心处产生的场强的大小为2200d d d d 44q s E kr R Rλλϕπεπε===，由于弧是对称的，场强只剩x 分量，取x 轴方向为正，场强为d E x = -d E cos φ．总场强为2/20/2cos d 4x E R πθθλϕϕπε--=⎰2/20/2sin 4Rπθθλϕπε--=0sin 22R λθπε=，方向沿着x 轴正向．再计算两根半无限长带电直线在圆心产生的场强．根据上一题的公式③可得半无限长带电直线在延长上O 点产生的场强大小为`04E Rλπε=，由于两根半无限长带电直线对称放置，它们在O 点产生的合场强为``02coscos 222x E E R θλθπε==，方向沿着x 轴负向．当O 点合场强为零时，必有`x x E E =，可得 tan θ/2 = 1，因此 θ/2 = π/4，所以 θ = π/2．12．7 一宽为b 的无限长均匀带电平面薄板，其电荷密度为σ，如图所示．试求：（1）平板所在平面内，距薄板边缘为a处的场强．（2）通过薄板几何中心的垂直线上与薄板距离为d 处的场强．[解答]（1）建立坐标系．在平面薄板上取一宽度为d x 的带电直线，电荷的线密度为d λ = σd x ，根据直线带电线的场强公式02E rλπε=，得带电直线在P 点产生的场强为00d d d 22(/2)xE rb a x λσπεπε==+-，其方向沿x 轴正向．由于每条无限长直线在P 点的产生的场强方向相同，所以总场强为/20/21d 2/2b b E x b a x σπε-=+-⎰ /20/2ln(/2)2b b b a x σπε--=+-0ln(1)2baσπε=+． ①图13.4图13.5.场强方向沿x 轴正向．（2）为了便于观察，将薄板旋转建立坐标系．仍然在平面薄板上取一宽度为d x 的带电直线，电荷的线密度仍然为d λ = σd x ，带电直线在Q 点产生的场强为221/200d d d 22()xE rb x λσπεπε==+，沿z 轴方向的分量为221/20cos d d d cos 2()z xE E b x σθθπε==+，设x = d tan θ，则d x = d d θ/cos 2θ，因此d d cos d 2z E E σθθπε==积分得arctan(/2)0arctan(/2)d 2b d z b d E σθπε-=⎰ 0arctan()2bdσπε=． ② 场强方向沿z 轴正向．[讨论]（1）薄板单位长度上电荷为λ = σb ，①式的场强可化为0ln(1/)2/b a E a b aλπε+=，当b →0时，薄板就变成一根直线，应用罗必塔法则或泰勒展开式，场强公式变为02E aλπε→， ③ 这正是带电直线的场强公式．（2）②也可以化为0arctan(/2)2/2z b d E d b dλπε=，当b →0时，薄板就变成一根直线，应用罗必塔法则或泰勒展开式，场强公式变为02z E dλπε→，这也是带电直线的场强公式．当b →∞时，可得2z E σε→， ④ 这是无限大带电平面所产生的场强公式．12．8 （1）点电荷q 位于一个边长为a 的立方体中心，试求在该点电荷电场中穿过立方体一面的电通量是多少？（2）如果将该场源点电荷移到立方体的的一个角上，这时通过立方体各面的电通量是多少？[解答]点电荷产生的电通量为Φe = q/ε0．（1）当点电荷放在中心时，电通量要穿过6个面，通过每一面的电通量为Φ1 = Φe /6 = q /6ε0．（2）当点电荷放在一个顶角时，电通量要穿过8个卦限，立方体的3个面在一个卦限中，通过每个面的电通量为Φ1 = Φe /24 = q /24ε0；立方体的另外3个面的法向与电力线垂直，通过每个面的电通量为零．12．9 面电荷密度为σ的均匀无限大带电平板，以平板上的一点O 为中心，R 为半径作一半球面，如图所示．求通过此半球面的电通量．[解答]设想在平板下面补一个半球面，与上面的半球面合成一个球面．球面内包含的电荷为q = πR 2σ，通过球面的电通量为图13.7Φe = q /ε0，通过半球面的电通量为Φ`e = Φe /2 = πR 2σ/2ε0．