14导体电介质和电容单元练习一答案(精)

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物理学活页作业15导体电介质和电容2

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15.导体电介质和电容(二)答案1. C 2. B 3. C 4. B 5. ε r ,ε r6. 47. 解:设芯线单位长度带电荷λ,芯线附近的电场强度最强,当电压增高时该点首先被击穿1max 2R E r o επελ=12max 112lnln2221R R E R R R dr rU ro R R r o =επελ=επελ=⎰8.解:(1)电容器充满介质后,导体板间的电势差不变dU E o =dU E D or o r o εε=εε= ()()dU E P or o r o 11-εε=-εε=(2)介质表面的极化电荷面密度 ()dU P or o 1-εε±=±=σ9.解:依照孤立导体球电容的能量求系统的静电能221Q C W oo =若断开电源导体所带电荷保持不变,浸没在相对电容率为εr 的无限大电介质中电容增大为ε r C ,系统的静电能ro r e W CQQCW ε=ε==22122*10.解:用D的高斯定理求得电位移的大小为D = σ=8.85×10-10 C/m 2 (0<x <2)真空中电场强度 0εσ=ε=D E o =100 V/m介质中电场强度 rrD E εεσ=εε=00=50 V/m真空中电势 U 1 = E o (d 1 – x )+Ed 2=1.5-100x (SI)U 2 = E (d 2 + d 1-x )=1.0-50x (SI)各区域内均为线性分布.-10 2 (D —x )曲线) (E —x )曲线) (U —x )曲线。

导体和电介质习题解答

导体和电介质习题解答

第十章 静电场中的导体和电介质一 选择题1. 半径为R 的导体球原不带电,今在距球心为a 处放一点电荷q ( a >R )。

设无限远处的电势为零,则导体球的电势为 ( ) 20200π4 . D )(π4 . C π4 . B π4 .A R)(a qa R a q a qR a q o --εεεε 解:导体球处于静电平衡,球心处的电势即为导体球电势,感应电荷q '±分布在导体球表面上,且0)(='-+'+q q ,它们在球心处的电势 ⎰⎰'±'±='='='q q q R R q V 0d π41π4d 00εε 点电荷q 在球心处的电势为 aq V 0π4ε= 据电势叠加原理,球心处的电势aq V V V 00π4ε='+=。

所以选(A )2. 已知厚度为d 的无限大带电导体平板,两表面上电荷均匀分布,电荷面密度均为 ,如图所示,则板外两侧的电场强度的大小为 ( )00002 . D . C 2 . B2 .Aεd E=εE=E E σσεσεσ== 解:在导体平板两表面外侧取两对称平面,做侧面垂直平板的高斯面,根据高斯定理,考虑到两对称平面电场强度相等,且高斯面内电荷为S 2σ,可得 0εσ=E 。

所以选(C )3. 如图,一个未带电的空腔导体球壳,内半径为R ,在腔内离球心的距离为 d 处(d<R ),固定一电量为+q 的点电荷。

用导线把球壳接地后,再把地线撤去,选无穷远处为电势零点,则球心o 处的电势为 ( ))Rd (q R d q 11π4 D. 4πq C. π4 B. 0 A.000-εεε 解:球壳内表面上的感应电荷为-q ,球壳外表面上的电o R d +q . 选择题3图选择题2图d荷为零,所以有)π4π4000Rq d qV εε-+=。

所以选( D )4. 半径分别为R 和r 的两个金属球,相距很远,用一根细长导线将两球连接在一起并使它们带电,在忽略导线的影响下,两球表面的电荷面密度之比R /r 为 ( )A . R /r B. R 2 / r 2 C. r 2 / R 2 D. r / R 解:两球相连,当静电平衡时,两球带电量分别为Q 、q ,因两球相距很远,所以电荷在两球上均匀分布,且两球电势相等,取无穷远为电势零点,则r q R Q 00π4π4εε= 即 rR q Q = Rr r q R Q r R ==22 4/4/ππσσ 所以选(D )5. 一导体球外充满相对介质电常数为εr 的均匀电介质,若测得导体表面附近场强为E ,则导体球面上的自由电荷面密度为 ( )A. ε0 EB. ε0εr EC. εr ED. (ε0εr -ε0) E 解:根据有介质情况下的高斯定理⎰⎰∑=⋅q S D d ,取导体球面为高斯面,则有S S D ⋅=⋅σ,即E D r 0εεσ==。

14导体电介质和电容单元练习一答案

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14.导体电介质和电容单元练习(一)答案1. B2. C3. D4. C5. <6. 负电;29/1006.1m C E o -⨯=ε=σ7. 解:两个球形导体用细导线相连接后电势相等, C Q Q 821100.12-⨯⨯=+2211R Q R Q = 解得:C Q 8821033.1100.232--⨯=⨯⨯=; V R Q V o 3222100.64⨯=πε= C Q 8811067.0100.231--⨯=⨯⨯=V R Q V o 3221100.64⨯=πε=8.解:依照题意d >>R ,导体上的电荷分布基本保持不变,电场可以视为两个长直带电线电场的叠加。

取其中一导线轴心为坐标原点,两根导线的垂直连线为x 轴。

任意一点P 的电场强度i x d x E o ⎪⎭⎫ ⎝⎛-λ+λπε=21⎰-⋅=R d R AB l d E U dx x d x R d R o ⎰-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+πελ=112RR d o -πελ=ln R d >>两直导线单位长度的电容 Rd U C o AB ln πε≈λ= 9. 解:方法一:导体电荷的自能就是系统的静电能RQ dq V Vdq W o πε===⎰⎰ΩΩ821212方法二:依照孤立导体球电容的能量求系统的静电能R C o πε=4 RQ Q C W o πε==82122 方法三:依照电场能量密度对电场空间的积分求系统的静电能42223221r Q E w o o e επ=ε= R Q r dr r Q r dV Q W o o o πε=εππ=επ=⎰Ω83243224222422*10.解:(1)导体达到静电平衡时,导体板上电荷分布的规律可参见《物理学教程习题分析与解答》,根据电荷守恒定律以及C 板的电势,有d d oo εσ=εσ212Q S S =σ+σ21 解得:S Q S Q 3;3221=σ=σ 3;32Q Q QQ B A -=-=(2)C 板的电势d S Q d dU o o o C ε=εσ=εσ=3221。

