3大学物理习题-静电场
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。
3大学物理习题-静电场
3大学物理习题-静电场静电场一、选择题1.一带电体可作为点电荷处理的条件是(A)电荷必须呈球形分布;(B)带电体的线度很小;(C)带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计;(D)电量很小。
2.真空中有两个点电荷M、N,相互间作用力为F,当另一点电荷Q移近这两个点电荷时,M、N两点电荷之间的作用力F(A)大小不变,方向改变;(B)大小改变,方向不变;(C)大小和方向都不变;(D)大小和方向都改变。
3.下列几种说法中哪一个是正确的(A)电场中某点场强的方向,就是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;F(C)场强方向可由E定义给出,其中q为试验电荷的电量,q可正、可负,F为试验q电荷所受的电场力;(D)以上说法都不正确。
4.一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F和合力矩M为:(A)F0,M0;(B)F0,M0;(C)F0,M0;(D)F0,M0。
5.一电场强度为E的均匀电场,E的方向与某轴正向平行,如图所示,则通过图中一半径为R的半球面的电场强度通量为(A)R2E;(B)O第题图1R2E;(C)2R2E;(D)0。
2E某6.如图所示,一个带电量为q的点电荷位于立方体的度通量等于:(A)A角上,则通过侧面abcd的电场强12060A·qb图2404807.下列说法正确的是c(A)闭合曲面上各点的电场强度都为零,曲面内一定没有电荷;(B)闭合曲面上各点的电场强度都为零,曲面内电荷代数和必定为零;(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;(D)闭合曲面的电通量不为零时,曲面上任意一点的电场强度都不可能为零。
8.电场中高斯面上各点的电场强度是由:(A)分布在高斯面上的电荷决定的;(B)分布在高斯面外的电荷决定的;(C)空间所有的电荷决定的;(D)高斯面内电荷代数和决定的。
9.根据高斯定理的数学表达式EdSSq/0可知下述各种说法中,正确的是:(A)闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强一定为零;(B)闭合面内的电荷代数和不为零时,闭合面上各点场强一定处处不为零;(C)闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强不一定处处为零;(D)闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定处处无电荷;10.已知一高斯面所包围的体积内电量代数和qi0,则可肯定:(A)高斯面上各点场强均为零;(B)穿过高斯面上每一面元的电通量均为零;(C)穿过整个高斯面的电通量为零;(D)以上说法都不对。
《大学物理》静电场习题
1
a r
2
例2 有一瓦楞状直长均匀带电薄板,面电荷 密度为σ,瓦楞的圆半径为 a 试求:轴线中部一 点P 处的电场强度。
a
P. L
解:
y
q dq o
x dqσ L
a
q dE
dl
dq L s dS s Ldl
s dl
E dE
=ρd 1S
0
E2
ε E2
=
ρd 1
20
1.0×10-4×0.3×10-2 = 2×8.85×10-12
=1.69×104 V/m
E3 S
d
d
ρ
(3)
E3
ρd S
ε E3S + E3S = 0
ε E3
=
ρd
20
1.0×10-4×0.5×10-2 = 2×8.85×10-12
=2.83×104 V/m
dx d
7-19 一层厚度为d =0.5cm的无限大平板,均 匀带电,电荷体密度为ρ =1.0×10-4 C/m3 。求: (1)这薄层中央的电场强度; (2)薄层内与其表面相距0.1cm处的电场强
度; (3)薄层外的电场强度。
ρd
解:(1) E1=0
E2
S d1ρ d
ε (2)
E2S
+ E2S
cosq
π
0
=πσε0
=-2.4V/m
例1 设气体放电形成的等离子体在圆柱内的 电荷分布可用下式表示
r
1
0
r a
2
2
式中r是到圆柱轴线的距离, ρ0是轴线处的电 荷体密度,a 是常量。试计算其场强分布。
大学物理:静电场练习题
由对称性可知 U p 0
l
l
l
0
12
的均匀电场!
