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一半径为R的带有一缺囗的细圆环

班级____________学号______姓名____________

第7-1静电

一.填空题

1.电量Q相同的四个点电荷置于正方形的四个顶点上,O点为正方形中心,欲使每个顶点的电荷所受电场力为零,则应在O点放置一个电量q=_____________的点电荷.

2.在点电荷系的电场中,任一点的电场强度等于__________________________

______________________________________________,这称为场强叠加原理.

3.一半径为R的带有一缺囗的细圆环,缺囗长度为d(d<

 

4.如图所示,一长为L的均匀带电细棒AB,电荷线密度为+,则捧的延长线上与A端相距为d的P点的电场强度的大小E=_____________,方向为____________.

 

二、选择题

5.一点电荷在电场中某点受到的电场力很大,则该点的电场强度E:

()

(A)一定很大(B)一定很小(C)可能大也可能小

6.两个电量均为+q的点电荷相距为2a,O为其连线的中点,则在其中垂线上场强具有极大值的点与O点的距离为:

()

(A)±a/2(B)±

(C)±

(D)±

7.真空中面积为S,间距为d的两平行板(S>>d2),均匀带等量异号电荷+q和-q,忽略边缘效应,则两板间相互作用力的大小是:

()

(A)

(B)

(C)

(D)

 

三.计算题

8.如图所示,一均匀带电细棒弯成半径为R的半圆,已知棒上的总电量为q,求半圆圆心O点处的电场强度.

 

9.试证明均匀带电圆环轴线上任一给定点P处的场强公式为:

式中q为圆环所带电量,R为圆环半径,x为P点到环心的距离.

 

10.设有一均匀带电薄圆盘,半径为R,电荷面密度为,求圆盘轴线上的场强分布函数.

 

班级____________学号______姓名____________

第7-2

一.填空题

1.均匀电场的电场强度E与半径为R的半球面的轴线平行,则通过半球面的电场强度通量=_____________,若在半球面的球心处再放置点电荷q,q不改变E分布,则通过半球面的电场强度通量=_____________

2.真空中的高斯定理的数学表达式为_____________________,其物理意义是___________________________________________________________________.

3.一点电荷q位于一立方体中心,立方体边长为a,则通过立方体每个表面的E通量是_________;若把这电荷移到立方体的一个角顶上,这时通过电荷所在顶角的三个面的E通量是_________,通过立方体另三个面的E通量是__________.

二.选择题

4.根据高斯定理

=

,可以证明下述结论正确的是:

()

(1)通过闭合曲面的总通量仅由面内的电荷决定;

(2)通过闭合曲面的总通量为正时,面内一定没有负电荷;

(3)闭合曲面上各点的场强为零,面内一定没有电荷;

(4)闭合曲面上各点的场强仅由面内电荷决定.

5.应用高斯定理求场强E时,要求E的分布具有对称性,对于没有对称性的电场分布,例如电偶极子产生的电场,高斯定理就不再成立,你认为这种说法:

().

(1)正确

(2)错误

(3)无法判断

6.下述带电体系的场强分布可以用高斯定理来计算的是:

()

(1)均匀带电圆板

(2)有限长均匀带电棒

(3)电偶极子

(4)带电介质球(电荷体密度是离球心距离r的函数)

7.两个无限大均匀带正电的平行平面,电荷面密度分别为1和2,且1>2,则两平面间电场强度的大小是:

()

(1)(1+2)/20

(2)(1+2)/0(3)(1-2)/20(4)(1-2)/0

 

三.计算题

8.真空中厚度为d的无限大均匀带电平板,电荷体密度为,求板外一点电场强度的大小和板内与板的一个表面相距d/4处的场强大小.

 

9.无限长均匀带电圆柱体,电荷体密度为,半径为R,求柱体内外的场强分布.

 

四.证明题.

10.一带电球体,电荷体密度与球半径成反比,即=K/r.K为比例常数,试证明球面上和球体内任一点的场强值相等.

 

班级__________学号______姓名_________

第7-3

一.填空题

1.在电力线分布如图所示的电场中,把一个负点电荷从A点移到B点,电势能将_______(填增加,减少或不变);A、B两点_______点电势较高.

 

2.三个相同的点电荷q,分别放在边长为L的等边三角形的三个顶点处,则三角形中心的电势U=__________,电场强度大小E=_________,将单位正电荷从中心处移到无限远时,电场力作功A=_______________.

3.半径为R的均匀带电细圆环,电荷线密度为,则环心处的电势U=___________场强大小Ε=____________.

4.静电场中某点的电势,其数值等于___________________________________,或______________________________________________________.

5.已知均匀带正电圆盘的静电场的电力线分布如图所示,由这电力线分布图可断定圆盘的边缘处一点P的电势UP与中心O处的电势U0的大小关系是UP____U0(填>、=或<).

