示.则圆心O处的场强大小E=__________________
Od
__________,场强方向为______________________.
12.如图所示,真空中两个正点电荷
Q,相距2R.若以其中一点电荷所在处
O点
为中心,以R为半径作高斯球面
S,则通过该球面的电
S
场强
R
+Q
a
+Q
b
度通量=______________;若以
r0
表示高斯面外法线
O
2R
方向的单位矢量,则高斯面上a、b两点的电场强度分别
为________________________.
三、计算题
13.带电细线弯成半径为R的半圆形,电荷线密度为
=0sin,式中0为一常数,为半径R与x轴所成的夹角,如图所示.试求环心O处的电场强度.
y
R
Ox
OR
14.“无限长”均匀带电的半圆柱面,半径为R,设半圆柱面
沿轴线OO'单位长度上的电荷为,试求轴线上一点的电场强度.
’
O'
3
15.一半径为R的带电球体,其电荷体密度分布为
=Ar(r≤R),=0(r>R)
A为一常量.试求球体内外的场强分布.
16.图中虚线所示为一立方形的高斯面,已知空间的场强分布为:
Ex=bx,Ey=0,Ez=0.
高斯面边长a=0.1m,常量b=1000N/(C·m).试求该
闭合面中包含的净电荷.(真空介电常数0=8.85×10-12
C2·N-1·m-2)
y
a
O
x
zaaa
4
作业题二(电势)
班级:
_____________姓名:
_____________学号:
_____________
一、选择题
1.(1019)
在点电荷+q的电场中,若取图中
P点处为电势零
+q
P
M
点,则M点的电势为
(A)
q
.
(B)
q
a
a
.
4
0a
8
0a
(C)
q
.
(D)
q.
[
]
4
0a
8
0a
2.(1482)
如图所示,两个同心球壳.内球壳半径为
R1,均匀带
Q
R1
有电荷Q;外球壳半径为R2,壳的厚度忽略,原先不带电,但与地
P
r
相连接.设地为电势零点,则在内球壳里面,距离球心为
r处的P
O
点的场强大小及电势分别为:
R2
(A)E=0,U=
Q
.
(B)E=0,U=
Q
1
1
.
40R1
40
R1
R2
Q
,U=
Q
Q
,U=
Q
.[]
(C)E=
0r
40r
(D)E=
4
0R1
4
2
40r2
3.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.[]
4.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
-q
B
点,则
A
O
(A)
从A到B,电场力作功最大.
C
(B)
从A到C,电场力作功最大.
D
(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.
[
]
5.如图所示,直线MN长为2l,弧OCD是以N
C
点为中心,l为半径的半圆弧,N点有正电荷+q,M
-q
+q
M
7.
OND
P
点有负电荷-q.今将一试验电荷+q0从O点出发沿路
径OCDP移到无穷远处,设无穷远处电势为零,则电场力作功
5
(A)A<0,且为有限常量.(B)A>0,且为有限常量.
(C)A=≦.(D)A=0.[]
6.半径为r的均匀带电球面1,带有电荷q,其外有一同心的半径为R的均匀带电球面2,带有电荷Q,则此两球面之间的电势差U1-U2为:
(A)
q11
.
Q
11
(B)
.
40rR
1qQ
(C)
40rR
4
0R
r
.
(D)
q
[
]
.
4
0r
7.两块面积均为
S的金属平板A和B彼此平行放置,板间距离为d(d
q1
q2
远小于板的线度),设A板带有电荷q1,B板带有电荷q2,则AB两板间
的电势差UAB为
S
S
q1q2d.
q1q2d.
(A)
(B)
d
20S
40S
(C)
q1q2d.
(D)
q1q2d.
[
]
A
B
20S
40S
8.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
q2
.
q
2
(A)
(B)
.
0S
20S
q
2
(D)
q2
[
]
(C)
.
.
20S2
0S2
二、填空题
9.如图所示,两同心带电球面,内球面半径为
r1=5cm,带电荷
q2
q1=3×10-8C;外球面半径为
r2=20cm,带电荷q2=-6×10-8C,
r1
q1
设无穷远处电势为零,则空间另一电势为
r2
零的球面半径
r=__________________.
10.真空中一半径为
R的均匀带电球面,总电荷为
Q.今在球
面上挖去很小一块面积△
S(连同其上电荷),若电荷分布不改变,则挖去小块后球心
处电势(设无穷远处电势为零
)为________________.
11.把一个均匀带有电荷
+Q的球形肥皂泡由半径
r1吹胀到r2,则半径为R(r1<R
<r2)的球面上任一点的场强大小E由______________变为______________;电势U由__________________________变为________________(选无穷远处为电势零点).
12.静电场的环路定理的数学表示式为:
______________________.该式的物理
意义是:
______________________________________
______________________.该定理表明,静电场是_______________场.
6
三、计算题
13.一“无限大”平面,中部有一半径为R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OR
并与平面垂直的直线上各点的场强和电势(选O点的电势为零).O
14.图示为一个均匀带电的球层,其电荷体密度为,球层内表面半
径为R1,外表面半径为R2.设无穷远处为电势零点,求空腔内任一点
R1
的电势.