练: 真空中一半径为R的均匀带电球面,总电量为 Q(Q > 0)。今在球面上挖去非常小块的面积
ΔS (连同电荷), 且假设
不影响原来的电荷分布, 则挖去ΔS后球心处电场
R
O
S
强度的大小E= QS /(16 2 0 R 4 )
其方向为 由圆心O点指向S
解:由场强叠加原理,挖去S 后的电场可以看作
和Φ2 ,通过整个球面的电场强度通量为 ΦS ,则
(C) (A) Φ1 Φ2 , ΦS q / 0
S2
q S1 q
O a 2a X
(B)Φ1 Φ2 , ΦS 2q / 0
(C) Φ1 Φ2 , ΦS q / 0
(D) Φ1 Φ2 , ΦS q / 0
解:由高斯定理 ΦS q / 0
(D) 0
解:过P点作如图同轴圆柱形高斯面S,由高斯定理
SE dS 2rlE 0
R1
所以E=0。
l
2
1 R2O r P
4. 有两个点电荷电量都是 +q, 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 S1 和 S2 , 其位置如图 所示。设通过 S1 和 S 2 的电场强度通量分别为 Φ1
2. 上半部带正电,下半部带负电,线密度为
3. 非均匀带电,线密度为 0sin
y
dq
d o
x
R
dE
思路:叠加法
dq dE E
解:1)
dq Rd
dE
dq
4 0 R 2
;沿径向
大学物理C-练习三静电场答案
练 习 三 静电场一、填空题1.点电荷q 1、q 2、q 3 和q 4 在真空中的分布如图所示.图中S 为闭合曲面,则通过该闭合曲面的电场强度通量sE dS ⎰r r g Ñ=____120()q q ε+________,式中的E r是点电荷___q 1、q 2、 q 3、q 4____在闭合曲面上任一点产生的场强的矢量和.2.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_______203Q a πε______3.一半径为R 的均匀带电圆环,电荷线密度为λ. 设无穷远处为电势零点,则圆环中心O 点的电势U =_______2λε________. 4.一半径为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 =_______04Q Rπε_______.5.在点电荷q 的电场中,把一个-×10-9 C 的电荷,从无限远处(设无限远处电势为零)移到离该点电荷距离 0.1 m 处,克服电场力作功×10-5 J ,则该点电荷q =_____ -2×10-7C___________.(真空介电常量0=×10-12 C2·N -1·m -2 )6.一电荷为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We =_____04Qq rπε____________.7. 图示BCD 是以O 点为圆心,以R 为半径的半圆弧,在A 点有一电荷为+q 的点电荷,O 点有一电荷为-q的点电荷.线段BA = R .现将一单位正电荷从B 点沿半圆弧轨道BCD 移到D 点,3q •SA q • 1q •2q •1q • 1q •则电场力所作的_______06q Rπε______________。
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。
3大学物理习题_静电场
。
12.两个同心球面的半径分别为 R1 和 R2 ,各自带有电荷 Q1 和 Q2 ,则两球面的电势差
为
。
13.如图,在带电量为+2q 的点电荷电场中,取图中 P 点处为电势零点,则 M 点的电势为_
__________。
14.如图所示电量为 q 的试验电荷, 在电量为 Q
R
·Q d
·a q
3 大学物理习题_静电场
(A)大小不变,方向改变;
(B)大小改变,方向不变;
(C)大小和方向都不变;
(D)大小和方向都改变。
3.下列几种说法中哪一个是正确的?
(A)电场中某点场强的方向,就是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
定义给出,其中
量等于:
q
(A) ;
6 0
(B) q ; 12 0
a
d
A·q
q
(C) ;
24 0
q
(D) 。
48 0
b
c
图
7.下列说法正确的是
(A)闭合曲面上各点的电场强度都为零,曲面内一定没有电荷;
(B)闭合曲面上各点的电场强度都为零,曲面内电荷代数和必定为零;
(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;
意路径移动到b 点,外力所作的功__________;电场力所作的功____________。
16.平行板电容器的电容随两极板距离的增大而___________(填增大或减小)。
17.平行板电容器两极板间的距离为 d ,两极板的面积均为 S ,极板间为真空,则该平行板
大学物理第5章 静电场
(B) 正电荷总是从电势能高的地方向电势能低的地方运动 (C) 正电荷总是从电场强的地方向电场弱的地方运动 (D) 正电荷加速的地方总是与等势面垂直