二.选择题

6.下列各种说法中正确的是:

()

(A)电场强度相等的地方电势一定相等(B)电势梯度较大的地方场强较大

(C)带正电的导体电势一定为正(D)电势为零的导体一定不带电

7.在静电场中下列叙述正确的是:

()

(A)电场强度沿电力线方向逐点减弱

(B)电势沿电力线方向逐点降低

(C)电荷在电场力作用下一定沿电力线运动

(D)电势能一定沿电力线的方向逐点降低.

8.真空中产生电场的电荷分布确定以后,则:

()

(A)电场中各点的电势具有确定值.

(B)电荷在电场中各点的电势能具有确定值.

(C)电场中任意两点的电势差具有确定值.

三.计算题

9.内半径为R1,外半径为R2的环形薄板均匀带电,电荷面密度为,求:

(1)环心处O点的电势和场强,

(2)中垂线上任一点P的电势和场强.

 

10.球壳的内半径为R1,外半径为R2,壳体内均匀带电,电荷体密度为,A、B两点分别与球心O相距r1和r2,(r1>R2,r2

 

班级__________学号______姓名_________

第7-4习题课(场强电势)

1.描述静电场性质的两条基本规律是__________________________________,___________________________________________________,相应的数学表达式为_____________________,_______________________.

2.在静电场中,场强沿任意闭合路径的线积分等于零,即

=0,这表明静电场中的电力线___________________.

3.一均匀静电场,电场强度E=(400i+600j)Vm-1,则点a(3,2)和点b(1,0)之间的电势差Uab=_________________.

4.一“无限长”均匀带电直线沿z轴放置线外某区域的电势表达式为U=Aln(x2+y2),式中A为常数,该区域电场强度的两个分量为:

Ex=____________Ey=___________.

5.在圆心角为,半径为R的圆弧上,均匀分布着电荷q.则圆心处的电势U=___________,场强大小E=_______________.

6.半径为R的球面上有一小孔,小孔的面积为S,S与球面积相比很小,若球面的其余部分均匀分布着正电荷q,则球心O点场强的大小E=___________,方向_______________,电势U=_______________.

7.质量为m,带电量为q的金属小球,用绝缘线悬挂,欲使悬线偏离竖直方向角而平衡,在空间应加一水平匀强电场,其大小为:

()

(1)mg/q

(2)mgtg/q(3)mgsin/q(4)mgcos/q

8.如图所示,半径为R的半圆形细丝,上半部分均匀分布电量+Q,下半部分均匀分布电量-Q,取坐标Oxy,则圆心O点的电场强度为:

()

(1)Ex=0,Ey=0

(2)Ex=0,Ey=Q/(220R2)

(3)Ex=Q/(20R2),Ey=0

(4)Ex=0,Ey=Q/(20R2)

9.半径为R的均匀带电球体,电荷体密度为常量,在离球心为R/2的P点处挖去一个以P为球心,R/3为半径的小球体,则P点的电场强度值为:

()

(A)R/(180)(B)5R/(180)(C)R/(60)(D)0

 

三、计算题

10.如图一带电球面,电荷面密度分布为=0cos,式中0为常数,为任一半径与z轴的夹角,求球心O的电场强度和电势.

 

11.一个半径为R1的均匀带电球面,带电+q,其外套一个半径为R2的同心均匀带电球面,R2>R1,球面带电为-Q,求两球面间的电势差;若有一试验电荷q0从外球面处移到无限远处,电场力作功多少?

 

12.一半径为R的“无限长”圆柱形带电体,其电荷体密度为=Ar(r≤R),式中A为常数,试求:

(1)圆柱体内,外各点场强大小分布;

(2)选距离轴线的距离为l(l>R)处为电势零点,计算圆柱体内、外各点的电势分布.

 

班级__________学号______姓名_________

第7-5静电(习题课后作业)

一、填空题

1.真空中半径为R的球体均匀带电,总电量为q,则球面上一点的电势U=__________________;球心处的电势U=____________________.

2.无限大的均匀带电平面,电荷面密度为,P点与平面的垂直距为d,若取平面的电势为零,则P点的电势UP=_______________,若在P点由静止释放一个电子(其质量为m,电量绝对值为e),则电子到达平面的速率v=__________________.

