纸质作业 NO.2 电势(参考答案)
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第2章电势能与电势差第2节电势与等势面基础过关练题组一对电势的理解1.(多选)关于电势下列说法正确的是()A.电场中某点电势大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时,静电力所做的功B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关C.由于电势是相对的,所以无法比较电场中两点的电势高低D.电势是描述电场性质的物理量2.将一正电荷从无限远处移到电场中的M点,电势能减少了 8.0×10-9 J;将另一负电荷(正、负电荷所带电荷量的绝对值相等)从无限远处移到电场中的N点,电势能增加了9.8×10-9 J。
若以无限远处为零电势点,M、N两点的电势分别为φM、φN,则下列判断正确的是() A.φM<φN<0 B.φN>φM>0C.φN<φM<0D.φM>φN>03.(多选)如图所示的电场中有A、B两点,下列判断正确的是()A.电势φA<φB,场强E A>E BB.电势φA>φB,场强E A<E BC.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点,电场力做正功,电势能减少D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点,电荷具有的电势能E p A>E p B题组二对等势面的理解及应用4.(2023吉林白城洮南一中月考)关于等势面的说法,正确的是()A.电荷在等势面上移动时,由于不受电场力作用,所以说电场力不做功B.在同一个等势面上各点的场强大小相等C.两个不等电势的等势面可能相交D.若相邻两等势面的电势差相等,则等势面的疏密程度能反映场强的大小5.下列四个图中,a、b两点电势相等、电场强度也相同的是(其中C、D图中的a、b两点位于两电荷连线的垂直平分线上,并且关于连线对称) ()6.(多选)(2023云南凤庆第一中学期中)如图所示为带电体周围分布的三个等差等势面,其中a、b、c是等势面上的三个点。
已知带电体带正电,则下列说法正确的是()A.a点的电势一定高于b点的电势B.a点的场强一定大于b点的场强C.带负电的试探电荷在a、c两点的电势能相等D.将带负电的试探电荷由c点移到b点,电场力做负功7.空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q 两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点,则()A.P、Q两点处的电荷等量同种B.a点和b点的电场强度相同C.c点的电势低于d点的电势D.负电荷从a到c,电势能减少能力提升练题组一对电势的理解1.(2024福建龙岩第一中学期中)如图所示,a、b为同一条电场线上的两点,下列说法正确的是()A.a点的电场强度一定大于b点的电场强度B.a点的电场强度一定等于b点的电场强度C.a点的电势一定大于b点的电势D.a点的电势可能小于b点的电势2.(多选)(2023福建德化第一中学月考)电荷量相等的四个点电荷分别固定于正方形的四个顶点,O点是正方形的中心,电场线分布如图所示,取无限远处电势为零。
高中物理学习材料桑水制作参考答案【例4】将一个电荷量为-2×10-9C 的点电荷从电场中的N 点移到M 点,需克服电场力做功14×10-9J ,N 、M 两点间的电势差U NM 为多少?若将该电荷从M 移到N ,电场力做什么功?U MN 为多少?[思路点拨] 求解 N 、M 两点间的电势差U NM 既可以分别求出N 、M 两点的电势,然后用U NM =求解,若可求出电荷从电场中的N 点移到M 点电场力所做的功W NM ,也可以用公式U NM =W NMq求解。