二、填空题
2. 半径为 R 的均匀带电球面, 若其面电荷密度为 , 则在球面外距离球面 R 处的电场强
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
q
q,如图 5-1-3 所示.若某一 Q 所受合力为零, 则 Q 与 q 的关系为
[ ] (A) Q=-2.8q
(B) Q=2.8q
(C) Q=-2q
(D) Q=2q
q
Q
图 5-1-3
5. 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
(D) 已知 R→∞积分路径上的场强分布, 便可由此计算出 R 点的电势
43. 在电场中有 a、b 两点, 在下述情况中 b 点电势较高的是 [ ] (A) 正电荷由 a 移到 b 时, 外力克服电场力做正功
(B) 正电荷由 a 移到 b 时, 电场力做正功 (C) 负电荷由 a 移到 b 时, 外力克服电场力做正功 (D) 负电荷由 a 移到 b 时, 电场力做负功
(B) 不一定为零
(C) 一定不为零
(D) 是一常数
图 5-1-15
19. 两个点电荷相距一定距离, 若在这两个点电荷连线的中点处场强为零, 则这两个点
电荷的带电情况为
[ ] (A) 电荷量相等, 符号相同
(B) 电荷量相等, 符号不同
(C) 电荷量不等, 符号相同
(D) 电荷量不等, 符号不同
大学物理C练习三静电场答案
练 习 三 静电场一、填空题1.点电荷q 1、q 2、q 3 和q 4 在真空中的分布如图所示.图中S为闭合曲面,则通过该闭合曲面的电场强度通量s E dS ⎰=____120()q q ε+________,式中的E 是点电荷___q 1、q 2、 q 3、q 4____在闭合曲面上任一点产生的场强的矢量和.2.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_______203Qa πε______3.一半径为R 的均匀带电圆环,电荷线密度为λ. 设无穷远处为电势零点,则圆环中心O 点的电势U =_______02λε________. 4.一半径为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 =_______04QR πε_______.5.在点电荷q 的电场中,把一个-1.0×10-9 C 的电荷,从无限远处(设无限远处电势为零)移到离该点电荷距离 0.1 m 处,克服电场力作功1.8×10-5 J ,则该点电荷q =_____ -2×10-7 C___________.(真空介电常量0=8.85×10-12 C2·N -1·m -2 )6.一电荷为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We =_____04Qqr πε____________.7. 图示BCD 是以O 点为圆心,以R 为半径的半圆弧,在A 点有一电荷为+q 的点电荷,O 点有一电荷为-q的点电荷.线段BA = R .现将一单位正电荷从B 点沿半圆弧轨道BCD 移到D 点,则电场力所作的_______06qR πε______________。
二、选择题1. 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。
大学物理静电场理论及习题
qn
电场强度的计算 点电荷电场的场强
F
v v v F qq0 F= r E= 2 q0 4πε0r
v E=
q 4πε0r
r 2
q
r
qo
电场具有球对称性. 电场具有球对称性
NIZQ
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大学物理学 静电场
点电荷系电场中的场强 由场强叠加原理: 由场强叠加原理 点电荷系的场强: 点电荷系的场强
电场 ─ 早期 电磁理论是超距作用理论 早期: 电磁理论是超距作用理论. 超距作用理论 ─ 后来: 法拉第提出场的概念. 后来 法拉第提出场的概念 电场的特点 1. 对位于其中的带电体有力的作用 对位于其中的带电体有力的作用——力学性质 力学性质. 力学性质 2. 带电体在电场中运动 电场力要作功 带电体在电场中运动, 电场力要作功——能量性质 能量性质. 能量性质 电荷 电场 电荷 场的物质性 电场具有做功本领, 表明电场具有能量; 电场具有做功本领 表明电场具有能量 变化的电场以 光速在空间传播, 表明电场具有动量. 光速在空间传播 表明电场具有动量 电场与实物之间的不同在于它具有叠加性. 电场与实物之间的不同在于它具有叠加性
NIZQ
第8页
大学物理学 静电场
电场强度 1. 在电场的不同点上放同样的正试验电荷 0 在电场的不同点上放同样的正试验电荷q 结论: 电场中各处的力学性质 结论 不同. 不同 2. 在电场的同一点上放不同的试 验电荷
F3 F1
q3
q1
v v v Q F0 F F2 1 Q 1 = =L= = r q2 2 q1 q2 q0 4πε0 r v F 结论: 结论 定义为电场 = 恒矢量 q0
