电磁学答案第一章

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

= 2. 25 ×10 s
1-9 (PB13203219 张子越) 不可能。取方形回路,其中一组对边平行于电场线,一组对边垂直于电场线。在 此回路中,当试探电荷沿着垂直于电场线的路径运动时电场对试探电荷不做工; 当沿着平行于电场线的对边运动时要做工,但是根据题意这两条边上的场强大小 不相等,但是做工路径相等,故沿回路做工不为零,与“静电场是保守场”矛盾。
由m= ρ ∗ πR 可得R = 0. 11m
则小球表面产生的电场为E = = 2. 5 ∗ 10
由于此时小球是孤立导体电容,表面电场巨大,空气绝缘性易被打破,导致电荷 流失。故实验不可行。
1-6 解法一 :(PB13203076 贺鑫) 解:先研究细圆环中轴线上各点场强,作图如右
由对称性分析可知:
4pe 0
Qr (R2
+
r
2
3
)2
dr
=
Q 8pe 0
0
d(R2 + r2)
3
(R2 + r2)2
=
Q 4pe 0 R
此即为所求。
1-6 解法二:(PB13203009 姚志鹏) 由对称性知 F 一定沿直线方向 依照虚功原理 F = - W 又因为直线无限长 所以右移 δx 等价于左端 δx 长的导线消失
òp 2k d
0 rp
sin
=
4k rp
1-14(PB13000808 刘通) 解:
设 OD=r,则BD = R +r −2Rr c os θ,
=
=.


取θ → θ +dθ 电荷,对 D 电场沿 AC 方向分
量为dE =
c os ∠BDO =
( r −Rc os θ).从 0 积分到π
(
)
得到∫
(
电子受力 ,
加速度a = .
由运动学知 at = (2d −d ) = ,解得t =
= 2. 50 ×10 s,x=vt=2.5cm.
1-13 (PB13000334 沈昭华) 解:将半圆柱薄板视为无数根长直导线,每根导线对点的场强贡献:
有效分量为: 积分,得:
dE
=
2k d rp
2k d rp
sin
GMm = kMmQ2
R2
R m+M 2
Q = G M + m = 5.211´1014 C k
1-4 假设一个人体内有 n 个电子
则: 2n ×
=50kg,n ≈ 1. 505 ×10

(
∙)
则:F电 = k ×
= 9 ×10 ×(
×
≈ 5. 219 ×10 N
×1. 505 ×10 ×1. 6 ×10 )
x
F =-
W x
=
-
1 4pe
0
R
xq x
=
kq 4pe 0 R
1-7 (PB13000315 金晖) 设需要下落 t 时间才能分离 100mm qE = ma 故a = = 1 ×10 ×5 ×10 = 5m s
at = 50 mm
故twk.baidu.com= × 下落距离:
= √ s,即下落时间
s = gt = ×9. 81 ×0. 02 = 0. 0981m
()
相对加速度为
a=
(
)。
()
仿照天体的椭圆轨道模型,可以认为中心天体质量为:
=
(
),
半长轴 ,运行时间 。
根据万有引力定律即开普勒定律知:最终碰撞的时间
t=
.
(
)
1-12(PB13000808 刘通) 解: 在电子流参考系下看:不妨设电子流宽度为 d,则面密度为σ = nde,
电场强度E = σ ÷ 2ε = ,
F万 = G = 6. 67 ×10 ×50 = 1. 6675 ×10 N
电 ≈ 3. 130 ×10

若F万 = 1000电0F,设偏差为α
有 10000k ( ) = 1. 6675 ×10 N ,故 α ≈ 1. 788 × 10 也就是电荷偏差约为人体总电荷的两万亿亿分之一
1-5 以方向向下为正方向则有mg +Eq = 0 解得q = − C
−1 ) ̂ + ( 2 ) )
1-17 (PB13203009 姚志鹏)
解:
看做两个电偶极子,左右两个分别为 1 2 对应的矢径为 r1 r2
U A = U AP1 + U AP2 = k(
1�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
Q 2pR
Rrd
dEr=
r
3
o
4pe 0(R2 + r 2 ) 2
ò 积分得距圆心 r 处中轴线上

Er =
Qr
3
8p 2e 0 (R2 + r 2 ) 2
2p d
0
=
Qr
3
4pe 0 (R2 + r 2 ) 2

由于线和圆环之间的库伦力是一对相互作用力,故只需考虑线受力,积分得:
ò ò F =
0
1-16(PB13203219 张子越)
U= ∗ ( 1 +2
+( )
.
+ 1 −2
+( )
另 y=(1 +2
+ ) . + (1 −2
+
在 x=0 附近展开,前两项为 0,保留第三项
y≈(3cos2θ-1)x2
) . −2
.
−2)
令 x=l/r 得 U= ∗
⃗ = −∇⃗
3 =
1 ∗ ∗ ((3
4
1-10 (王晨 PB13203127)
解:有 1-6 题易知在距中心 x 处小球受力为F(x) =
(
)
由题意易知x ≪ R则有F(x) ≈
∝ 是线性回复力。
故小球做简谐振动。恢复力系数K = ,角频率ω = K/m
运动方程为x = c os ( t)
1-11(PB13000808 刘通) 解:
在非惯性系下考量这个问题:电场力F = ,
交叉科学基础物理学教程
《电磁学》 叶邦角编著,中国科学技术大学出版社
习题解答
第一章
1-1 摩擦起电是提供能量激发电子脱离原子,外界输入能量较大,激发电荷较 多,而接触带电是带电体接触另一物体将电量一分为二,还会有电量损耗,故 电荷较少.
1-2 同一情况下(电量, 距离相同)
静电单位制:F =
国际单位制:F =
1-3 (1)由于地月之间距离远大于地球和月球的尺度,可将地球和月球视为点电荷。 由均值不等式可知,当电荷均分时,受力最大,所需电荷最小。故得:
GMm R2
=
k
Q 2
21 R2
得:
Q = 2 GMm = 1.14 ´1014 k
(2)由题意,地球带电荷 QM/(m+M),月球带电荷 Qm/(M+m)。 得:
其中各量均定义为在其单位制下的数值,则:F
g∙
cm s
=F
kg ∙ m s
r (c m) = r (m)
q(静电单位)=q0 (C)
故: = = k
∙∙
= 9 ×10 ×
= 3 ×10
∙∙
即 1 C = 3 ×10 静电单位,1 静电单位=3. 33 ×10 C e = 4. 774 ×10 静电单位 ≈ 1. 591 ×10 C
1-8 (PB13000315 金晖)
因为 ⃗v与 E⃗ 同向,且电量为负
故 电子做匀减速运动
射程 S =
= ||
=
×.

×
)
×. ×

其后将沿相反方向匀加速射离电场
≈ 0. 028m
v
m
5 ×10 ×9. 0 ×10
t = 2 ∙ = 2v = 2 ×
a
|e |E
1. 6 ×10 ×2. 5 ×10
即 E 与 AC 垂直。
(r −Rc os θ)dθ = 0,
)
1-15(PB13000808 刘通) 解: 取直线上对圆心相对于竖直成θ → θ +dθ 角的微元,该部分对圆心产生
电场为E =
÷ = ,与对
应的圆弧上角度微元产生的电场等价,故该题可等价为圆环中心的电场强度, 由对称性可知显然等于 0。
相关文档
最新文档