12．10 两无限长同轴圆柱面，半径分别为R 1和R 2(R 1 > R 2)，带有等量异号电荷，单位长度的电量为λ和-λ，求（1）r < R 1；（2） R 1 < r < R 2；（3）r > R 2处各点的场强．[解答]由于电荷分布具有轴对称性，所以电场分布也具有轴对称性．（1）在内圆柱面内做一同轴圆柱形高斯面，由于高斯内没有电荷，所以E = 0，（r < R 1）．（2）在两个圆柱之间做一长度为l ，半径为r 的同轴圆柱形高斯面，高斯面内包含的电荷为 q = λl ，穿过高斯面的电通量为d d 2e SSE S E rl Φπ=⋅==⎰⎰E S Ñ，根据高斯定理Φe = q /ε0，所以02E rλπε=， (R 1 < r < R 2)．（3）在外圆柱面之外做一同轴圆柱形高斯面，由于高斯内电荷的代数和为零，所以E = 0，（r > R 2）．12．11 一厚度为d 的均匀带电无限大平板，电荷体密度为ρ，求板内外各点的场强．[解答]方法一：高斯定理法．（1）由于平板具有面对称性，因此产生的场强的方向与平板垂直且对称于中心面：E = E`．在板内取一底面积为S ，高为2r 的圆柱面作为高斯面，场强与上下两表面的法线方向平等而与侧面垂直，通过高斯面的电通量为d e SΦ=⋅⎰E S2d d d S S S =⋅+⋅+⋅⎰⎰⎰E S E S E S 1`02ES E S ES =++=，高斯面内的体积为 V = 2rS ，包含的电量为 q =ρV = 2ρrS ，根据高斯定理 Φe = q/ε0，可得场强为 E = ρr/ε0，(0≦r ≦d /2)．①（2）穿过平板作一底面积为S ，高为2r 的圆柱形高斯面，通过高斯面的电通量仍为 Φe = 2ES ，高斯面在板内的体积为V = Sd ，包含的电量为 q =ρV = ρSd ，根据高斯定理 Φe = q/ε0，可得场强为 E = ρd /2ε0，(r ≧d /2)． ②方法二：场强叠加法．（1）由于平板的可视很多薄板叠而成的，以r 为界，下面平板产生的场强方向向上，上面平板产生的场强方向向下．在下面板中取一薄层d y ，面电荷密度为d σ = ρd y ，产生的场强为 d E 1 = d σ/2ε0，积分得100/2d ()222rd y dE r ρρεε-==+⎰，③ 同理，上面板产生的场强为/2200d ()222d ry d E r ρρεε==-⎰，④ r 处的总场强为E = E 1-E 2 = ρr/ε0．（2）在公式③和④中，令r = d /2，得E 2 = 0、E = E 1 = ρd /2ε0，E 就是平板表面的场强．平板外的场强是无数个无限薄的带电平板产生的电场叠加的结果，是均强电场，方向与平板垂直，大小等于平板表面的场强，也能得出②式．12.1212．13 一半径为R 的均匀带电球体内的电荷体密度为ρ，若在球内挖去一块半径为R`<R的小球体，如图所示，试求两球心O 与O`处的电场强度，并证明小球空腔内的电场为均强电场．[解答]挖去一块小球体，相当于在该处填充一块电荷体密度为-ρ的小球体，因此，空间任何一点的场强是两个球体产生的场强的叠加．对于一个半径为R ，电荷体密度为ρ的球体来说，当场点P 在球内时，过P 点作一半径为r 的同心球形高斯面，根据高斯定理可得方程2301443E r r ππρε=P 点场强大小为3E r ρε=．当场点P 在球外时，过P 点作一半径为r 的同心球形高斯面，根据高斯定理可得方程2301443E r R ππρε=P 点场强大小为3203R E rρε=． O 点在大球体中心、小球体之外．大球体在O 点产生的场强为零，小球在O 点产生的场强大小为320`3O R E aρε=，方向由O 指向O `．O`点在小球体中心、大球体之内．小球体在O`点产生的场强为零，大球在O 点产生的场强大小为`03O E a ρε=，方向也由O 指向O `．[证明]在小球内任一点P ，大球和小球产生的场强大小分别为 03r E r ρε=， `0`3r E r ρε=，方向如图所示．