大学物理活页作业答案(全套)马文蔚

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1.质点运动学单元练习(一)答案1.B 2.D 3.D 4.B5.3.0m ;5.0m (提示:首先分析质点的运动规律,在t <2.0s 时质点沿x 轴正方向运动;在t =2.0s 时质点的速率为零;,在t >2.0s 时质点沿x 轴反方向运动;由位移和路程的定义可以求得答案。

)6.135m (提示:质点作变加速运动,可由加速度对时间t 的两次积分求得质点运动方程。

)7.解:(1))()2(22SI jt i t r -+=)(21m ji r+= )(242m ji r-=)(3212m ji r r r-=-=∆)/(32s m ji t r v -=∆∆=(2))(22SI j t i dtrd v -== )(2SI jdt vd a -==)/(422s m j i v-=)/(222--=s m ja8.解:t A tdt A adt v totoωω-=ωω-==⎰⎰sin cos 2t A tdt A A vdt A x totoω=ωω-=+=⎰⎰cos sin9.解:(1)设太阳光线对地转动的角速度为ωs rad /1027.73600*62/5-⨯=π=ωs m th dt ds v /1094.1cos 32-⨯=ωω==(2)当旗杆与投影等长时,4/π=ωth s t 0.31008.144=⨯=ωπ=10.解: ky yv v t y y v t dv a -====d d d d d d d -k =y v d v / d y⎰⎰+=-=-C v ky v v y ky 222121,d d 已知y =y o ,v =v o 则20202121ky v C --= )(2222y y k v v o o -+=2.质点运动学单元练习(二)答案1.D 2.A 3.B 4.C5.14-⋅==s m t dt ds v ;24-⋅==s m dtdva t ;2228-⋅==s m t Rv a n ;2284-⋅+=s m e t e a nt6.s rad o /0.2=ω;s rad /0.4=α;2/8.0s rad r a t =α=;22/20s m r a n =ω=7.解:(1)由速度和加速度的定义)(22SI ji t dt rd v +==;)(2SI idtvd a ==(2)由切向加速度和法向加速度的定义)(124422SI t t t dt d a t +=+=)(12222SI t a a a t n +=-=(3)())(122/322SI t a v n+==ρ8.解:火箭竖直向上的速度为gt v v o y -︒=45sin 火箭达到最高点时垂直方向速度为零,解得s m gtv o /8345sin =︒=3.牛顿定律单元练习答案1.C 2.C 3.A 4.kg Mg T 5.36721==;2/98.02.0s m MT a == 5.x k v x 22=;x x xv k dtdxk dt dv v 222== 221mk dt dv mf x x == 6.解:(1)ma F F N T =θ-θsin cosmg F F N T =θ+θcos sinθ-θ=θ+θ=sin cos ;cos sin ma mg F ma mg F N T(2)F N =0时;a =g cot θ7.解:mg R m o ≥ωμ2Rg o μ≥ω 8.解:由牛顿运动定律可得dtdv t 1040120=+ 分离变量积分()⎰⎰+=tovdt t dv 4120.6 )/(6462s m t t v ++=()⎰⎰++=t oxdt t tdx 6462.5 )(562223m t t t x +++=9.解:由牛顿运动定律可得dtdv mmg kv =+- 分离变量积分⎰⎰-=+t o vv o dt m k mg kv kdv ot m kmg kv mg o -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ln ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=mg kv k m mg kv mg k m t o o 1ln ln10.解:设f 沿半径指向外为正,则对小珠可列方程 a v m f mg 2cos =-θ,t vm mg d d sin =θ,以及 ta v d d θ=,θd d v a t =,积分并代入初条件得 )cos 1(22θ-=ag v ,)2cos 3(cos 2-=-=θθmg av m mg f .4.动量守恒和能量守恒定律单元练习(一)答案1.A ; 2.A ; 3.B ; 4.C ; 5.相同 6.2111m m t F v +∆=;2212m t F v v ∆+=7.解:(1)t dt dxv x 10==;10==dtdv a x x N ma F 20==;m x x x 4013=-=∆J x F W 800=∆=(2)s N Fdt I ⋅==⎰40318.解:()1'v m m mv +=()221221'2121o kx v m m mv ++= ()''m m k mm vx +=9.解: 物体m 落下h 后的速度为 gh v 2=当绳子完全拉直时,有 ()'2v M m gh m +=gh mM m v 2'+=gh mM mMMv I I T 22'22+===10.解:设船移动距离x ,人、船系统总动量不变为零0=+mv Mu等式乘以d t 后积分,得0=+⎰⎰totomvdt Mudt0)(=-+l x m Mx m mM mlx 47.0=+=5.动量守恒和能量守恒定律单元练习(二)答案1.C 2.D 3.D 4.C 5.18J ;6m/s 6.5/37.解:摩擦力mg f μ=由功能原理 2121210)(kx x x f -=+- 解得 )(22121x x mg kx +=μ.8.解:根据牛顿运动定律 Rv m F mg N 2cos =-θ由能量守恒定律mgh mv =221质点脱离球面时 RhR F N -=θ=cos ;0 解得:3R h =9.解:(1)在碰撞过程中,两球速度相等时两小球间距离最小 v v v )(212211m m m m +=+ ①212211m m v m v m v ++=(2) 两球速度相等时两小球间距离最小,形变最大,最大形变势能等于总动能之差22122221)(212121v v v m m m m E p +-+=② 联立①、②得 )/()(212122121m m m m E p +-=v v10.解:(1)由题给条件m 、M 系统水平方向动量守恒,m 、M 、地系统机械能守恒.0)(=--MV V u m ①mgR MV V u m =+-2221)(21 ② 解得: )(2m M M gRmV +=;MgRm M u )(2+=(2) 当m 到达B 点时,M 以V 运动,且对地加速度为零,可看成惯性系,以M 为参考系 R mu mg N /2=-M mg m M mg R mu mg N /)(2/2++=+= mg MmM M mg m M Mmg N 23)(2+=++=6.刚体转动单元练习(一)答案1.B 2.C 3.C 4.C5.v = 1.23 m/s ;a n = 9.6 m/s 2;α = –0.545 rad/ s 2;N = 9.73转。