//
大学物理学 静电场
⊥
(完整版)大学物理静电场试题库
真空中的静电场 一、选择题1、下列关于高斯定理的说法正确的是(A ) A 如果高斯面上E 处处为零,则面内未必无电荷。
B 如果高斯面上E 处处不为零,则面内必有静电荷。
C 如果高斯面内无电荷,则高斯面上E 处处为零。
D 如果高斯面内有净电荷,则高斯面上E 处处不为零。
2、以下说法哪一种是正确的(B )A 电场中某点电场强度的方向,就是试验电荷在该点所受的电场力方向B 电场中某点电场强度的方向可由0q FE 确定,其中0q 为试验电荷的电荷量,0q可正可负,F 为试验电荷所受的电场力C 在以点电荷为中心的球面上,由该点电荷所产生的电场强度处处相同D 以上说法都不正确3、如图所示,有两个电2、 下列说法正确的是(D )A 电场强度为零处,电势一定为零。
电势为零处,电场强度一定为零。
B 电势较高处电场强度一定较大,电场强度较小处电势一定较低。
C 带正电的物体电势一定为正,带负电的物体电势一定为负。
D 静电场中任一导体上电势一定处处相等。
3、点电荷q 位于金属球壳中心,球壳内外半径分别为21,R R ,所带静电荷为零B A ,为球壳内外两点,试判断下列说法的正误(C )A 移去球壳,B 点电场强度变大 B 移去球壳,A 点电场强度变大C 移去球壳,A 点电势升高D 移去球壳,B 点电势升高4、下列说法正确的是(D )A 场强相等的区域,电势也处处相等B 场强为零处,电势也一定为零C 电势为零处,场强也一定为零D 场强大处,电势不一定高5、如图所示,一个点电荷q 位于立方体一顶点A 上,则通过abcd 面上的电通量为(C ) A 06q ε B 012q ε C 024q ε D 036qε6、如图所示,在电场强度E 的均匀电场中,有一半径为R 的半球面,场强E 的方向与半球面的对称抽平行,穿过此半球面的电通量为(C ) A E R 22π B E R 22π C E R 2π DE R 221π7、如图所示两块无限大的铅直平行平面A 和B ,均匀带电,其电荷密度均为)(20-•〉m C σσ,在如图所示的c b a 、、三处的电场强度分别为(D ) A 0,,00,εσ B 0,2,00,εσ C 000,,2εσεσεσ D 00,0,εσεσ8、如图所示为一具有球对称性分布的静电场的E ~r 关系曲线.请指出该静电场是由下列哪种带电体产生的.(B )A 半径为R 的均匀带电球面.B 半径为R 的均匀带电球体.C 半径为R 的、电荷体密度为Ar =ρ(A 为常数)的非均匀带电球体D 半径为R 的、电荷体密度为r A /=ρ(A 为常数)的非均匀带电球体 9、设无穷远处电势为零,则半径为R 的均匀带电球体产生的电场的电势分布规律为(图中的0U 和b 皆为常量):(C)10、如图所示,在半径为R 的“无限长”均匀带电圆筒的静电场中,各点的电场强度E 的大小与距轴线的距离r 关系曲线为(A )da bc qA11、下列说法正确的是( D )(A )闭合曲面上各点电场强度都为零时,曲面内一定没有电荷(B )闭合曲面上各点电场强度都为零时,曲面内电荷的代数和必定为零 (C )闭合曲面的电通量为零时,曲面上各点的电场强度必定为零。
大学物理(上)试题3
©西南交大物理系_2014_02《大学物理AI 》作业No.08导体 介质中的静电场班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______一、判断题:(用“T ”和“F ”表示)[ F ] 1.静电平衡时, 导体表面的电场强度为零。
解:达到静电平衡的导体,内部场强处处为0,表面场强处处垂直于表面。
[ F ] 2.负电荷沿导体表面运动时,电场力做正功。
解:达到静电平衡的导体,表面场强与表面处处垂直,所以电场力做功为0。
也可以这样理解:达到静电平衡的导体是个等势体,导体表面是个等势面,那么当电荷在导体表面运动时,电场力不做功(因为电场力做功数值上等于电势能增量的负值)。
[ F ] 3. 导体接地时,电势一定为零。
解:导体接地,意味着同大地等电势,是否为0,就要看是否选大地的电势为0了,这与电势0点的选取有关。
[ F ] 4.电介质中的电场是由极化电荷产生的。
解:电介质中的电场是总场,是自由电荷和极化电荷共同产生的。
[ T ] 5.将电介质从已断开电源的电容器极板之间拉出来时,电场力做负功。
解:拔出电介质,电容器的电容减少,而电容器已与电源断开,那么极板上的电量不变,电源不做功。
此时,电容器储能变化为:0222'2>-=∆CQ C Q W ,即电容器储能是增加的,而电场力做功等于电势能增量的负值,那么电场力应该做负功。
二、选择题:1.把A ,B 两块不带电的导体放在一带正电导体的电场中,如图所示。
设无限远处为电势零点,A 的电势为U A ,B 的电势为U B ,则 [ D ] (A) U B > U A ≠0 (B) U B > U A = 0 (C) U B = U A (D) U B < U A解:电力线如图所示,电力线指向电势降低的方向,所以U B < U A 。
