【大学物理下册练习题集】的文档包含了静电场部分的练习题目,这些题目主要涉及静电场的基础概念、性质和定律。以下是相关知识点的详细解释:
1. 高斯定理:高斯定理是静电学中的核心定理,它表明通过任何闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的自由电荷的总和除以真空电容率。选项C正确,因为即使闭合面内的电荷代数和为零,闭合面上的场强可能不为零,例如在内部存在偶分布的电荷时。
2. 静电场线特性:电场线的分布可以反映电场强度和电势的分布。如果电场线是平行直线,这意味着电场强度在该区域内是恒定的,但电势可能会随位置变化,所以选项A错误,B正确,C和D错误。
3. 静电平衡条件:当一个导体达到静电平衡时,其内部电场强度为零,表面电荷分布使得导体表面的法线方向电场强度垂直于表面。选项A和B错误,因为电势高低与电荷密度和表面曲率无关;选项C正确,导体内部电势与表面电势相同;选项D错误,因为电势差为零并不意味着内部无电荷,只是内部没有自由电荷。
4. 等量点电荷配置:在OXY平面上的点电荷配置中,电场强度和电势同时为零的情况意味着电荷配置对称,这样可以抵消掉电场。根据题目描述,无法直接判断哪个图满足条件,需要具体计算。
5. 高斯定理的理解:高斯定理的正确表述是,电通量仅与穿过高斯面的自由电荷有关,与面内电荷无关。因此,选项C正确,其他选项错误。
6. 带电球体的电场:对于同心球面,如果球面内有净电荷,电通量不为零,但外侧球面上的场强取决于内部和外部电荷的共同作用。选项A错误,选项B和C错误,因为只考虑了球内电荷;选项D正确,因为S面上的场强需要考虑整个系统的电荷分布。
7. 导体板之间电荷分布:根据电荷守恒和静电平衡,导体板间的电荷分布会使得表面电势相等,从而得出比值关系。由于题目未提供具体数值,无法给出具体答案。
8. 电容器的性质:充电后的电容器,如果改变两极板间距,电容会改变,导致电势差和储存能量也会变化。唯一不变的是电荷量,因此选项B正确。
9. 空心导体球壳的电势:根据静电屏蔽原理,内部电荷对球壳内任何点的电势没有影响,而外部电荷会在球壳上感应出等量异号的电荷,使得球壳内部电势为零。因此,中心电荷的加入不会改变球壳的电势。
10. 静电场和电势的关系:场强为零的地方电势不一定为零,电势为零的地方场强也不一定为零,例如在等势面上;场强大小相等的地方电势不一定相等;带正电的物体电势不一定为正,不带电的物体电势也不一定为零。沿着电场线方向电势总是降低,因此选项D正确。
11. 点电荷电势关系:中垂线上电势为零意味着两点电荷的电势差为零,这只能发生在电量相等且符号相反的情况下。
12. 点电荷电势能变化:增加电势能需要克服电场力做功,因此电荷间距离必须增加,选项C正确。
13. 平行板电容器变化:增大极板间距会导致电容减小,电荷量保持不变,场强减小,但储存的能量会减小。
填空题部分:
1. 环路定理表示电场线的环流为零,即∮E·dL=0,意味着静电场是保守力场,电力线是无圈闭合的。
2. 曲线可以描述电场强度与距离成反比的球对称电场,也可以描述电势随距离的减小而降低的轴对称电场。
3. 对于无限大均匀带电平面,电场强度遵循平方反比定律,相邻平面之间会产生相互作用,具体数值需要计算确定。
4. 高斯面的选择应满足高斯定理的要求,即闭合曲面,且尽可能简化计算。
5. 在给定的介质中,电场强度E与电能密度的关系是E = σ/2ε₀,其中σ是电荷面密度,ε₀是真空电容率。
6. 电势的数值等于单位正电荷从无穷远移到该点电场力所做的功。
7. 相互平行的带电直线间,场强为零的点位于两线之间,距离每条线的距离等于两线电荷密度乘积的平方根与距离之比。
以上就是静电场部分练习题所涵盖的知识点详解,涵盖了高斯定理、电场线、静电平衡、电势、电容器、电势能、电场强度等多个方面。