15导体电介质和电容单元练习二答案

15导体电介质和电容单元练习二答案
U1 = Eo (d1 – x)+Ed2=1.5-100x (SI)
U2 = E(d2 + d1x)=1.0-50x (SI)
各区域内均为线性分布.
D(10-10 C/m2)
E(V/m)
8.85
100
50
U(V)
2 1
O 1 2 x(cm) O 1 2 x(cm)
(D—x)曲线
(E—x)曲线
1 2 x(cm) (U—x)曲线
rC,系统的静电能
We
1 2C
Q2
Q2 2 r C
Wo r
*10.解:用 D 的高斯定理求得电位移的大小为
D = =8.85×10-10 C/m2 (0<x<2)
真空中电场强度
Eo
D 0
0
=100 V/m
15 导体电介质和电容单元练习二—1
介质中电场强度 真空中电势
E D =50 V/m 0r 0r
15.导体电介质和电容单元练习(二)答案
1. C
2. B
3. C
4. B
5. r,r 6. 4 7. 解:设芯线单位长度带电荷,芯线附近的电场强度最强,当电压增高时该点首先被击
穿
E max
2 o r R1
U
R2 R1 2 o r
r
dr
2 o r
ln R2 R1
R1 Emax
ln
R2 R1
15 导体电介质和电容单元练习二—2
8.解:(1)电容器充满介质后,导体板间的电势差不变
E Uo d
D

or E
orUo d
P
o r
1E
o r
1U o

大学大学物理习题解答参考答案-导体与电介质的静电场(一)

大学大学物理习题解答参考答案-导体与电介质的静电场(一)

