大学物理_电势及习题解答
- 格式:ppt
- 大小:736.50 KB
- 文档页数:21
[习题解答]11-7 在磁感应强度大小为B = 0.50 T 的匀强磁场中,有一长度为l = 1.5 m 的导体棒垂直于磁场方向放置,如图11-11所示。
如果让此导体棒以既垂直于自身的长度又垂直于磁场的速度v 向右运动,则在导体棒中将产生动生电动势。
若棒的运动速率v = 4.0 m ⋅s -1 ,试求:(1)导体棒内的非静电性电场K ;(2)导体棒内的静电场E ;(3)导体棒内的动生电动势ε的大小和方向;(4)导体棒两端的电势差。
解(1)根据动生电动势的表达式,由于()的方向沿棒向上,所以上式的积分可取沿棒向上的方向,也就是d l 的方向取沿棒向上的方向。
于是可得.另外,动生电动势可以用非静电性电场表示为.以上两式联立可解得导体棒内的非静电性电场,为,方向沿棒由下向上。
图11-11(2)在不形成电流的情况下,导体棒内的静电场与非静电性电场相平衡,即,所以,E 的方向沿棒由上向下,大小为.(3)上面已经得到,方向沿棒由下向上。
(4)上述导体棒就相当一个外电路不通的电源,所以导体棒两端的电势差就等于棒的动生电动势,即,棒的上端为正,下端为负。
11-8 如图11-12所表示,处于匀强磁场中的导体回路ABCD ,其边AB 可以滑动。
若磁感应强度的大小为B = 0.5 T ,电阻为R = 0.2 Ω,AB 边长为 l = 0.5 m ,AB 边向右平移的速率为v = 4 m ⋅s -1 ,求:(1)作用于AB 边上的外力;(2)外力所消耗的功率;(3)感应电流消耗在电阻R 上的功率。
解(1)当将AB 向右拉动时,AB 中会有电流通过,流向为从B 到A 。
AB 中一旦出现电流,就将受到安培力F 的作用,安培力的方向为由右向左。
所以,要使AB 向右移动,必须对AB施加由左向右图11-12的力的作用,这就是外力F外。
在被拉动时,AB中产生的动生电动势为,电流为.AB所受安培力的大小为,安培力的方向为由右向左。
外力的大小为,外力的方向为由左向右。
习题10-3图第10章 静电场中的导体和电介质习 题一 选择题10-1当一个带电导体达到静电平衡时,[ ] (A) 表面上电荷密度较大处电势较高 (B) 表面曲率较大处电势较高(C) 导体内部的电势比导体表面的电势高(D) 导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零 答案:D解析:处于静电平衡的导体是一个等势体,表面是一个等势面,并且导体内部与表面的电势相等。
10-2将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近,导体B 的电势将[ ](A) 升高 (B)降低 (C)不会发生变化 (D)无法确定 答案:A解析:不带电的导体B 相对无穷远处为零电势。
由于带正电的带电体A 移到不带电的导体B 附近的近端感应负电荷;在远端感应正电荷,不带电导体的电势将高于无穷远处,因而正确答案为(A )。
10-3将一带负电的物体M 靠近一不带电的导体N ,在N 的左端感应出正电荷,右端感应出负电荷。
若将导体N 的左端接地(如图10-3所示),则[ ](A) N 上的负电荷入地 (B) N 上的正电荷入地 (C) N 上的所有电荷入地 (D) N 上所有的感应电荷入地 答案:A解析:带负电的带电体M移到不带电的导体N附近的近端感应正电荷;在远端感应负电荷,不带电导体的电势将低于无穷远处,因此导体N的电势小于0,即小于大地的电势,因而大地的正电荷将流入导体N,或导体N的负电荷入地。
故正确答案为(A)。
10-4 如图10-4所示,将一个电荷量为q电的导体球附近,点电荷距导体球球心为d。
设无穷远处为零电势,则在导体球球心O点有[ ](A)0E,4πε=qVd(B)24πε=qEd,4πε=qVd(C) 0E,0V(D)24πε=qEd,4πε=qVR答案:A解析:导体球处于静电平衡状态,导体球内部电场强度为零,因此0E。
导体球球心O点的电势为点电荷q及感应电荷所产生的电势叠加。
感应电荷分布于导体球表面,至球心O的距离皆为半径R,并且感应电荷量代数和q∑为0,因此4qVRπε==∑感应电荷。