2.半径分别为 R 和 r 的两个金属球,相距很远。
大学物理C-练习三静电场答案
练 习 三 静电场一、填空题1.点电荷q 1、q 2、q 3 和q 4 在真空中的分布如图所示.图中S为闭合曲面,则通过该闭合曲面的电场强度通量sE dS ⎰r r g Ñ=____120()q q ε+________,式中的E r 是点电荷___q 1、q 2、 q 3、q 4____在闭合曲面上任一点产生的场强的矢量和.2.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_______203Q aπε______3.一半径为R 的均匀带电圆环,电荷线密度为λ. 设无穷远处为电势零点,则圆环中心O 点的电势U =_______2λε________. 4.一半径为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 =_______04Q Rπε_______.5.在点电荷q 的电场中,把一个-1.0×10-9 C 的电荷,从无限远处(设无限远处电势为零)移到离该点电荷距离 0.1 m 处,克服电场力作功1.8×10-5 J ,则该点电荷q =_____ -2×10-7 C___________.(真空介电常量0=8.85×10-12 C2·N -1·m -2 )6.一电荷为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We =_____04Qq rπε____________.7. 图示BCD 是以O 点为圆心,以R 为半径的半圆弧,在A 点有一电荷为+q 的点电荷,O 点有一电荷为-q 的点电荷.线段BA = R .现将一单位正电荷从B 点沿半圆弧轨道BCD 移到D 点,则电场力所作的_______6q Rπε______________。
二、选择题1. 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; q O STP 3q •SA q • 1q •2q •1q • 1q •(D) 穿过S 面的电通量不变,O 点的场强大小不变。
《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》练习题及详细解答-—真空中的静电场
、 两点间的电势差为
17.细长圆柱形电容器由同轴的内、外圆柱面构成,其半径分别为 和 ,两圆柱面间为真空。电容器充电后内、外两圆柱面之间的电势差为 。求:
(1)内圆柱面上单位长度所带的电量 ;
(2)在离轴线距离 处的电场强度大小。
解:(1)电场分布具有轴对称性,取同轴闭合圆柱面为高斯面,圆柱面高为 ,底面圆半径为 ,应用高斯定理求解。
解:(1)均匀带电的细圆环在 点处产生的场强大小为(参见教材中均匀带电圆环轴线上的场强公式)
,方向沿 向右
粒子所受的电场力的大小
,方向沿 向右
(2)在细圆环上取 , 在 点产生的电势为
点的电势为
由动能定理得,
(2)电荷在顶点时,将立方体延伸为边长 的立方体,使 处于边长 的立方体中心,则通过边长 的正方形各面的电通量
对于边长 的正方形,如果它不包含 所在的顶点,则 ,如果它包含 所在顶点,则 。
9. 两个无限大的平行平面都均匀带电,电荷的面密度分别为 和 ,试求空间各处场强。
解:如图所示,电荷面密度为 的平面产生的场强大小为
,方向沿 轴负方向
利用几何关系, , 统一积分变量,得
因为所有的细圆环在在 点产生的场强方向均沿为 轴负方向,所以球心处电场强度的大小为
方向沿 轴负方向。
7.一“无限大”平面,中部有一半径为 的圆孔,设平面上均匀带电,电荷面密度为 ,如图所示。试求通过小孔中心 并与平面垂直的直线上各点的场强。
解:应用补偿法和场强叠加原理求解。
当 时, , ,所以
(2)当 时, ,所以
当 时, ,所以
负号表示场强方向沿径向指向球心。
12. 一厚度为 的无限大的带电平板,平板内均匀带电,其体电荷密度为 ,求板内外的场强。
大学物理静电场习题课
的电场 Ex
4 0a
(sin 2
sin 1 )
Ey
4 0a
(cos1
cos2 )
特例:无限长均匀带电(dài diàn)直线的
场强
E 20a
(2)一均匀带电圆环轴线上任一点 x处的电场
xq
E
4 0 (
x2
a2
3
)2
i
(3)无限大均匀带电平面的场强
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E 2 0
五、高斯定理可能应用(yìngyòng)的
搞清各种(ɡè zhǒnɡ) 方法的基本解题步 骤
4、q dV Ar 4r 2dr
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6.有一带电球壳,内、外半径分别为a和b,电荷体 密度r = A / r,在球心处有一点电荷Q,证明当A = Q / ( 2pa2 )时,球壳区域内的场强的大小(dàxiǎo) 与r无关.