20XX年复习资料大学复习资料专业:班级:科目老师:日期:导体与电介质的静电场(一)20XXXX-1-1. 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. [ ] 20XXXX-1-2. 一带正电荷的物体M ,靠近一原不带电的金属导体N ,N 的左端感生出负电荷,右端感生出正电荷.若将N 的左端接地,如图所示,则(A)N 上有负电荷入地.(B) N 上有正电荷入地.(C ) N 上的电荷不动.(D) N 上所有电荷都入地. [ ]20XXXX-1-3. 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上的感生电荷面密度为:(A) 1 = -, 2 = +.(B) 1 =σ21-, 2 =σ21+. (C) 1 =σ21-, 1 =σ21-. (D) 1 = -, 2 = 0. [ ]20XXXX-1-4. 选无穷远处为电势零点,半径为R 的导体球带电后,其电势为U 0,则球外离球心距离为r 处的电场强度的大小为(A) 302rU R . (B) R U 0. (C) 20rRU . (D) r U 0. [ ] 20XXXX-1-5. 一长直导线横截面半径为a ,导线外同轴地套一半径为b 的薄圆筒,两者互相绝缘,并且外筒接地,如图所示.设导线单位长度的电荷为+,并设地的电势为零,则两导体之间的P 点( OP = r )的场强大小和电势分别为:q 0PM N A B +σ12(A) 204r E ελπ=,a b U ln 20ελπ=. (B) 204r E ελπ=,r b U ln 20ελπ=. (C) r E 02ελπ=,ra U ln 20ελπ=. (D) r E 02ελπ=,rb U ln 20ελπ=. [ ] 20XXXX-1-6. 如图所示,一厚度为d 的“无限大”均匀带电导体板,电荷面密度为,则板的两侧离板面距离均为h 的两点a 、b 之间的电势差为: (A) 0. (B) 02εσ. (C) 0εσh . (D) 02εσh . [ ] 20XXXX-1-7. 一带电大导体平板,平板二个表面的电荷面密度的代数和为 ,置于电场强度为0E 的均匀外电场中,且使板面垂直于0E 的方向.设外电场分布不因带电平板的引入而改变,则板的附近左、右两侧的合场强为:(A) 002εσ-E ,002εσ+E . (B) 002εσ+E ,002εσ+E . (C) 002εσ+E ,002εσ-E . (D) 002εσ-E ,002εσ-E . [ ] 20XXXX-1-8. 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+Q 1,B 板带电荷+Q 2,如果使B板接地,则AB 间电场强度的大小E 为 (A) S Q 012ε . (B) SQ Q 0212ε-. (C) S Q 01ε. (D) SQ Q 0212ε+. [ ] 20XXXX-1-9. 一空心导体球壳,其内、外半径分别为R 1和R 2,带电荷q ,如图所示.当球壳中心处再放一电荷为q 的点电荷时,则导体球壳的电势(设无穷远处为电势零点)为 (A) 104R q επ . (B) 204R q επ . O P r a b d b a hh σ 0E +Q 1 +Q 2 A B q q R 1 R 2(C) 102R q επ . (D) 20R qε2π . [ ] 20XXXX-1-20XXXX. 两个同心薄金属球壳,半径分别为R 1和R 2 (R 2 > R 1 ),若分别带上电荷q 1和q 2,则两者的电势分别为U 1和U 2 (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) U 1. (B) U 2.(C) U 1 + U 2. (D) )(2121U U +. [ ]20XXXX-1-20XXXX. 一个未带电的空腔导体球壳,内半径为R .在腔内离球心的距离为d 处( d < R ),固定一点电荷+q ,如图所示. 用导线把球壳接地后,再把地线撤去.选无穷远处为电势零点,则球心O 处的电势为(A) 0 . (B) dq 04επ. (C)R q 04επ-. (D) )11(40R d q -πε. [ ]20XXXX-1-20XXXX. 三块互相平行的导体板,相互之间的距离d 1和d 2比板面积线度小得多,外面二板用导线连接.中间板上带电,设左右两面上电荷面密度分别为1和2,如图所示.则比值1 / 2为(A) d 1 / d 2. (B) d 2 / d 1.(C) 1. (D) 2122/d d . [ ]20XXXX-1-20XXXX. 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) E = 0,U > 0. (B) E = 0,U < 0. (C) E = 0,U = 0. (D) E > 0,U < 0.[ ]20XXXX-1-20XXXX. 一半径为R 的薄金属球壳,带电荷-Q .设无穷远处电势为零,则球壳内各点的电势U 可表示为: (041επ=K ) (A) R Q K U -<. (B) RQ K U -=. R O d +q d 1 d 2 σ2 σ1P(C) R Q K U ->. (D) 0<<-U RQ K . [ ] 20XXXX-1-20XXXX. 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. [ ] 20XXXX-1-20XXXX. 在带有电荷+Q 的金属球产生的电场中,为测量某点场强E ,在该点引入一电荷为+Q/3的点电荷,测得其受力为F .则该点场强E 的大小(A) Q F E 3=. (B) QF E 3>. (C) QF E 3<. (D) 无法判断. [ ] 20XXXX-1-20XXXX. 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. [ ]20XXXX-1-20XXXX. 关于高斯定理,下列说法中哪一个是正确的?(A) 高斯面内不包围自由电荷,则面上各点电位移矢量D 为零. (B) 高斯面上处处D 为零,则面内必不存在自由电荷.(C) 高斯面的D 通量仅与面内自由电荷有关.(D) 以上说法都不正确. [ ]20XXXX-1-20XXXX. 关于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) 任何两条电位移线互相平行.(C) 起自正自由电荷,止于负自由电荷,任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交.(D) 电位移线只出现在有电介质的空间. [ ]20XXXX-1-20XX. 一导体球外充满相对介电常量为r 的均匀电介质,若测得导体表面附近场强为E ,则导体球面上的自由电荷面密度为(A) 0 E . (B) 0 r E .(C) r E . (D) (0 r -0)E . [ ]导体与电介质的静电场(二)20XXXX-2-1. 在空气平行板电容器中,平行地插上一块各向同性均匀电介质板,如图所示.当电容器充电后,若忽略边缘效应,则电介质中的场强E 与空气中的场强0E 相比较,应有(A) E > E 0,两者方向相同. (B) E = E 0,两者方向相同.(C) E < E 0,两者方向相同. (D) E < E 0,两者方向相反. [ ]20XXXX-2-2. 设有一个带正电的导体球壳.当球壳内充满电介质、球壳外是真空时,球壳外一点的场强大小和电势用E 1,U 1表示;而球壳内、外均为真空时,壳外一点的场强大小和电势用E 2,U 2表示,则两种情况下壳外同一点处的场强大小和电势大小的关系为(A) E 1 = E 2,U 1 = U 2. (B) E 1 = E 2,U 1 > U 2.(C) E 1 > E 2,U 1 > U 2. (D) E 1 < E 2,U 1 < U 2. [ ]20XXXX-2-3. 两个半径相同的金属球,一为空心,一为实心,把两者各自孤立时的电容值加以比较,则(A) 空心球电容值大. (B) 实心球电容值大.(C) 两球电容值相等. (D) 大小关系无法确定. [ ]20XXXX-2-4. 一个大平行板电容器水平放置,两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质,另一半为空气,如图.当两极板带上恒定的等量异号电荷时,有一个质量为m 、带电荷为+q 的质点,在极板间的空气区域中处于平衡.此后,若把电介质抽去 ,则该质点(A) 保持不动. (B) 向上运动.(C) 向下运动. (D) 是否运动不能确定. [ ]20XXXX-2-5. 两只电容器,C 1 = 8 F ,C 2 = 2 F ,分别把它们充电到 20XXXX00 V ,然后将它们反接(如图所示),此时两极板间的电势差为:(A) 0 V . (B) 20XX0 V .(C) 600 V . (D) 20XXXX00V . [ ]20XXXX-2-6. 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 20XXXX 、电场强度的大小E 、电场能量W 将发生如下变化:(A)U 20XXXX 减小,E 减小,W 减小.(B) U 20XXXX 增大,E 增大,W 增大.(C) U 20XXXX 增大,E 不变,W 增大.(D) U 20XXXX 减小,E 不变,W 不变. [ ] E E 0+q mC 1 C 220XXXX-2-7. C 1和C 2两空气电容器串联以后接电源充电.在电源保持联接的情况下,在C 2中插入一电介质板,则 (A) C 1极板上电荷增加,C 2极板上电荷增加.(B) C 1极板上电荷减少,C 2极板上电荷增加.(C) C 1极板上电荷增加,C 2极板上电荷减少.(D) C 1极板上电荷减少,C 2极板上电荷减少. [ ]20XXXX-2-8. C 1和C 2两空气电容器串联起来接上电源充电.然后将电源断开,再把一电介质板插入C 1中,如图所示. 则 (A) C 1上电势差减小,C 2上电势差增大.(B) C 1上电势差减小,C 2上电势差不变.(C) C 1上电势差增大,C 2上电势差减小.(D) C 1上电势差增大,C 2上电势差不变. [ ]20XXXX-2-9. C 1和C 2两空气电容器并联以后接电源充电.在电源保持联接的情况下,在C 1中插入一电介质板,如图所示, 则(A) C 1极板上电荷增加,C 2极板上电荷减少. (B) C 1极板上电荷减少,C 2极板上电荷增加.(C) C 1极板上电荷增加,C 2极板上电荷不变.(D) C 1极板上电荷减少,C 2极板上电荷不变. [ ]20XXXX-2-10. C 1和C 2两空气电容器,把它们串联成一电容器组.若在C 1中插入一电介质板,则(A) C 1的电容增大,电容器组总电容减小.(B) C 1的电容增大,电容器组总电容增大. (C) C 1的电容减小,电容器组总电容减小. (D) C 1的电容减小,电容器组总电容增大. [ ]20XXXX-2-11. C 1和C 2两空气电容器并联起来接上电源充电.然后将电源断开,再把一电介质板插入C 1中,如图所示, 则 (A) C 1和C 2极板上电荷都不变.(B) C 1极板上电荷增大,C 2极板上电荷不变.(C) C 1极板上电荷增大,C 2极板上电荷减少.(D) C 1极板上电荷减少,C 2极板上电荷增大. [ ]20XXXX-2-12. 如果在空气平行板电容器的两极板间平行地插入一块与极板面积相同的各向同性均匀电介质板,由于该电介质板的插入和它在两极板间的位置不同,对电容器电容的影响为:(A) 使电容减小,但与介质板相对极板的位置无关.(B) 使电容减小,且与介质板相对极板的位置有关.(C) 使电容增大,但与介质板相对极板的位置无关.(D) 使电容增大,且与介质板相对极板的位置有关. [ ]C 1 C 2C 1 C 2C 1 C 212C 1 C 220XXXX-2-13. 如果在空气平行板电容器的两极板间平行地插入一块与极板面积相同的金属板,则由于金属板的插入及其相对极板所放位置的不同,对电容器电容的影响为:(A) 使电容减小,但与金属板相对极板的位置无关.(B) 使电容减小,且与金属板相对极板的位置有关.(C) 使电容增大,但与金属板相对极板的位置无关.(D) 使电容增大,且与金属板相对极板的位置有关. [ ]20XXXX-2-14. 如果某带电体其电荷分布的体密度增大为原来的2倍,则其电场的能量变为原来的(A) 2倍. (B) 1/2倍.(C) 4倍. (D) 1/4倍. [ ]20XXXX-2-15. 如图所示, 一球形导体,带有电荷q ,置于一任意形状的空腔导体中.当用导线将两者连接后,则与未连接前相比系统静电场能量将(A) 增大. (B) 减小.(C) 不变. (D) 如何变化无法确定.[ ]20XXXX-2-16. 用力F 把电容器中的电介质板拉出,在图(a)和图(b)的两种情况下,电容器中储存的静电能量将(A) 都增加.(B) 都减少.(C) (a)增加,(b)减少.(D) (a)减少,(b)增加. [ ]20XXXX-2-17. 一空气平行板电容器充电后与电源断开,然后在两极板间充满某种各向同性、均匀电介质,则电场强度的大小E 、电容C 、电压U 、电场能量W 四个量各自与充入介质前相比较,增大(↑)或减小(↓)的情形为(A) E ↑,C ↑,U ↑,W ↑.(B) E ↓,C ↑,U ↓,W ↓.(C) E ↓,C ↑,U ↑,W ↓.(D) E ↑,C ↓,U ↓,W ↑. [ ]20XXXX-2-18. 两个完全相同的电容器C 1和C 2,串联后与电源连接.现将一各向同性均匀电介质板插入C 1中,如图所示,则(A) 电容器组总电容减小.(B) C 1上的电荷大于C 2上的电荷.(C) C 1上的电压高于C 2上的电压 .(D) 电容器组贮存的总能量增大. [ ]20XXXX-2-19. 一平行板电容器充电后仍与电源连接,若用绝缘手柄将电容器两qF F 充电后仍与电源连接 充电后与电源断开C 1C 2极板间距离拉大,则极板上的电荷Q、电场强度的大小E和电场能量W将发生如下变化(A) Q增大,E增大,W增大.(B) Q减小,E减小,W减小.(C) Q增大,E减小,W增大.(D) Q增大,E增大,W减小.[]20XXXX-2-20. 真空中有“孤立的”均匀带电球体和一均匀带电球面,如果它们的半径和所带的电荷都相等.则它们的静电能之间的关系是(A) 球体的静电能等于球面的静电能.(B) 球体的静电能大于球面的静电能.(C) 球体的静电能小于球面的静电能.(D) 球体内的静电能大于球面内的静电能,球体外的静电能小于球面外的静电能.[]。