解析:根据公式U NM =W NMqU NM =-14×10-9-2×10-9 V =7 V若将该电荷由M 移到N ,电场力做正功W MN =14×10-9 J ,U MN =-7 V 。
答案:7 V 正功 -7 V [思维总结]公式U AB =W AB /q 对于匀强和非匀强电场都适用,注意W AB 为将电荷从A 点移到B 点电场力对电荷做的功,可以为正值,也可以为负值;公式中q 为正电荷时用正值代入,q 为负电荷时用负值代入。
变式训练4-1:有一个带电荷量q =-3×10-6C 的点电荷,从某电场中的A 点移到B 点,电荷克服静电场力做6×10-4J 的功,从B 点移到C 点,电场力对电荷做9×10-4J 的功,问:(1)A 、B ,B 、C ,C 、A ,间电势差各为多少?(2)若以B 点电势为零,则A 、C 两点的电势各为多少? 解析:(1)电荷由A 移向B 克服静电力做功,即静电力做负功,W AB =-6×10-4 JU AB =W AB q =-6×10-4-3×10-6 V =200 VU BC =W BC q =9×10-4-3×10-6 V =-300 VU CA =U CB +U BA =-U BC +(-U AB )=300 V -200 V =100 V 。
电势测试题及答案
一、选择题
1. 电势差是描述电场中两点之间电势高低的物理量,其单位是()。
A. 伏特
B. 安培
C. 欧姆
D. 焦耳
答案:A
2. 电势能与电势的关系是()。
A. 电势能等于电荷量乘以电势
B. 电势能等于电荷量除以电势
C. 电势能等于电势除以电荷量
D. 电势能等于电势乘以电荷量
答案:D
3. 电场中某点的电势为零,该点的电势能一定为()。
A. 正
B. 负
C. 零
D. 不确定
答案:C
二、填空题
4. 电势差U与电场力做功W和电荷量q之间的关系为:U = _______。
答案:W/q
5. 电势差为1伏特的电场中,将1库仑的正电荷从电场中一点移动到另一点,电场力做的功为_______焦耳。
答案:1
三、计算题
6. 一平行板电容器,板间电压为100伏特,板间距为0.05米,求两板间的电场强度。
解:根据电场强度的定义,E = U/d,其中U为电势差,d为板间距。
代入数据,E = 100V / 0.05m = 2000V/m。
答案:两板间的电场强度为2000V/m。
结束语:以上是电势测试题及答案,希望对你有所帮助。
电势考试题及答案
1. 电势差的定义是什么?
答案:电势差是指在电场中两点间的电势能差与电荷量的比值,用符号U表示,单位是伏特(V)。
2. 电势的单位是什么?
答案:电势的单位是伏特(V)。
3. 电势零点的选择有何影响?
答案:电势零点的选择不影响电势差的大小,但会影响电势的具体数值。
电势是相对的,选择不同的参考点会导致电势数值的变化,但两点间的电势差保持不变。
4. 电势差与电场强度的关系如何?
答案:电势差与电场强度的关系是U=Ed,其中U是电势差,E是电场强度,d是两点间沿电场方向的距离。
5. 电势能与电势的关系是什么?
答案:电势能与电势的关系是E_p=qU,其中E_p是电势能,q是电荷量,U是电势。
6. 电容器的电势差与电荷量的关系如何?
答案:电容器的电势差与电荷量的关系是U=Q/C,其中U是电势差,Q 是电荷量,C是电容。
7. 电容器的电势能如何计算?
答案:电容器的电势能可以通过公式E_p=1/2CU^2计算,其中E_p是电势能,C是电容,U是电势差。
8. 电场中电势的叠加原理是什么?
答案:电场中电势的叠加原理是指在多个电场共同作用的区域,任意一点的电势等于各个电场在该点产生的电势之和。
9. 电势的正负号代表什么?
答案:电势的正负号代表相对于参考点的电势能的高低,正号表示电势能高于参考点,负号表示电势能低于参考点。
10. 电势差与电压有何区别?