设两场强之间的夹角为θ，合场强的平方为222``2cos r r r r E E E E E θ=++2220()(`2`cos )3r r rr ρθε=++，根据余弦定理得222`2`c o s ()a r rr r πθ=+--，所以 03E a ρε=，可见：空腔内任意点的电场是一个常量．还可以证明：场强的方向沿着O 到O `的方向．因此空腔内的电场为匀强电场．12．14 如图所示，在A 、B 两点处放有电量分别为+q 和-q 的点电荷，AB 间距离为2R ，现将另一正试验电荷q 0从O 点经过半圆弧路径移到C点，求移动过程中电场力所做的功．[解答]正负电荷在O 点的电势的和为零：U O = 0；图13.10图13.11在C 点产生的电势为0004346C q q q U RRRπεπεπε--=+=，电场力将正电荷q 0从O 移到C 所做的功为W = q 0U OD = q 0(U O -U D ) = q 0q /6πε0R ．12．15 真空中有两块相互平行的无限大均匀带电平面A 和B ．A 平面的电荷面密度为2σ，B 平面的电荷面密度为σ，两面间的距离为d ．当点电荷q 从A 面移到B 面时，电场力做的功为多少？[解答]两平面产生的电场强度大小分别为E A = 2σ/2ε0 = σ/ε0，E B = σ/2ε0，两平面在它们之间产生的场强方向相反，因此，总场强大小为E = E A - E B = σ/2ε0，方向由A 平面指向B 平面．两平面间的电势差为U = Ed = σd /2ε0，当点电荷q 从A 面移到B 面时，电场力做的功为W = qU = qσd /2ε0．12．16 一半径为R 的均匀带电球面，带电量为Q ．若规定该球面上电势值为零，则无限远处的电势为多少？[解答]带电球面在外部产生的场强为204Q E rπε=，由于d d R RRU U E r ∞∞∞-=⋅=⎰⎰E l200d 44RR QQr r r πεπε∞∞-==⎰04Q Rπε=，当U R = 0时，04Q U Rπε∞=-．12．17 电荷Q 均匀地分布在半径为R 的球体内，试证明离球心r （r <R ）处的电势为2230(3)8Q R r U Rπε-=． [证明]球的体积为343V R π=，电荷的体密度为 334Q QV R ρπ==．利用13．10题的方法可求球内外的电场强度大小为30034QE r r R ρεπε==，（r ≦R ）； 204Q E rπε=，（r ≧R ）．取无穷远处的电势为零，则r 处的电势为d d d RrrRU E r E r ∞∞=⋅=+⎰⎰⎰E l3200d d 44RrRQ Qr r r R r πεπε∞=+⎰⎰230084R rRQQ rRrπεπε∞-=+22300()84Q Q R r RRπεπε=-+2230(3)8Q R r Rπε-=． 12．18 在y = -b 和y = b 两个“无限大”平面间均匀充满电荷，电荷体密度为ρ，其他地方无电荷．（1）求此带电系统的电场分布，画E-y 图；（2）以y = 0作为零电势面，求电势分布，画E-y 图．[解答]平板电荷产生的场强的方向与平板垂直且对称于中心面：E = E`，但方向相反．（1）在板内取一底面积为S ，高为2y 的圆柱面作为高斯面，场强与上下两表面的法线方向平等而与侧面垂直，通过高斯面的电通量为d e SΦ=⋅⎰E Sd d d 2S S S ES =⋅+⋅+⋅=⎰⎰⎰E S E S E S 12．高斯面内的体积为 V = 2yS ，包含的电量为 q = ρV = 2ρSy ，根据高斯定理 Φe = q/ε0，可得场强为 E = ρy/ε0， (-b ≦y ≦b )．穿过平板作一底面积为S ，高为2y 的圆柱形高斯面，通过高斯面的电通量仍为地Φe = 2ES ，高斯面在板内的体积为 V = S 2b ，包含的电量为 q = ρV = ρS 2b ，根据高斯定理 Φe = q/ε0，可得场强为 E = ρb/ε0， (b ≦y )；E = -ρb/ε0， (y ≦-b )．E-y 图如左图所示．