第十章静电场中的导体与电介质2014版答案

第十章静电场中的导体与电介质2014版答案

第十章 静电场中的导体和电介质一.选择题[B ]1、(基训2) 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+σ ,则在导体板B 的两个表面1和2上的感生电荷面密度为: (A) σ 1 = - σ, σ 2 = + σ. (B) σ 1 = σ21-, σ 2 =σ21+. (C) σ 1 = σ21-, σ 1 = σ21-. (D) σ 1 = - σ, σ 2 = 0. 【解析】 由静电平衡平面导体板B 内部的场强为零,同时根据原平面导体板B 电量为零可以列出σ 1S+σ 2S=0022202010=-+εσεσεσ[ C ]2、(基训3)在一个原来不带电的外表面为球形的空腔导体A 内,放有一带电量为+Q 的带电导体B ,如图10-5所示,则比较空腔导体A 的电势U A 和导体B 的电势U B 时,可得以下结论:(A) U A = U B . (B) U A > U B . (C) U A < U B . (D) 因空腔形状不是球形,两者无法比较.【解析】由静电感应现象,空腔导体A 内表面带等量负电荷,A 、B 间电场线如图所示,而电场线总是指向电势降低的方向),因此U B >U A 。

[C ]3、(基训6)半径为R 的金属球与地连接。

在与球心O 相距d =2R 处有一电荷为q 的点电荷。

如图16所示,设地的电势为零,则球上的感生电荷q '为:(A) 0. (B) 2q . (C) -2q. (D) -q .【解析】利用金属球是等势体,球体上处电势为零。

球心电势也为零。

0442q o o dq qR R πεπε''+=⎰ R qR q d o q oo 244πεπε-='⎰'RqR q 2-=' 2qq -='∴[C ]4、(基训8)两只电容器,C 1 = 8 μF ,C 2 = 2 μF ,分别把它们充电到 1000 V ,然后将它们反接(如图10-8所示),此时两极板间的电势差为: (A) 0 V . (B) 200 V . (C) 600 V . (D) 1000 V AB+σσ1σ2OR dqC 1C2【解析】 C U C U C Q Q Q 32121106-⨯=-=-=V FC C C Q C Q U 600101106''5321=⨯⨯=+==-- [B ]5、(自测4)一导体球外充满相对介电常量为r ε的均匀电介质,若测得导体表面附近场强为E ,则导体球面上的自由电荷面密度0σ为(A) E 0ε. (B) E r εε0 . (C) E r ε. (D) E r )(00εεε- 【解析】导体表面附近场强ro o E εεσεσ0==,E r o εεσ0=. [ B ]6、(自测7)一个大平行板电容器水平放置,两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质,另一半为空气,如图.当两极板带上恒定的等量异号电荷时,有一个质量为m 、带电荷为+q 的质点,在极板间的空气区域中处于平衡.此后,若把电介质抽去 ,则该质点(A) 保持不动. (B) 向上运动. (C) 向下运动. (D) 是否运动不能确定.【解析】在抽出介质前,相当于左右两半两个“电容器”并联,由于这两个“电容器”电压相等,而右半边的电容又小于左半边的,因此由q=CU 公式可知,右半边极板的带电量小于左半边的。