答案:电势差和电压在数值上是相同的,但电势差是标量,表示两点间的电势能差与电荷量的比值;而电压是电势差的另一种称呼,有时也用来指代电路中的电势差。
NO.5 电势、导体与※电介质中的静电场 (参考答案)班级: 学号: 姓名: 成绩:一 选择题1.真空中一半径为R 的球面均匀带电Q ,在球心O 处有一带电量为q 的点电荷,如图所示,设无穷远处为电势零点,则在球内离球心O 距离为r 的P 点处的电势为: (A )r q04πε; (B ))(041R Qrq+πε;(C )r Qq 04πε+; (D )(041R qQ r q-+πε;参考:电势叠加原理。
[ B ] 2.在带电量为-Q 的点电荷A 的静电场中,将另一带电量为q 的点电荷B 从a 点移动到b ,a 、b 两点距离点电荷A 的距离分别为r 1和r 2,如图,则移动过程中电场力做功为:(A ))(210114r r Q --πε; (B )(210114r r qQ -πε;(C ))(210114r r qQ --πε; (D ))(412r r qQ --πε。
参考:电场力做功=势能的减小量。
A=W a -W b =q(U a -U b ) 。
[ C ] 3.某电场的电力线分布情况如图所示,一负电荷从M 点移到N 其中哪点是正确的?(A )电场强度E M <E N ; (B )电势U M <U N ; (C )电势能W M <W N ; (D )电场力的功A >0。
[ C ]4.一个未带电的空腔导体球壳内半径为R ,在腔内离球心距离为d (d <R )处,固定一电量为+q 的点电荷,用导线把球壳接地后,再把地线撤去,选无穷远处为电势零点,则球心O 处的点势为:(A )0; (B )d q04πε;(C )-R q 04πε; (D )(1140R d q -πε。
参考:如图,先用高斯定理可知导体内表面电荷为-q ,外表面无电荷(可分析)。
虽然内表面电荷分布不均,但到O 点的距离相同,故由电势叠加原理可得。
[ D ]※5.在半径为R 的球的介质球心处有电荷+Q ,在球面上均匀分布电荷-Q ,则在球内外处的电势分别为:(A )内r Q πε4+,外r Q 04πε-; (B )内r Qπε4+,0; 参考:电势叠加原理。
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例1下列说法中正确的是()A .无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越多,电荷在该点的电势能就越大B .无论是正还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越少,电荷在该点的电势能越大C .无论是正还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,克服电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大D .无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大2.电势例2如果把q =1。
0×10C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点,需要克服电场力做功W=1.2×10J ,那么(1)q 在A 点的电势能和A 点的电势各是多少?(2)q 未移入电场前A 点的电势是多少?例3在静电场中,下列说法正确的是()A .电场强度处处为零的区域内,电势也一定处处为零B .电场强度处处相同的区域内,电势也一定处处相同C .电场强度的方向总是跟等势面垂直的D .沿着电场强度的方向,电势总是不断降低的练习:1、关于电场线和等势面,不正确的说法是()A .电场中电势越高的地方,等势面越密B .电场中场强越大的地方,电场线越密8-4-C.电场中场强越大的地方,等势面越密D.电场强度的方向总是和等势面垂直的例4.如图6所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN。
作业题一(静止电荷的电场)班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 一、选择题1. 一均匀带电球面,电荷面密度为σ,球面内电场强度处处为零,球面上面元d S 带有σ d S 的电荷,该电荷在球面内各点产生的电场强度(A) 处处为零. (B) 不一定都为零. (C) 处处不为零. (D) 无法判定 .[ ] 2. 电荷面密度均为+σ的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图放置,其周围空间各点电场强度E随位置坐标x 变化的关系曲线为:(设场强方向向右为正、向左为负) [ ]3. 将一个试验电荷q 0 (正电荷)放在带有负电荷的大导体附近P 点处(如图),测得它所受的力为F .若考虑到电荷q 0不是足够小,则 (A) F / q 0比P 点处原先的场强数值大. (B) F / q 0比P 点处原先的场强数值小. (C) F / q 0等于P 点处原先场强的数值. (D) F / q 0与P 点处原先场强的数值哪个大无法确定. [ ]4. 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)06εq . (B) 012εq. (C) 024εq . (D) 048εq . [ ]5. 高斯定理 ⎰⎰⋅=VSV S E 0/d d ερ(A) 适用于任何静电场.02εxP +q 0(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) 只适用于虽然不具有(C)中所述的对称性、但可以找到合适的高斯面的静电场. [ ]6. 