证:用高斯定理求球壳内场强:
一、一个实验(shíyàn)定律:库仑定F律12
二、两个物理(wùlǐ)概念:场强、电势;
q1q2
4 0r122
e12
三、两个基本定理:高斯定理、环流定理
有源场
E
dS
1
0
qi
LE dl 0
( qi 所有电荷代数和)
(与
VA VB
B
E
dl等价)
A
(保守场)
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四、电场(diàn c1h.ǎ点n电g)荷强的度电的场计(d算iàn
b
Wab qE dl q(Ua Ub ) qUab (Wb Wa )
a
3. 电势叠加原理
(1)点电荷的电势分布:
q
U P 4 0r
(2)点电荷系的电势分布:
大学物理学第三章静电场自学练习题
第三章 静电场 自学练习题一、选择题:5-1.电荷面密度均为+σ的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图放置,其周围空间各点电场强度E(设向右为正)随位置坐标x 变化的关系为:( )(A )(B )(C ) (D )【提示:带σ的 “无限大”均匀带电平板在其空间产生的场强为0/2σε,则两块平板之间的场强为零,外面为0/σε】5-2.下列说法正确的是:( )(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,曲面上各点电场强度必定为零; (D )闭合曲面的电通量不为零时,曲面上任意一点的电场强度都不可能为零。
【提示:用01SEdS qε=∑⎰⎰判断】5-3.下列说法正确的是:( )(A )电场强度为零的点,电势也一定为零;(B )电场强度不为零的点,电势也一定不为零;(C )电势为零的点,电场强度也一定为零;(D )电势在某一区域内为常量,则电场强度在该区域内必定为零。
【提示:电场等于电势梯度的负值为场强】5--1.两块金属板的面积均为S ,相距为d (d 很小),分别带电荷q +与q -,两板为真空,则两板之间的作用力为:( )(A )202q F S ε=; (B )20q F Sε=; (C )2204q F dπε=; (D )2208q F dπε=。
【提示:带σ的 “无限大”均匀带电平板在其空间产生的场强为0/2σε,则另一板受到的力为0/2q σε⋅,即22q F Sε=】5--2.有一电场强度为E 的均匀电场,的方向与行,则穿过如图所示的半球面的电通量为:( )(A )2R E π; (B )212R E π; (C )22R E π; (D )0。
【提示:穿入半球面的电通量与穿出的电通量相等,所以穿过半球面的电通量为零】5--3. 关于高斯定理的理解有下面几种说法,其中正确的是 ( )(A )如果高斯面上E处处为零,则该高斯面内必无电荷;(B )如果穿过高斯面上电通量为零,则该高斯面上的电场强度一定处处为零;(C )如果高斯面内有净电荷,则通过该高斯面的电通量必不为零;(D )高斯面上各点的电场强度仅由高斯面内的电荷提供。
《大学物理》真空中的静电场练习题及答案解析
《大学物理》真空中的静电场练习题及答案解析一 选择题1. 下列几个说法中哪一个是正确的 (B )(A )电场中某点场强的方向,就是将点电荷放在该点所受电场力的方向(B )电场中某点的场强大小与试验电荷无关。
(C )场强大小由 E =F /q 可知,某点的场强大小与试验电荷受力成正比,与电量成反比。
(D )在以点电荷为中心的球面上,由该点电荷所产生的场强处处相同2. 如图所示为一沿 x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线,电荷线密度分别为+λ、-λ,则 oxy坐标平面上点(0,a )处的场强E 的方向为( A )( A )x 正方向 (B ) x 负方向 (C )y 正方向(D )y 负方向3.如图所示,一个带电量为q 的点电荷位于正立方体的中心上,则通过其中一侧面的电场强度通量等于:( B )(A)04εq (B)06εq (C) 024εq (D) 027εq第2题图 第3题图 4.关于高斯定理0ε∑⎰⎰=⋅=Φi s e q s d E ,下列说法中正确的是( C )(A )如果高斯面无电荷,则高斯面上的电场强度处处为零(B )如果高斯面上的电场强度处处为零,则高斯面内无电荷(C )如果高斯面上的电场强度处处为零,则通过高斯面的电通量为零(D )若通过高斯面的电通量为零,则高斯面上的电场强度处处为零5.如图所示,闭合曲面S 内有一点电荷q ,P 为S 面上一点,在S 面外A 点有一点电荷,q ,将其移到B 点,则( B )(A )通过S 面的电通量不变,P 点的电场强度不变。
(B )通过S 面的电通量不变,P 点的电场强度变化。
(C )通过S 面的电通量改变,P 点的电场强度不变。
(D )通过S 面的电通量改变,P 点的电场强度变化。
6.下列说法中正确的是( D )(A )场强为0的点电势也为0 (B )场强不为0的点电势也不为0(C )电势为0的点,则电场强度也一定为0(D )电势在某一区域为常数,则电场强度在该区域必定为01.B2.A3.B4.C5.D 、6D二 填空题1、在点电荷的q +,q -电场中,作如图所示的三个高斯面,求通过321S S 、、S ,球面的电通量分别为________________、_______________、______________。
大连理工大学大学物理静电场习题
05静电场11.关于电场强度定义式,下列说法中哪个是正确的?[ ] A .场强E v的大小与试探电荷0q 的大小成反比。
B .对场中某点,试探电荷受力F v与0q 的比值不因0q 而变。
C .试探电荷受力F v 的方向就是场强E v的方向。
D .若场中某点不放试探电荷0q ,则0F =v ,从而0E =v。