二、选择题

 3.两个相同的金属小球A、B,带有等量异号电荷,其间距远大于小球直径,相互作用力大小为F,今用一个带有绝缘柄,原来不带电的相同金属小球C,先去和A接触,再去和小球B接触,然后移去,则A、B两球间的作用力大小:

()

(A)F/2

(B)F/4

(C)F/8

(D)F/16

4.在方向向右的均匀电场E0,沿垂直E0方向放置一面电荷密度为+的均匀带电无限大薄平板,设薄板放入后不影响原电场E0的分布,则平板两侧总电场强度大小为:

()

(A)左侧E=E0,右侧E=E0

(B)左侧E=E0+/(20),右侧E=E0+/(20)

(C)左侧E=E0-/(20),右侧E=E0+/(20)

(D)左侧E=E0-/(20),右侧E=E0-/(20)

5.半径为R的无限长圆柱面,均匀带电,已知柱面外一点的场强表达式为Er=RX/(0r),式中r是该点到柱面轴线的距离,且r>R,则式中X的物理意义是:

()

(A)电荷线密度

(B)电荷面密度

(C)总电量

(D)总电量一半

 

三、计算题

6.两等量同号电荷q,分别固定在水平桌面上的A、B两点上,在A、B的中垂线上距桌面高h处的P点,有另一质量为m,电量为-q的点电荷:

求:

(1)求负点电荷在P点处所受电场力的大小方向,

(2)若负点电荷从P点静止下落,求它落到桌面时的速率.

 

7.半径为R的均匀带电球面,总电量为q,离球心O为r处有一电子,电子的存在不影响球面上的电荷分布,求:

(1)r>R时,O点的场强大小和电势,

(2)r

 

四、证明题

8.应用高斯定理和环流定理证明:

在静电场中没有电荷存在的区域内,凡是场强方向处处相同的地方,场强的大小必定处处相等.

 

9.一底面半径为R的圆锥体,锥面上均匀带电,电荷面密度为,证明:

锥顶O点的电势与圆锥高度无关(设无穷远处为电势零点),其值为U0=R/(20)

 

班级_____________学号______姓名________

第7-6静电场中的导体和介质

一、填空题

1.在带电量为Q的金属球壳内部,放入一个带电量为q的带电体,则金属球壳内表面所带的电量为__________,外表面所带电量为________.

2.如图,半径为R的离地面远的金属球与地连接,在与球的相距d=2R处有一点电荷q,则金属球的电势U=_______球上的感应电荷q'=_______.

 

3.在两板间距为d的平行板电容器中,平行地插入一块厚度为d/2的金属大平板,则电容变为原来的_______倍;如果插入的是厚度为d/2,相对介电常数为r=4的大介质平板,则电容变为原来的________倍.

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________,电位移_________(填相等或不相等).

二、选择题

5.半径为R的均匀带电介质球体,电荷体密度为,介电系数为,则介质内任一点的场强大小为:

()

(A)R2/(2r)(B)r/(3)(C)r2/(2R)(D)/(4r2)

6.两个完全相同的电容器,把一个电容器充电,然后与另一个未充电的电容器并联,那么总电场能量将:

()

(A)增加(B)不变(C)减少

7.一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

()

(A)0(B)q/(40d)

(C)-q/(40R)(D)q(1/d-1/R)/(40)

 

三、计算题

8.点电荷Q放在导体球壳的中心,球的内、外半径分别为a和b,求场强和电势分布.

 

9.如图,在半径为a的金属球外有一层外半径为b的同心均匀电介质球壳,电介质的相对介电系数为r,金属球带电Q,求:

(1)介质层内外的场强大小,

(2)介质层内外的电势,(3)金属球的电势,(4)电场的总能量,(5)金属球的电容.

 

10.耒顿瓶是早期的一种储电器,它是一内外贴有金属簿膜的圆柱形玻璃瓶,设玻璃瓶内直径为8cm,玻璃厚度为2mm,金属膜高度为40cm,已知玻璃的相对介电系数为5.0,其击穿场强是1.5×107V/m,如果不考虑边缘效应,试计算:

(1)耒顿瓶的电容值;

(2)它顶多能储存多少电荷.[0=8.85×10-12C2/(Nm2)]

 

班级_________学号_________姓名_________

第7-7

1.分子的正负电荷中心重合的电介质叫做________________,在外场的作用下,分子的正负电荷中心发生相对位移,形成_____________.

2.电介质在电容器中的作用是:

(1)_____________________________________,

(2)______________________________________________.

3.一个平行板电容器的电容值C=100pf,面积S=100cm2,两极间充以相对介电常数为

的云母片,当把它接到50V的电源上时,云母中电场强度的大小E=_____________,金属板上的自由电荷量q=______________.

4.一电量为Q的点电荷固定在空间某点上,将另一电量为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=______________.