（2）对于平面之间的点，电势为d d yU y ρε=-⋅=-⎰⎰E l 202y C ρε=-+，在y = 0处U = 0，所以C = 0，因此电势为22y U ρε=-，(-b ≦y ≦b )．这是一条开口向下的抛物线．当y ≧b 时，电势为d d nqbnqbU y y C εε=-⋅=-=-+⎰⎰E l ，在y = b 处U = -ρb 2/2ε0，所以C = ρb 2/2ε0，因此电势为2002b b U y ρρεε=-+，(b ≦y )．当y ≦-b 时，电势为00d d b bU y y C ρρεε=-⋅==+⎰⎰E l ，在y = -b 处U = -ρb 2/2ε0，所以C = ρd 2/2ε0，因此电势为2002b b U y ρρεε=+，两个公式综合得200||2b b U y ρρεε=-+，(|y |≧d )．这是两条直线．U-y 图如右图所示．U-y 图的斜率就形成E-y 图，在y = ±b 点，电场强度是连续的，因此，在U-y 图中两条直线与抛物线在y = ±b 点相切．[注意]根据电场求电势时，如果无法确定零势点，可不加积分的上下限，但是要在积分之后加一个积分常量．根据其他关系确定常量，就能求出电势，不过，线积分前面要加一个负号，即d U =-⋅⎰E l这是因为积分的起点位置是积分下限．12．19 两块“无限大”平行带电板如图所示，A 板带正电，B 板带负电并接地（地的电势为零），设A 和B 两板相隔5.0cm ，板上各带电荷σ=3.3×10-6C·m -2，求：（1）在两板之间离A板1.0cm 处P 点的电势；（2）A 板的电势．[解答]两板之间的电场强度为E=σ/ε0，方向从A 指向B ．以B 板为原点建立坐标系，则r B = 0，r P = -0.04m ，r A = -0.05m ．（1）P 点和B 板间的电势差为d d BBPPr r P B r r U U E r -=⋅=⎰⎰E l()B P r r σε=-，由于U B = 0，所以P 点的电势为6123.3100.048.8410P U --⨯=⨯⨯=1.493×104(V)．（2）同理可得A 板的电势为()A B A U r r σε=-=1.866×104(V)．12．20 电量q 均匀分布在长为2L 的细直线上，试求：（1）带电直线延长线上离中点为r 处的电势；（2）带电直线中垂线上离中点为r 处的电势；（3）由电势梯度算出上述两点的场强． [解答]电荷的线密度为λ = q/2L ．（1）建立坐标系，在细线上取一线元d l ，所带的电量为d q = λd l ，根据点电荷的电势公式，它在P 1点产生的电势为101d d 4lU r lλπε=-总电势为10d 4L L l U r lλπε-=-⎰ 0ln()4Ll Lr l λπε=--=-0ln8q r LLr Lπε+=-．（2）建立坐标系，在细线上取一线元d l ，所带的电量为d q = λd l ，在线的垂直平分线上的P 2点产生的电势为2221/20d d 4()lU r l λπε=+，积分得2221/201d 4()LLU l r l λπε-=+⎰)4Ll Ll λπε=-=0ln8q Lπε=0ln4q LLrπε=．（3）P 1点的场强大小为11U E r∂=-∂ 011()8qL r L r L πε=--+22014qr L πε=-， ①方向沿着x 轴正向．P 2点的场强为22U E r∂=-∂01[4qL r πε==， ②方向沿着y 轴正向．[讨论]习题13．3的解答已经计算了带电线的延长线上的场强为1220124L E x L λπε=-，由于2L λ = q ，取x = r ，就得公式①．（2）习题13．3的解答还计算了中垂线上的场强为y E =取d 2 = r ，可得公式②．由此可见，电场强度可用场强叠加原理计算，也可以用电势的关系计算．12．21 如图所示，一个均匀带电，内、外半径分别为R 1和R 2的均匀带电球壳，所带电荷体密度为ρ，试计算：（1）A ，B 两点的电势；（2）利用电势梯度求A ，B 两点的场强．