2.一个质子,在电场力作用下从A 点经C 点运动到B 点,其运动轨迹如图所示,已知质点运动的速率是递增的,下面关于C 点场强方向的四个图示哪个正确?[ ]3.带电量均为q +的两个点电荷分别位于X 轴上的a +和a -位置,如图所示,则Y 轴上各点电场强度的表示式为E v= ,场强最大值的位置在y = 。
4.如图所示,在一无限长的均匀带点细棒旁垂直放置一均匀带电的细棒MN 。
且二棒共面,若二棒的电荷线密度均为λ+,细棒MN 长为l ,且M 端距长直细棒也为l ,那么细棒MN 受到的电场力为 。
答5.用不导电的细塑料棒弯成半径为R 的圆弧,两端间空隙为l ()l R <<,若正电荷Q 均匀分布在棒上,求圆心处场强的大小和方向。
6.如图所示,将一绝缘细棒弯成半径为R 的半圆形,其上半段均匀带有电荷Q ,下半段均匀带有电量Q -,求半圆中心处的电场强度。
7.线电荷密度为 的“无限长”均匀带电细线,弯成图示形状,若圆弧半径为R,试求O 点的场强。
8.一个金属球带上正电荷后,质量有所增大?减小?不变?9.以点电荷为中心,半径为R的球面上,场强的大小一定处处相等吗?05静电场2q+从高斯面外P移到R处()OP OR=,O为S上一点,则[ ].A穿过S的电通量eφ发生改变,O处Ev变.Beφ不变,Ev变。
.Ceφ变,Ev不变。
.Deφ不变,Ev不变。
2.半径为R的均匀带电球面上,电荷面密度为σ,在球面上取小面元S∆,则S∆上的电荷受到的电场力为[ ]。
.A 0 .B22Sσε∆.C2Sσε∆.D224SRσπε∆3.如图所示,一个带电量为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[ ]。
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静电场一、选择题1.一带电体可作为点电荷处理的条件是(A )电荷必须呈球形分布; (B )带电体的线度很小;(C )带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计; (D )电量很小。
2.真空中有两个点电荷M 、N ,相互间作用力为F,当另一点电荷Q 移近这两个点电荷时,M 、N 两点电荷之间的作用力F(A )大小不变,方向改变; (B )大小改变,方向不变;(C )大小和方向都不变; (D )大小和方向都改变。
3.下列几种说法中哪一个是正确的?(A )电场中某点场强的方向,就是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q F E定义给出,其中q 为试验电荷的电量,q 可正、可负,F 为试验电荷所受的电场力;(D ) 以上说法都不正确。
4.一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F和合力矩M 为:(A )0 F ,0 M ; (B )0 F ,0 M ;(C )0 F ,0 M ; (D )0 F ,0 M 。
5.一电场强度为E 的均匀电场,E 的方向与x 轴正向平行,如图所示,则通过图中一半径为R 的半球面的电场强度通量为(A )E R 2 ; (B )E R 221 ; (C )E R 22 ; (D )0。
6.如图所示,一个带电量为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 。
7.下列说法正确的是 (A )闭合曲面上各点的电场强度都为零,曲面内一定没有电荷;(B )闭合曲面上各点的电场强度都为零,曲面内电荷代数和必定为零;(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;(D )闭合曲面的电通量不为零时,曲面上任意一点的电场强度都不可能为零。
8.电场中高斯面上各点的电场强度是由:(A )分布在高斯面上的电荷决定的; (B )分布在高斯面外的电荷决定的;(C )空间所有的电荷决定的; (D )高斯面内电荷代数和决定的。
9.根据高斯定理的数学表达式 0/ q S d E S 可知下述各种说法中,正确的是:(A )闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强一定为零;(B )闭合面内的电荷代数和不为零时,闭合面上各点场强一定处处不为零;(C )闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强不一定处处为零;(D )闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定处处无电荷;10.已知一高斯面所包围的体积内电量代数和0 i q ,则可肯定:(A )高斯面上各点场强均为零; (B )穿过高斯面上每一面元的电通量均为零;(C )穿过整个高斯面的电通量为零; (D )以上说法都不对。
11.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 ,若将q 移至B 点,则(A )穿过S 面的电通量改变,P 点的电场强度不变;(B )穿过S 面的电通量不变,P 点的电场强度改变;(C )穿过S 面的电通量和P 点的电场强度都不变;(D )穿过S 面的电通量和P 点的电场强度都改变。
· 图12.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:204rqE ; (B )“无限长”均匀带电直线(电荷线密度 )的电场:r r E 302; (C )“无限长”均匀带电平面(电荷面密度 )的电场:02 E ; (D )半径为R 的均匀带电球面(电荷面密度 )外的电场:r r R E 302 。
