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3电学答案rv - A41
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第六章 真空中的静电场静电场6.1 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:.答案:C.分析:正方体中心到顶角
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大学物理习题详解---电学部分
45
第六章 真空中的静电场
静电场
6.1 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:
(A)
2
0
12
Q
a
ε
π
; (B)
2
0
6
Q
a
ε
π
; (C)
2
0
3 a
Q
ε
π
; (D)
2
0
a
Q
ε
π
.
答案:C.
分析:正方体中心到顶角的距离的平方为
(
)
(
)
(
)
222
22
3
2224
aaa
ra=++=
,电场强度的大小为
22
00
4π 3π
QQ
E
ra
εε
= =
.
6.2 如图所示,沿 x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线,电荷线密度在 x<0 区域为+
λ
,在 x>0
区域为-
λ
,则在 xOy 坐标平面内,在点(0,
a
)的电场强度为:
(A) 0 ;
(B)
0
2π
i
a
λ
ε
;
(C)
0
4π
i
a
λ
ε
;
(D)
0
()
4π
ij
a
λ
ε
+
.
答案:B.
分析:
0
2 , 0
4π
xy
EE
a
λ
ε
=⋅=
。
6.3 下列几个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)场强可由
qFE /
=
定出,其中 q 为试验电荷,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.
答案:C.
分析:(A)电场中某点场强的方向,应该是正的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大小处处相对,方向不同;(C)
正确;(D)错.
6.4 在真空中有两个带电平行板,带电量分别为+q 和-q,板面积为 S,间距为 d,则两板间的
相互作用力为:
(A)
2
0
2
4 d
q
πε
; (B)
s
q
0
2
ε
;
(0,
a
)
O
x
y
+λ
-λ
第
6.2
题图
E
+
E-
E
大学物理习题详解---电学部分
46
(C)
s
q
0
2
2
ε
; (D)因为不是点电荷无法计算.
答案:C。
分析:
2
00
/
d
22
qS q
F E q qE q
S
εε
= = = =
∫
,注意电场强度是一个带电平板产生的。
6.5 电荷为-5×10
-
9
C 的试验电荷放在电场中某点时,受到 20×10
-
9
N 的向下
的力,则该点的电场强度大小为_____________________,方向____________.
答案:4 N/C,向上.
分析:电场强度的定义为
0
F
E
q
=
,其中 q
0
并没有限定必须大于 0.
6.6 如图无限长带电直线,电荷线密度为
λ
,
弯成如图所示的形状,圆的半径为 R,则在圆心的电场强度 E=
__________
.
答案:E=0.
分析:以向右为 x 轴正向,根据公式可得:上面、下面的半无限长带电直线在 O 点所产生的电场
强度分别为
( )
0
4π
ij
R
λ
ε
−−
和
( )
0
4π
ij
R
λ
ε
−+
左边的半圆形带电圆弧在 O 点产生的电场强度为
2
00
0
d
sin
4π 2π
R
ii
RR
π
λθ λ
θ
εε
=
∫
三部分叠加,其矢量和为零。
6.7 如图所示,真空中一长为 L 的均匀带电细直杆,总电
荷为+q,试求在直杆延长线上距杆的一端距离为 d 的 P 点的
电场强度.
答案:
( )
0
4
q
E
dL d
ε
=
π+
,方向向右.
解:设杆的左端为坐标原点 O,x 轴沿直杆方向.带电直杆的电荷线密度为
λ
= q / L,在 x 处
取一电荷元 dq =
λ
dx = qdx / L,它在 P 点的场强:
L
d
q
P
λ
R
O
第
6.6
题图
第6
.7
题图
大学物理习题详解---电学部分
47
( )
2
0
4
d
d
xdL
q
E
−+π
=
ε
( )
2
0
4
d
xdLL
xq
−+π
=
ε
总场强为
∫
+
π
=
L
xdL
x
L
q
E
0
2
0
)(
d
4
-
ε
( )
dLd
q
+π
=
0
4
ε
方向沿 x 轴,即杆的延长线方向.
6.8 半径为 R 的非均匀带电圆环,在 xOy 坐标平面内,圆环上电荷线密度
λ
=Acos
ϕ
,
ϕ
是半径 R 与 x 轴所成的夹角,A 是常量,求环心 O 处的电场强
度.
解:在任意角
φ
处取微小电量 dq=
λ
dl,
它在 O 点产生的场强为:
R
R
l
E
0
0
2
0
4
dsco
4
d
d
ε
φφλ
ε
λ
π
=
π
=
经对称性分析:E
y
=0
dE
x
=-dEcos
φ
2
2
0
0
0
cos d
4
x
E
R
λ
φφ
ε
π
= −
π
∫
=
0
0
4 R
λ
ε
−
故 O 点的场强为:
i
R
iEE
x
0
0
4
ε
λ
−==
y
R
x
φ
O
第 6.8 题图
P
L
d
dq
x
(L+d
-
x)
dE
x
O
dq
y
R
x
φ
d
φ
dE
x
d
E
y
φ
O
dE
大学物理习题详解---电学部分
48
高斯定理
6.9 高斯定理
∫∫
⋅
=
VS
VSE
0
/dd
ερ
(A) 适用于任何静电场;
(B) 只适用于真空中的静电场;
(C) 只适用于具有球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场;
(D) 只适用于虽不具有(C)中所述的对称性、但可以找到合适的高斯面的静电场.
答案:A
分析:高斯定理没有要求对称性,对高斯面形状没有任何限制.
6.10 如图所示,在闭合曲面 S 内有一点电荷 Q,曲面 S 外有一点 P,当把另一点电荷 q 从无限远
处移向 P 的过程中
(A) 通过 S 闭合曲面的
e
Φ
不变,闭合曲面上各点
E
不变;
(B) 通过 S 闭合曲面的
e
Φ
变化,闭合曲面上各点
E
变化;
(C) 通过 S 闭合曲面的
e
Φ
变化,闭合曲面上各点
E
不变;
(D)通过 S 闭合曲面的
e
Φ
不变,闭合曲面上各点
E
变化.
答案:D
分析:通过 S 闭合曲面总的电通量
e
Φ
仅与所包围的电荷有关,闭合曲面上各点的电场强度
E
与所有
电荷有关.
6.11 如图所示,一个电荷为 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)
0
6
ε
q
; (B)
0
12
ε
q
;
(C)
0
24
ε
q
; (D)
0
48
ε
q
.
答案:C
分析:作棱长为 2a 的正方体,把一点电荷 q 放在其中心,外表面大小为 24 个边长为 a 的正方形
面积,总的电场强度通量为
0
q
ε
,每一个小正方形面积的通量为
0
24
q
ε
.
6.12 若通过某闭合曲面的
e
Φ
= 0,则由此可知:
(A)曲面上各点
E
必定均为 0; (B)在闭合曲面内必定没有电荷;
(C)闭合曲面包围的净电荷必为 0; (D)曲面内各点的
E
必定为 0.
答案:C
q
.
P
Q
S
A
b
c
d
a
q
第
6.10
题图
第
6.11
题图
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