[解答]（1）A 点在球壳的空腔内，空腔内的电势处处相等，因此A 点的电势就等于球心O 点的电势．在半径为r 的球壳处取一厚度为d r 的薄壳，其体积为d V = 4πr 2d r ，包含的电量为 d q = ρd V = 4πρr 2d r ，在球心处产生的电势为00d d d 4O q U r r rρπεε==，球心处的总电势为2122210d ()2R O R U r r R R ρρεε==-⎰，这就是A 点的电势U A ．过B 点作一球面，B 的点电势是球面外的电荷和球面内的电荷共同产生的．球面外的电荷在B 点产生的电势就等于这些电荷在球心处产生的电势，根据上面的推导可得22120()2B U R r ρε=-．球面内的电荷在B 点产生的电势等于这些电荷集中在球心处在B 点产生的电势．球壳在球面内的体积为3314()3B V r R π=-，包含的电量为 Q = ρV ，这些电荷集中在球心时在B 点产生的电势为332100()43B BBQ U r R r r ρπεε==-． B 点的电势为U B = U 1 + U 2322120(32)6B BR R r r ρε=--．（2）A 点的场强为0AA AU E r ∂=-=∂． B 点的场强为3120()3B B B B BU R E r r r ρε∂=-=-∂．图13.18[讨论] 过空腔中A 点作一半径为r 的同心球形高斯面，由于面内没有电荷，根据高斯定理，可得空腔中A 点场强为E = 0， (r ≦R 1)．过球壳中B 点作一半径为r 的同心球形高斯面，面内球壳的体积为3314()3V r R π=-，包含的电量为 q = ρV ，根据高斯定理得方程 4πr 2E = q/ε0，可得B 点的场强为3120()3R E r rρε=-， (R 1≦r ≦R 2)．这两个结果与上面计算的结果相同．在球壳外面作一半径为r 的同心球形高斯面，面内球壳的体积为33214()3V R R π=-，包含的电量为 q = ρV ，根据高斯定理得可得球壳外的场强为33212200()43R R qE r rρπεε-==，(R 2≦r )． A 点的电势为d d AAA r r U E r ∞∞=⋅=⎰⎰E l12131200d ()d 3AR R r RR r r r r ρε=+-⎰⎰2332120()d 3RR R r r ρε∞-+⎰ 22210()2R R ρε=-． B 点的电势为d d BBB r r U E r ∞∞=⋅=⎰⎰E l23120()d 3BR rR r r r ρε=-⎰2332120()d 3R R R r r ρε∞-+⎰ 322120(32)6B BR R r r ρε=--．A 和B 点的电势与前面计算的结果相同．12．21 （1）设地球表面附近的场强约为200V·m -1，方向指向地球中心，试求地球所带有的总电量．（2）在离地面1400m 高处，场强降为20V·m -1，方向仍指向地球中心，试计算在1400m 下大气层里的平均电荷密度．[解答]地球的平均半径为R =6.371×106m ．（1）将地球当作导体，电荷分布在地球表面，由于场强方向指向地面，所以地球带负量．根据公式 E = -σ/ε0，电荷面密度为 σ = -ε0E ；地球表面积为 S = 4πR 2，地球所带有的总电量为Q = σS = -4πε0R 2E = -R 2E /k ，k 是静电力常量，因此电量为629(6.37110)200910Q ⨯⨯=-⨯=-9.02×105(C)．（2）在离地面高为h = 1400m 的球面内的电量为2()``R h E Q k+=-=-0.9×105(C)，大气层中的电荷为q = Q - Q` = 8.12×105(C)．由于大气层的厚度远小于地球的半径，其体积约为V = 4πR 2h = 0.714×1018(m 3)，平均电荷密度为ρ = q /V = 1.137×10-12(C·m -3)．。

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大物练习题（一）1、如图，在电荷体密度为ρ的均匀带电球体中，存在一个球形空腔，若将带电体球心O 指向球形空腔球心O '的矢量用a 表示。