13.关于静电场中某点电势值的正负,下列说法中正确的是:(A )电势值的正负取决于置于该点的试验电荷的正负;(B )电势值的正负取决于电场力对试验电荷作功的正负;(C )电势值的正负取决于电势零点的选取;(D )电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负。
14.关于电场强度与电势之间的关系,下列说法中,哪一种是正确的?(A )在电场中,场强为零的点,电势必为零;(B )在电场中,电势为零的点,电场强度必为零;(C )在电势不变的空间,场强处处为零;(D )在场强不变的空间,电势处处相等。
15.某电场的电力线分布如图5所示,一负电荷从A 点移至B 点(沿电场线无穷远处电势为零),则正确的说法为:(A )电场强度的大小B A E E ; (B )电势B A V V ;(C )电势能PB PA E E ;(D )电场力作的功0 W 。
16.图中实线为某电场中的电场线,虚线表示等势面,由图可看出:(A )C B A C B AU U U E E E ,; (B )C B A C B AU U U E E E ,; (C )C B A C B AU U U E E E ,; (D )C B A C B A U U U E E E ,。
17.两等量同号点电荷q 相距为a ,则将检验电荷0q 从两点电荷连线中点O 移到无穷远处,静电场力所作的功为:(A )00qq a ; (B )002qq a ; (C )002qq a; (D )0。
18.有一接地的金属球,用一弹簧吊起,金属球原来不带电。
若在它的下方放置一电量为q 的点电荷,则(A )只有当0 q 时,金属球才下移;(B )只有当0 q 时,金属球才下移;(C )无论q 是正是负金属球都下移;(D )无论q 是正是负金属球都不动。
19.将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近,导体B 的电势将:(A )升高; (B )降低; (C )不会发生变化; (D )无法确定。
20.导体达到静电平衡时,下列说法正确的是:(A )导体内部没有电荷; (B )电荷均匀分布在表面上;(C )导体内部电势一定为零; (D )导体内部场强一定为零。
二、填空题1.在真空中,两个静止的相距为r 的点电荷1q 和2q 之间的相互作用力为 F _________。
2.一电量为C 9105 的试验电荷放在电场中某点时,受到N 91020 向下的力,则该点的电场强度大小为_____________________,方向______________________.3.在点电荷系的电场中,任一点的电场强度等于点电荷系中每一个点电荷在该点单独产生的电场强度的___________,这称为场强叠加原理。
4.由一根绝缘细线围成的边长为l 的正方形线框,今使它均匀带电,其电荷线密度为 ,·图则在正方形中心处的电场强度的大小 E ______________。
5.半径为R 的半球面置于场强为E的均匀电场中,其对称轴与场强方向一致,如图所示。
则通过该半球面的电场强度通量为__________________。
6.在点电荷q 和q 的静电场中,作出如图所示的三个闭合面1S 、2S 、3S ,则通过这些闭合面的电场强度通量分别是:1 ,2 ,3 。
7.在静电场中,任意作一闭合曲面,通过该闭合曲面的电通量S d E s 的值仅取决于高斯面内电荷的 ,而与面外电荷无关。
8.在真空中,有一带电量为Q ,半径为R 的均匀带电球壳,则球壳表面的电势是_________。
9.静电场的环路定理的数学表示式为:________。
10.静电场环路定理表明静电场是_____________场。
11.正电荷q 均匀地分布在半径为R 的细圆环上,则在环心处的电势 V 。
12.两个同心球面的半径分别为1R 和2R ,各自带有电荷1Q 和2Q ,则两球面的电势差为 。
13.如图,在带电量为+2q 的点电荷电场中,取图中P 点处为电势零点,则M 点的电势为___________。
14.如图所示电量为q 的试验电荷, 在电量为Q 的点电荷产生的电场中,沿半径为R 的整个圆弧的4/3圆弧轨道由a 点移到d 点的整个过程,电场力做功为·· R 图 · ·______________;从d 点移到无穷远处的过程中,电场力做功为____________________。
15.如图所示,在带电量为q 的点电荷的静电场中,将一带电量为0q 的试验电荷从a 点经任意路径移动到b 点,外力所作的功__________;电场力所作的功____________。
16.平行板电容器的电容随两极板距离的增大而___________(填增大或减小)。
17.平行板电容器两极板间的距离为d ,两极板的面积均为S ,极板间为真空,则该平行板电容器的电容 C 。
18.静电场具有保守性,其数学表达式为 ;而电源内部存在非静电场K E ,电源电动势的大小等于把单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所做的功,其数学表达式为 。
三、判断题1.任何带电体所带电量都是电子电荷的整数倍,此即电荷量子化。
2.两带等量异号电荷的无限大平行平面之间的电场强度为0。
3.真空中存在电荷量为q 的点电荷,则穿过任意闭合曲面的电通量等于0/ q 。
4.根据静电场的高斯定理,在高斯球面外增加一个电荷,不会改变高斯面上的电通量,因此也不会改变高斯面上的电场。
5.有限长均匀带电细棒具有对称分布的电场,因此可以用高斯定理求解其电场强度。
6.电势在某一区域内为常量,则电场强度在该区域必定为零。
7.静电场的高斯定理和安培环路定理表明静电场是有源场、保守场。
8.在静电平衡时,导体所带电荷分布在导体的内部。
9.在静电平衡时,导体所带的电荷只能分布在导体表面,其表面电荷密度处处均匀。