如图所示,两个“无限长”的、半径分别为R 1和R 2的共轴圆柱面均匀带电,沿轴线方向单位长度上所带电荷分别为λ1和λ2,则在内圆柱面里面、距离轴线为r 处的P 点的电场强度大小E 为:(A) r0212ελλπ+. (B) 20210122R R ελελπ+π(C) 1012R ελπ. (D) 0. [ ]7. 点电荷Q 被曲面S 所包围 , 从无穷远处引入另一点电荷q至曲面外一点,如图所示,则引入前后: (A) 曲面S 的电场强度通量不变,曲面上各点场强不变. (B) 曲面S 的电场强度通量变化,曲面上各点场强不变. (C) 曲面S 的电场强度通量变化,曲面上各点场强变化. (D) 曲面S 的电场强度通量不变,曲面上各点场强变化. [ ]8. 根据高斯定理的数学表达式⎰∑⋅=Sq S E 0/d ε可知下述各种说法中,正确的是:(A) 闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强一定为零.(B) 闭合面内的电荷代数和不为零时,闭合面上各点场强一定处处不为零. (C) 闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强不一定处处为零.(D) 闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定处处无电 [ ]二、填空题9. A 、B 为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面,已知两平面间的电场强度大小为E 0,两平面外侧电场强度大小都为E 0/3,方向如图.则A 、B 两平面上的电荷面密度分别 为σA =_______________, σB =____________________.ABE 0E 0/3E 0/310. 三个平行的“无限大”均匀带电平面,其电荷面密度都是+σ,如图所示,则A 、B 、C 、D 三个区域的电场强 度分别为:E A =_________________,E B =_____________, E C =_________,E D =___________ (设方向向右为正).11. 一半径为R 的带有一缺口的细圆环,缺口长度为d (d<<R)环上均匀带有正电,电荷为q ,如图所 示.则圆心O 处的场强大小E =__________________ __________,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 ,则通过该球面的电场强 度通量=______________;若以 0r 表示高斯面外法线方向的单位矢量,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λ=λ0sin φ,式中λ0为一常数,φ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.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λ,试求轴线上一点的电场强度.+σ+σ+σABCD15. 一半径为R的带电球体,其电荷体密度分布为 ρ =Ar(r≤R) ,ρ =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=0.1 m,常量b=1000 N/(C·m).试求该闭合面中包含的净电荷.(真空介电常数ε0=8.85×10-12C2·N-1·m-2 ) x作业题二(电势)班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________一、选择题1. 在点电荷+q 的电场中,若取图中P 点处为电势零点 , 则M 点的电势为 (A)a q 04επ. (B) a q 08επ. (C) a q 04επ-. (D) aq08επ-. [ ]2. 如图所示,两个同心球壳.内球壳半径为R 1,均匀带有电荷Q ;外球壳半径为R 2,壳的厚度忽略,原先不带电,但与地相连接.设地为电势零点,则在内球壳里面,距离球心为r 处的P 点的场强大小及电势分别为: (A) E =0,U =104R Q επ. (B) E =0,U =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π21114R R Qε.(C) E =204r Q επ,U =r Q04επ (D) E =204r Q επ,U =104R Q επ.[ ] 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 各点,则(A) 从A 到B ,电场力作功最大.(B) 从A 到C ,电场力作功最大. (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 点为中心,l 为半径的半圆弧,N 点有正电荷+q ,M 点有负电荷-q .今将一试验电荷+q 0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A7.-(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U 1-U 2为: (A)⎪⎭⎫ ⎝⎛-πR r q 1140ε . (B) ⎪⎭⎫⎝⎛-πr R Q 1140ε .