试证明球形空腔中任一点电场强度为 . A 、03ρεa B 、0ρεa C 、02ρεa D 、3ρεa2、如图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为λ的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R ．试求环中心O 点处的场强A 、02πR λε-B 、0πRλε- C 、00ln 22π4λλεε+ D 、00ln 2π2λλεε+3、如图所示，一导体球半径为1R ,外罩一半径为2R 的同心薄导体球壳, 外球壳所带总电荷为Q ,而内球的电势为0V ，求导体球和球壳之间的电势差（填写A 、B 、C 或D ，从下面的选项中选取）。

A 、1020214R Q V R R πε⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ B 、102024R Q V R R πε⎛⎫- ⎪⎝⎭C 、0024Q V R πε- D 、1020214R Q V R R πε⎛⎫⎛⎫+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭4.如图所示，电荷面密度为1σ的带电无限大板A 旁边有一带电导体B ，今测得导体表面靠近P 点处的电荷面密度为2σ。

求：（1）P 点处的场强；（2）导体表面靠近P 点处的电荷元S ∆2σ所受的电场力。

A 、20σεB 、202σεC 、2202S σε∆D 、220S σε∆5．如图，在一带电量为Q 的导体球外，同心地包有一各向同性均匀电介质球壳，其相对电容率为r ε，壳外是真空，则在壳外P 点处(OP r =)的场强和电位移的大小分别为［］（A ）2200,44r Q QE D rr εεε==ππ；（B ）22,44r Q QE D r r ε==ππ；（C ）220,44Q QE D r r ε==ππ；（D ）2200,44Q QE D r r εε==ππ。

6、在一点电荷产生的静电场中，一块电介质如图放置，以点电荷所在处为球心作一球形闭合面，则对此球形闭合面：（A ）高斯定理成立，且可用它求出闭合面上各点的场强；（B ）高斯定理成立，但不能用它求出闭合面上各点的场强；（C ）由于电介质不对称分布，高斯定理不成立；（D ）即使电介质对称分布，高斯定理也不成立。

大学物理静电场习题答案

［ B ］
a
b
4.（1076）点电荷-q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． -q (D) 从A到各点，电场力作功相等．［D ］ A B O
R dEx
dq
d
x

dE
O dEy
dEx dE cos, dEy dE sin
对各分量分别求和
0 Ex sin cos d 0 4 0 R
0 0 2 Ey sin d 0 4 0 R 8 0 R
所以
0 E Ex i E y j j 8 0 R
O
a aBiblioteka xa 4.(1025) 电荷面密度分别为+δ和－δ的两块“无限大”均匀带电平行平面，分别与x x 轴垂直相交于x1＝a，x2＝－a 两点．设坐标原点O处电势为零，试求空间 - 的电势分布表示式并画出其曲线．
z
a
+
解：由高斯定理可得场强分布为： E =-δ/ ε0 (－a＜x＜a) E=0 (－∞＜x＜－a ，a＜x＜＋∞) 由此可求电势分布：在－∞＜x≤－a区间
Rb Rc Ra A BC
E1=λ1 / 2πε0r，方向由B指向A
B、C间场强分布为 B、A 间电势差
E2=λ2 / 2πε0r，方向由B指向C
1 U BA E1 d r Rb 2 0
Ra
Rb dr 1 Rb r 2 0 ln Ra
Ra
C
B A
E2 E1

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