O
R2
7
15.两个带等量异号电荷的均匀带电同心球面,半径分别为R1=0.03m和R2=0.10m.已知两者的电势差为450V,求内球面上所带的电荷.
16.有两根半径都是R的“无限长”直导线,彼此平行
放置,两者轴线的距离是
d(d≥2R),沿轴线方向单位长度
R
R
上分别带有+和-的电荷,如图所示.设两带电导线之
+
-
间的相互作用不影响它们的电荷分布,试求两导线间的电
势差.
d
8
作业题三(导体和电介质)
班级:
_____________姓名:
_____________学号:
_____________
一、选择题
1.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+Q1,B板带电荷+Q2,如果使B板接地,则AB间电场强
+Q1
A
+Q2
度的大小
E为
[
]
B
(A)
Q1
.
(B)
Q1
Q2.
20S
20S
(C)
Q1
.
(D)
Q1
Q2.
0S
20S
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
MN
(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.[]
3.一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
rE.
(C)
r
E.
(D)
(0
r-0)E.
4.一平行板电容器始终与端电压一定的电源相联.当电容器两极板间为真空时,
电场强度为E0,电位移为D0,而当两极板间充满相对介电常量为r的各向同性均匀
电介质时,电场强度为E,电位移为D,则[]
(A)EE0/r,DD0.(B)EE0,DrD0.
(C)EE0/r,DD0/r.(D)EE0,DD0.
5.在静电场中,作闭合曲面S,若有DdS0(式中D为电位移矢量),则S
S
面内必定[]
(A)既无自由电荷,也无束缚电荷.(B)没有自由电荷.
(C)自由电荷和束缚电荷的代数和为零.(D)自由电荷的代数和为零.
9
6.一个大平行板电容器水平放置,
两极板间的一半空间充有各
-Q
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
m+q
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[
]
+Q
(A)
保持不动.
(B)
向上运动.
(C)
向下运动.
(D)
是否运动不能确定.
7.一个平行板电容器,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U12、电场强度的大小E、电场能量W将发生如下变化:
[]
(A)U12减小,E减小,W减小.(B)U12增大,E增大,W增大.
(C)U12增大,E不变,W增大.(D)U12减小,E不变,W不变.
8.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.
q
(C)不变.
(D)如何变化无法确定.
[
]
二、填空题
9.半径为R1和R2的两个同轴金属圆筒,其间充满着相对介电常量为
r的均匀介
质.设两筒上单位长度带有的电荷分别为
+和-
,则介质中离轴线的距离为
r处的电
位移矢量的大小
D=____________,电场强度的大小E=____________.
10.一平行板电容器,充电后与电源保持联接,然后使两极板间充满相对介电常
量为r的各向同性均匀电介质,这时两极板上的电荷是原来的______倍;电场强度是
原来的_________倍;电场能量是原来的_________倍.
11.一平行板电容器,充电后切断电源,然后使两极板间充满相对介电常量为r
的各向同性均匀电介质.此时两极板间的电场强度是原来的____________倍;电场
能量是原来的___________倍.
12.分子的正负电荷中心重合的电介质叫做_______________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________________________.三、计算题
13.如图所示,一内半径为a、外半径为b的金属球壳,带有电
荷Q,在球壳空腔内距离球心r处有一点电荷q.设无限远处为电势
零点,试求:
ra
QqOb
(1)球壳内外表面上的电荷.
(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.
10
14.半径分别为R1和R2(R2>R1)的两个同心导体薄球壳,分别带有电荷Q1和Q2,今将内球壳用细导线与远处半径为r的导体球相联,如图所示,导体球原来不带电,试求相联后导体球所带电荷q.
OR1
R2r
11
15.假想从无限远处陆续移来微量电荷使一半径为R的导体球带电.
(1)当球上已带有电荷q时,再将一个电荷元dq从无限远处移到球上的过程中,外力作多少功?
(2)使球上电荷从零开始增加到Q的过程中,外力共作多少功?
r
16.一电容器由两个很长的同轴薄圆筒组成,内、外圆筒半
R1
A
径分别为R1=2cm,R2=5cm,其间充满相对介电常量为
r的各
R2
R
向同性、均匀电介质.电容器接在电压
U=32V的电源上,(如图
所示),试求距离轴线R=3.5cm处的A点的电场强度和A点与外
筒间的电势差.
U
12
作业题四(电流的磁场)
班级:
_____________
姓名:
_____________学号:
_____________
一、选择题
1.
如图,边长为a的正方形的四个角上固定有四个电荷均为
q的点
Aq
q
电荷.此正方形以角速度
绕AC轴旋转时,在中心
O点产生的磁感强
度大小为B1;此正方形同样以角速度
绕过O点垂直于正方形平面的轴
O
旋转时,在
O点产生的磁感强度的大小为
B2,则B1与B2间的关系为
q
q
C
[
]