第十四章静电场中的导体与电介质自测题答案(精)

第十四章静电场中的导体与电介质自测题答案(精)

第十四章静电场中的导体与电介质自测题答案一、选择题答案BBCCC BDDAB CC二、填空题1.答案: 02.答案:表面3.答案: C1+C24.答案:减少5.答案:相等6.答案: 07.答案: q4πεR8.答案: RA:RB9答案:-rq/R10.答案:增大11.答案: 3.75UQd12.答案: 0+ 22S ε013.答案:14.: rRqer15. 答案: 4πε 0r21 1616. Q4πε 0R+q4πε 0a17.<18.1/2 σ 19. 0 ε020. 1εr三、计算题1.半径分别为 a 和 b 的两个金属球,它们的间距比本身线度大得多,今用一细导线将两者相连接,并给系统带上电荷 Q,求:(1)每个球上分配到的电荷是多少?(2)按电容定义式,计算此系统的电容。

解:( 1)两孤立导体球电势相等,故qaqbU== 3 分 4πε 0a4πε 0b又 Q=qa+qb 2 分QaQb 2分,qb=a+ba+b(2)根据电容定义式,此系统的电容为解得qa=Q=4πε 0(a+b)分3 U2.如图, 3 个“无限长”的同轴导体圆柱面 A 、B、 C,半径分别为 RA、 RB、 RC,圆柱面 B 上带电荷, A 和 C 都接地。

求 B 的内表面上沿轴线电荷线密度λ1和外表面上电荷线密度λ2之比值λ1/ λ2。

解:由高斯定理, A 的外表面上沿轴线电荷线密度-λ1,C 的内表面上电荷线密度-λ2RAλ 1λ RUBA=(-dr)=1lnB 3 分 RB2πε r2 πε 0RA0?C= UBC=? RCRBRλ 2λ =2lnC 3分 2πε 0r2 πε 0RB而 UBA=UBC ,故 2 分Rλ 1=lnCλ2RBlnRB 2分 RA3.有一外半径为 R1、内半径为 R2 的金属球壳,其内有一同心的半径为 R3 的金属球。

球壳和金属球所带的电量均为 q。

求空间的电场分布。

解:作半径为 r 的同心球面为高斯面,则通过高斯面的电通量为E? dS=4π r2E 1分 S当 r<R3 时,∑q内=0 由高斯定理 E? dS=Sqε0内,得 1分E1=0 2 分当 R3<r<R2 时,∑q内=q 内由高斯定理 E? dS=Sqε0,得E2=q4πε 0r2内 2 分当 R2<r<R1 时,∑q=0内由高斯定理 E? dS=Sqε0,得E3=0 2 分当 r>R1 时,∑q内=2q 由高斯定理 E? dS=Sqε0内,得E4=2q 2 分 4πε 0r24.一半径为 r1,r2(r2>r1)互相绝缘的两个同心导体球壳,现将 +q 电量给予内球壳,求外球壳上所带的电荷和外球的电势。

大学物理-静电场中的导体和电介质习题课和答案解析

大学物理-静电场中的导体和电介质习题课和答案解析
第13章 习题课
一、基本概念:
1、电容
定义:C q U
C q U1 U2
2、电极化强度矢量:
P
pe
V
P 0eE
3、电位移矢量: D o E P
各 向 同 性 介 质D 0 r E E
C孤 立 球 4 0R
C平 板
0S
d
C球 形
4 0 R1R2
R2 R1
C柱 形
2 0 L
ln R2
与A 同心的球壳导体。三者带电量分别为QA、QB、 QC,求从内到外五个导体面上的电量分布?
q1 QA
q2 QA
q3 QB QA q4 (QB QA )
C B A QA QB
QC
q5 QC QB QA
2、关于导体的接地问题:
★ 没有掌握接地的根本意义,认为只要接地,导体的 接地面一定没有电荷。
A) W W0
√C)W rW0
B) W (1 r )W0 D) W W0 / r
2、一平行板电容器充电后,与电源断开,然后再充满相对
电容率为 r 的各向同性均匀电介质.则其电容C、两极板
间电势差U12及电场能量We将如何变化:
√A) C U12 We
B) C U12 We
[例2] 接地导体球附近有一个带电体时,接地端是否一定 没有电荷?
[例3] 设导体空腔A,带有电荷+Q,空腔内有带电+q 的导体B。 求下列情况下接地的导体面是否都 没有电荷?
Q
Q
AB
q
A
B
q
[思考与练习]
1、一空气平行板电容器,接电源充电后电容器中储存的能
量为W0 。在保持电源接通的条件下,在两极板间充满相 对电容率为 εr 的各向同性均匀电介质,则该电容器中储 存的能量W为:

静电场中的导体和电介质答案ppt课件

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接地后,再把接地线撤去。选无穷远处为电势零 点,则球心 O 处电势为
(A) 0
+
-+
O
d +q
-
+
-
-+
+
q (B)
40d
q (C)
4 0 R
(D)
q
40

1 d

1 R

9
选择题8:三块相互平行的导体板,相互之间的距离
d1 和 d2 比板的线度小得多,外面两板用导线连接起 来。若中间板上带电,并假设其左、右两面上电荷
的内表面带电量为
-q
;外表面带电量

-q

+q -q
+q -2q
11
填空题2:两个点电荷在真空中相距为r1时相互作 用力等于它们在某一“无限大”各向同性均匀电
介质中相距为r2时的相互作用力,则该电介质的
相对介电常数r =

q1q2
4 0 r12

q1q2
4 0 2 r22
r

r12 r22
面密度分别为σ1 和σ2 ,如图所示。则比值σ1/σ2为:
-σ1 σ1 σ2 -σ2
+σ1
+σ2
d1
d2
(A) d1 d2
(C) 1
(B) d2 d1
(D)
d
2 2
d12
1 0
d1