(C) ⎪⎭⎫ ⎝⎛-πR Q r q 041ε . (D)r q04επ . [ ] 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 远小于板的线度),设A 板带有电荷q 1,B 板带有电荷q 2,则AB 两板间的电势差U AB 为(A) d S q q 0212ε+. (B) d Sq q 0214ε+.(C) d S q q 0212ε-. (D) d Sq q 0214ε-. [ ]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(A)S q 02ε. (B) S q 022ε.(C) 2022S q ε. (D) 202Sq ε. [ ] 二、填空题9. 如图所示,两同心带电球面,内球面半径为r 1=5 cm ,带电荷q 1=3×10-8 C ;外球面半径为r 2=20 cm , 带电荷q 2=-6×108C ,设无穷远处电势为零,则空间另一电势为 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r 1吹胀到r 2,则半径为R (r 1<R <r 2)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.AS q 1q 2三、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σ.如图所示,试求通过小孔中心O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).14. 图示为一个均匀带电的球层,其电荷体密度为ρ,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,求空腔内任一点的电势.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=0.03 m和R2=0.10 m.已知两者的电势差为450 V,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上分别带有+λ和-λ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.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+Q 1,B 板带电荷+Q 2,如果使B 板接地,则AB 间电场强度的大小E 为 [ ](A) S Q 012ε .(B) SQ Q 0212ε-.(C) SQ01ε. (D) S Q Q 0212ε+.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(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εr 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σ为 [ ] (A) ε 0 E . (B) ε 0 ε r E . (C) ε r E . (D) (ε 0 ε r - ε 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0E ,电位移为0D,而当两极板间充满相对介电常量为εr 的各向同性均匀电介质时,电场强度为E ,电位移为D,则 [ ](A) r E E ε/0 =,0D D =. (B) 0E E =,0D D rε=.(C) r E E ε/0 =,r D D ε/0 =. (D) 0E E =,0D D=.5. 在静电场中,作闭合曲面S ,若有0d =⎰⋅SS D (式中D为电位移矢量),则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零.1+Q 2AB6. 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 [ ](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U 12、电场强度的大小E 、电场能量W 将发生如下变化: [ ](A) U 12减小,E 减小,W 减小.(B) U 12增大,E 增大,W 增大. (C) U 12增大,E 不变,W 增大.(D) U 12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.(C) 不变. (D) 如何变化无法确定.[ ] 二、填空题9. 半径为R 1和R 2的两个同轴金属圆筒,其间充满着相对介电常量为εr 的均匀介质.设两筒上单位长度带有的电荷分别为+λ和-λ,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εr 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εr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:(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.+Q14. 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.1115. 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d q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?16. 一电容器由两个很长的同轴薄圆筒组成,内、外圆筒半径分别为R= 2 cm,R2 = 5 cm,其间充满相对介电常量为εr 的各1向同性、均匀电介质.