5.一根均匀细刚体绝缘杆,用细丝线系住一端悬挂起来,先让它的两端部分带上电荷+q和-q,再加上水平方向的的均匀电场E,如图所示,试判断当杆平衡时,将处于下列各图中的哪种状态:

()

6.一平行板电容器始终与一端电压一定的电源相连,当电容器两极板间为真空时,电场强度为E0,电位移为D,而当两极板间充满相对介电常数为

的各向同性均匀电介质时,电场强度为E,电位移为D,则:

()

(A)

(B)

(C)

(D)

7.一空气平行板电容器,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介电常数为

的各向同性的电介质,则该电容器中储存的能量W为:

()

(A)

(B)

(C)

(D)

 

8.一球形电容器,内球壳半径为R1,外球壳半径为R2,两球壳间充满了相对介电常数为

的各向同性的电介质,设两球壳间电势差为U12,求:

(1)电容器的电容,

(2)电容器储存的能量.

 

9.一电容器由两个同轴圆筒组成,内筒半径为a,外筒半径为b,筒长都是L,中间充满相对介电常数为

的各向同性的电介质,内外筒分别带有等量异号电荷+Q和-Q,设b-a<>b,可以忽略边缘效应,求:

(1)圆柱形电容器的电容,

(2)电容器储存的能量.

 

10.半径为R1的导体球和内半径为R2的同心导体球壳构成球形电容器,其间一半充满相对介电常数为

的各向同性的电介质,另一半为空气,如图所示,求该电容器的电容.

 

11.证明:

半径为R的孤立导体球,带电量为2Q,其电场能量恰与半径为R/4,带电量为Q的孤立导体球的电场能量相等.

 

班级_____________学号______姓名________

第7-8

一、填空

1.一空气平行板电容器,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______________,极板上的电荷量大小为__________________.

2.一平行板电容器,两极板间电压为U12,其间充满相对介电常数为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w=_________________.

二、选择题

3.将一个试验电荷q0(正电荷)放在带有负电荷的大导体附近P点处,测得它所受的力的大小为F,若考虑到电量q不是足够小,则:

()

(A)F/q0比P点处原先的场强数值大(B)F/q0比P点处原先的场强数值小

(C)F/q0等于原先P点处场强的数值(D)F/q0与P点处场强数值关系无法确定

三、计算题

4.电量Q(Q>0)均匀分布在长为L的细棒上,在细棒的延长线上距细棒中心O距离为a的P点处放一带电量为q(q>0)的点电荷,求带电细棒对该点电荷的静电力.

 

5.设电荷体密度沿x轴方向按余弦规律=0cosx分布在整个空间,式中为电荷体密度,0为其幅值,试求空间的场强分布.

 

四、证明题

6.将电量均为q的三个点电荷一个一个地依次从无穷远处缓慢搬到x轴的原点,x=a和x=2a处,求证外界对电荷所做功为:

A=5q2/(80a)(设无穷远处电势能为零).

 

7*.两个电矩均为p=ql的电偶极子在一条直线上,相距R(R>>l),如图所示,试证明两个偶极子间的作用力为:

F≈-3p2/(20R4)(负号表示吸引)

 

8*.利用静止点电荷产生的电场具有球对性的事实,试从静电场的高斯定理导出库仑定律.

 

五、改错题

9.在一带电为-Q的点电荷的静电场中,把一带电量为+q的点电荷从a移到b点,如图所示,有人这样计算电场力作的功:

你认为上述计算过程和所得结果是否正确?

如有错误请指出并改正.

 

10.已知导体A和导体B处于静电平衡时,面电荷的大致分布如图,有人根据电荷分布画出了电力线分布如图所示,请指出图中所画电力线有什么错误?

并改正之.

 

六、问答题

11.为什么静电场中的电力线不可能是闭合曲线?

 

班级__________学号______姓名_________

第7-9

1.长为L=15.0cm的直导线AB上,设想均匀地分布着线密度

的电荷(如图),求:

导线的延长线上与B端相距

处的P点的电势和场强.

 

2.一圆盘,半径

,均匀带电,面密度

,求:

(1)轴线上任一点的电势(用该点与盘心的距离x来表示,

(2)从电场强度和电势梯度的关系,求该点的电场强度,(3)计算

处的电势和场强.

 

3.半径为R1的导体带正电q1,球外有一同心导体球壳,其内外半径分别为R1和R2,球壳带正电q2,求:

(1)球的电势U1和球壳的电势U2,

(2)此带电系统的场强大小分布.(3)若用导线将球和球壳相连,U1和U2分别为多少?

 

4.如图,两块相同的金属板A和B,面积均为S,平行放置,两板间距远小于板的线度,两板分别带电qA和qB,求两板四个表面的电荷密度.

 

5*.在半径为R的导体球壳薄壁附近与球心相距为d(d>R)的P点处,放一点电荷q,求:

(1)球壳表面感应电荷在球心O处产生的电势和场强

(2)空腔内任一点的电势和场强

(3)若将球壳接地,计算球壳表面感应电荷的总电量

 

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