2 0

d2
10
填空题1:如图所示,两同心导体球壳,内球壳带
电量+q,外球壳带电量 -2q . 静电平衡时,外球壳
We

1 2

《大学物理AⅠ》静电场中的导体和电介质习题、答案及解法(2010.6.4)(推荐文档)

《大学物理AⅠ》静电场中的导体和电介质习题、答案及解法(2010.6.4)(推荐文档)

静电场中的导体和电解质习题、答案及解法一.选择题1.一个不带电的空腔导体球壳,内半径为R 。

在腔内离球心的距离为a 处放一点电荷q +,如图1所示。

用导线把球壳接地后,再把地线撤去。

选无穷远处为电势零点,则球心O 处的电势为 [ D ](A )aq 02πε; (B )0 ;(C )Rq 04πε-; (D )⎪⎭⎫ ⎝⎛-R a q 1140πε。

参考答案:)11(4)11(440020Ra q a R q dl Rq Edl V R aRa-=--===⎰⎰πεπεπε 2.三块互相平行的导体板之间的距离21d d 和比板面积线度小得多,如果122d d =外面二板用导线连接,中间板上带电。

设左右两面上电荷面密度分别为21σσ和,如图2所示,则21σσ为(A )1 ; (B )2 ; (C )3 ;(D )4 。

[ B ]解:相连的两个导体板电势相等2211d E d E =,所以202101d d εσεσ= 1221d d =σσ 3.一均匀带电球体如图所示,总电荷为Q +,其外部同心地罩一内、外半径分别为1r ,2r 的金属球壳。

设无穷远处为电势零点,则在球壳内半径为r 的P 点处的场强和电势分别为[ B ] (A )204rq πε,0 ; (B )0,204r q πε ;(C )0,rq 04πε ; (D )0,0 。

参考答案:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞-==•+•=•=⎰⎰⎰⎰∞∞∞2020201411441222r Q rQdr r Q ld E l d E ld E U r r r rpp πεπεπε4.带电导体达到静电平衡时,其正确结论是 [ D ](A ) 导体表面上曲率半径小处电荷密度较小; (B ) 表面曲率较小处电势较高; (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。

参考答案:带电导体达到静电平衡时,导体是一个等势体,其外表面是一个等势面。

习题课后作业(静电场中的导体和电介质)

习题课后作业(静电场中的导体和电介质)

习题课后作业(静电场中的导体和电介质)1、一个平行板电容器的电容值C =100Pf ,面积S =100cm 2,两板间充以相对电容率为εr =6的云母片,当把它接到50V 的电源上时,云母中电场强度大小E =9.42×103v/m ,金属板上的自由电荷量q =5.00×10-9C 。

(CU q =εDE =εσ==Sqr 0εε)2、一空气平行板电容器,电容为C ,两极板间距离为d ,充电后,两极板间相互作用力为F ,则两极板间的电势差为 C Fd 2,极板上的电荷量大小为FCd 2。

3、一平行板电容器,两极板间电压为U 12,其间充满相对电容率为εr 的各向同性均匀电介质,电介质厚度为d ,则电介质中的电场能量密度为221202d U w r εε= (d U E 12=, 2/20E w r εε=)4、如图,在与电源连接的平行板电容器中,填入两种不同的均匀的电介质,则两种电介质中的场强相等,电位移不相等。

(填相等或不相等)dUE E ==21,011E D r εε=, 2022E D r εε=, 12r r εε≠ , 21D D ≠∴5、平行板电容器在接入电源后,把两板间距拉大,则电容器( D )(A)电容增大; (B)电场强度增大;(C)所带电量增大 (D)电容、电量及两板内场强都减小。

由dSC 0ε=, U =Ed , q =CU 可见,接入电源后,U 不变,若d 增大,则C 减小, E 减小,Q 减小6、如图所示,一内半径为a ,外半径为b 的金属球壳,带有电量Q ,在球壳空腔内距离球心为r 处有一点电荷q ,设无限远处为电势零点。

试求:(1)球壳外表面上的电荷;(2)球心O 点处由球壳内表面上电荷产生的电势; (3)球心O 点处的总电势。

解: (1) 设球壳内、外表面电荷分别为q 1 , q 2,以O 为球心作一半径为R (a <R <b )的高斯球面S,由高斯定理 ⎰+=⋅S oq q S d E ε1 ,根据导体静电平衡条件,当a <R <b 时,0=E .则0=⋅⎰S S d E.即1=+q q ,得q q -=1根据电荷守恒定律,金属球壳上的电量为21q q Q +=q Q q Q q +=-=∴12(2)在内表面上任取一面元,其电量为dq ,在O 点产生的电势为:adq dU o πε411=q 1在O 点产生的电势aq aq adq dU U o o o πεπεπε4441111-====⎰⎰内内(3) 同理,外球面上的电荷q 2在O 点产生的电势bqQ bq U o o πεπε4422+== 点电荷q 在O 点产生的电势rq U o q πε4=∴ O 点的总点势o q U U U U πε41210=++=(b q Q aq r q ++-)7、一平行板电容器,两极板间的距离d =5.00mm 板面积100cm 2,以300V 电源使之充电。

静电场中的导体和电介质习题详解精品文档5页

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习题二一、选择题1.如图所示,一均匀带电球体,总电量为+Q ,其外部同心地罩一内、外半径分别为1r 和2r 的金属球壳。

设无穷远处为电势零点,则球壳内半径为r 的P 点处的场强和电势为[ ] (A )200, 44Q QE U r rεε==ππ; (B )010, 4QE U r ε==π;(C )00, 4QE U rε==π;(D )020, 4QE U r ε==π。

答案:D解:由静电平衡条件得金属壳内0=E ;外球壳内、外表面分别带电为Q -和Q +,根据电势叠加原理得2.半径为R的金属球与地连接,在与球心O 相距2d R =处有一电量为q 的点电荷,如图所示。

设地的电势为零,则球上的感应电荷q '为[ ](A )0; (B )2q ; (C )2q-; (D )q -。

答案:C解:导体球接地,球心处电势为零,即000044q q U dRπεπε'=+=(球面上所有感应电荷到球心的距离相等,均为R ),由此解得2R qq q d '=-=-。

3.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 Q E D rr εεε==ππ; (B )22,44r Q Q E D r r ε==ππ; (C )220,44Q Q E D r r ε==ππ; (D )2200,44Q QE D r rεε==ππ。

答案:C解:由高斯定理得电位移 24QD r =π,而 2004D Q E r εε==π。

4.一大平行板电容器水平放置,两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质,另一半为空气,如图所示。

当两极板带上恒定的等量异号电荷时,有一个质量为m 、带电量为+q 的质点,在极板间的空气区域中处于平衡。

此后,若把电介质抽去 ,则该质点[ ](A )保持不动; (B )向上运动;(C )向下运动; (D )是否运动不能确定。

电容器和介电质习题答案

电容器和介电质习题答案
SE dS 1oqi+ SE dS

0 (E E ) d S q oi
S
i

令 D dS qoi
S
i
自由电荷
定义电位移矢量: D D = 0(E E ( C E ) m 2 )
or 只适用于各向同性的均匀介质。
0

D
0
VABEd
od o r
C 0S o rS
V AB
d
(2)求极化电荷面密度
Eo

o o
E o
EEoE
0 o or o o
0
E0 E

0


1
1
r

o
CS C 1 d
2. 球形电容器
q
E 4orr2
RA RB
V A BR R A B4πq0rd r2 r4πq0r R 1 AR 1 B
C q 4π0rRARB
VAB RBRA
当 RBRA C4π0rRA (孤立导体球的电容)
2mm 4mm
C
AB
解:设A板带电为q =q1+q2 =3.0×10-7c ,B、C两板 的感应电荷分别为- q1及- q2 。
UA UB = UA UC
EAB dAB = EAC dAC
EAB
=

q1 S
EAC
=

q2 S
0
0
q1 q2
=
EAB EAC
dAC = dAB
=
1 2
2mm 4mm
C
AB

q C
等效电容: 1 1 1 1

静电场中的导体和电介质(含答案,大学物理作业,考研真题)

静电场中的导体和电介质(含答案,大学物理作业,考研真题)

1、一片二氧化钛晶片,其面积为 1.0cm2, 厚度为 0.10mm 。把平行板电容器的两极板紧
贴在晶片两侧。此时电容器的电容为_____________. ;当在电容器的两板上加上 12V 电压时,
极板上的电荷为_____________. ;电容器内的电场强度为_____________ .。(二氧化钛的相
[
]
3、(2018 年暨南大学)将一带电量为 Q 的金属小球靠近一个不带电的金属导体时,则有:
(A)金属导体因静电感应带电,总电量为-Q;
(B)金属导体因感应带电,靠近小球的一端带-Q,远端带+Q;
(C)金属导体两端带等量异号电荷,且电量 q<Q;
(D)当金属小球与金属导体相接触后再分离,金属导体所带电量大于金属小球所带电量。
二、 填空题
1、导体在达到静电平衡时,其导体内部的场强应为______;整个导体(包括导体表面)
的电势应是______;导体表面的场强方向应是______。
2、当空腔导体达到静电平衡时,若腔内无电荷,则给该空腔导体所带的电荷应分布

;若腔内有电荷,则空腔导体上的电荷应分布


3、如图所示,两同心导体球壳,内球壳带电量+q,外球壳带电量-2q。
(C)、使电容增大,但与介质板的位置无关;(D)、使电容增大,但与介质板的位置有关。
[
]
3、(2011 年太原科技大学)两个半径相同的金属球,一为空心,一为实心,把两者各自
孤立时的电容值加以比较,则:
(A)空心球电容值大;
(B)实心球电容值大;
(C)两球电容值相等;
(D)大小关系无法确定
[
]
二、 填空题
(1)若两极上分别带有电荷+Q 和—Q,求各区域的电位移 D,电场强度 E,及电势 U;
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14.导体电介质和电容单元练习(一)答案
1. B
2. C
3. D
4. C
5. <
6. 负电;29/1006.1m C E o -⨯=ε=σ
7. 解:两个球形导体用细导线相连接后电势相等,
C Q Q 821100.12-⨯⨯=+
2
211R Q R Q = 解得:C Q 8821033.1100.23
2--⨯=⨯⨯=; V R Q V o 3222100.64⨯=πε= C Q 8811067.0100.231--⨯=⨯⨯=
V R Q V o 3221100.64⨯=πε=
8.解:依照题意d >>R ,导体上的电荷分布基本保持不变,电场可以视为两个长直带电线电场的叠加。

取其中一导线轴心为坐标原点,两根导线的垂直连线为x 轴。

任意一点P 的电场强度
i x d x E o ⎪⎭⎫ ⎝⎛-λ+λπε=
21⎰-⋅=R d R AB l d E U dx x d x R d R o ⎰-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+πελ=112R R d o -πελ=
ln R d >>两直导线单位长度的电容 R
d U C o AB ln πε≈λ= 9. 解:方法一:导体电荷的自能就是系统的静电能
R
Q dq V Vdq W o πε===⎰⎰ΩΩ821212
方法二:依照孤立导体球电容的能量求系统的静电能
R C o πε=4 R
Q Q C W o πε==8212
2 方法三:依照电场能量密度对电场空间的积分求系统的静电能
42223221r Q E w o o e επ=ε= R Q r dr r Q r dV Q W o o
o πε=εππ=επ=⎰Ω8324322
4222422
*10.解:(1)导体达到静电平衡时,导体板上电荷分布的规律可参见《物理学教程习题分析与解答》,根据电荷守恒定律以及C 板的电势,有
d d o
o εσ
=εσ212
Q S S =σ+σ21 解得:S Q S Q
3;3221=σ=σ 3;
32Q Q Q
Q B A -=-=
(2)C 板的电势
d S Q d d
U o o o C ε=εσ=εσ=3221。

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