电容器接在电压U = 32 V的电源上,(如图所示),试求距离轴线R = 3.5 cm处的A点的电场强度和A点与外筒间的电势差.1213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 的点电荷.此正方形以角速度ω 绕AC 轴旋转时,在中心O 点产生的磁感强度大小为B 1;此正方形同样以角速度ω 绕过O 点垂直于正方形平面的轴旋转时,在O 点产生的磁感强度的大小为B 2,则B 1与B 2间的关系为 [ ](A) B 1 = B 2. (B) B 1 = 2B 2. (C) B 1 =21B 2. (D) B 1 = B 2 /4.2. 电流I 由长直导线1沿平行bc 边方向经a 点流入由电阻均匀的导线构成的正三角形线框,再由b 点沿垂直ac 边方向流出,经长直导线2返回电源(如图).若载流直导线1、2和三角形框中的电流在框中心O 点产生的磁感强度分别用1B 、2B 和3B表示,则O 点的磁感强度大小(A) B = 0,因为B 1 = B 2 = B 3 = 0.(B) B = 0,因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0,但021=+B B,B 3 = 0.(C) B ≠ 0,因为虽然B 2 = 0、B 3= 0,但B 1≠ 0.(D) B ≠ 0,因为虽然021≠+B B,但B 3≠ 0. [ ] 3. 通有电流I 的无限长直导线有如图三种形状,则P ,Q ,O 各点磁感强度的大小B P ,B Q ,B O 间的关系为:[ ](A) B P > B Q > B O . (B) B Q > B P > B O .(C) B Q > B O > B P . (D) B O > B Q > B P .4. 边长为l 的正方形线圈,分别用图示两种方式通以电流I (其中ab 、cd 与正方形共面),在这两种情况下,线圈在其中心产生的磁感强度的大小分别为: (A) 01=B ,02=B .(B) 01=B ,lIB π=0222μ.(C) lIB π=0122μ,02=B .C q3.a14 (D) l I B π=0122μ,lIB π=0222μ. [ ] 5. 如图,在一圆形电流I 所在的平面内,选取一个同心圆形闭合回路L ,则由安培环路定理可知(A) 0d =⎰⋅Ll B,且环路上任意一点B = 0. (B) 0d =⎰⋅L l B,且环路上任意一点B ≠0. (C) 0d ≠⎰⋅Ll B,且环路上任意一点B ≠0.(D) 0d ≠⎰⋅Ll B,且环路上任意一点B =常量. [ ]6. 如图,流出纸面的电流为2I ,流进纸面的电流为I ,则下述各式中哪一个是正确的?(A) I l H L 2d 1=⎰⋅. (B)I l H L =⎰⋅2d(C) I l H L -=⎰⋅3d. (D)I l H L -=⎰⋅4d. [ ]7. 图中,六根无限长导线互相绝缘,通过电流均为I ,区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为相等的正方形,哪一个区域指向纸内的磁通量最大? (A) Ⅰ区域. (B) Ⅱ区域. (C) Ⅲ区域. (D) Ⅳ区域. (E) 最大不止一个. [ ]8. 如图两个半径为R 的相同的金属环在a 、b 两点接触(ab 连线为环直径),并相互垂直放置.电流I 沿ab 连线方向由a 端流入,b 端流出,则环中心O 点的磁感强度的大小为 (A) 0. (B) RI40μ.(C) RI420μ. (D) R I 0μ. (E)RI820μ. [ ] 4ⅠⅡⅢⅣIIba15二、填空题9. 如图,在无限长直载流导线的右侧有面积为S 1和S 2的两个矩形回路.两个回路与长直载流导线在同一平面,且矩形回路的一边与长直载流导线平行.则通过面积为S 1的矩形回路的磁通量与通过面积为S 2的矩形回路的磁通量之比为____________. 10. 如图,平行的无限长直载流导线A 和B ,电流强度均为I ,垂直纸面向外,两根载流导线之间相距为a ,则(1) AB 中点(P 点)的磁感强度=p B_____________.(2) 磁感强度B沿图中环路L 的线积分=⎰⋅Ll Bd __________________________________.11. 图中所示的一无限长直圆筒,沿圆周方向上的面电流密度(单位垂直长度上流过的电流)为i ,则圆筒内部的磁感强度的大 小为B =________,方向_______________.12. 将半径为R 的无限长导体薄壁管(厚度忽略)沿轴向割去一宽度为h ( h << R )的无限长狭缝后,再沿轴向流有在管壁上均匀分布的电流,其面电流密度(垂直于电流的单位长度截线上的电流)为i (如上图),则管轴线磁感强度的大小是__________________.三、计算题13. 半径为R 的无限长圆柱形导体和内半径为R 0,外半径也为R 的无限长圆筒形导体,都通有沿轴向的,在横截面上均匀分布的电流I ,导体的磁导率都为μ0.今取长为l 、宽为2 R 的矩形平面ABCD 和A ′B ′C ′D ′,AD 及A ′D ′正好在导体的轴线上,如图所示.(1) 通过ABCD 的磁通量大小为多少?(2) 通过A ′B ′C ′D ′的磁通量为多少? (3) 若电流I 不变,外半径R 不变,圆筒壁变薄,直至壁厚趋于零,再求(2) .10.l′ ′l16 14. 一根无限长导线弯成如图形状,设各线段都在同一平面内(纸面内),其中第二段是半径为R 的四分之一圆弧,其余为直线.导线中通有电流I ,求图中O 点处的磁感强度.15. 平面闭合回路由半径为R 1及R 2 (R 1 > R 2 )的两个同心半圆弧和两个直导线段组成(如图).已知两个直导线段在两半圆弧中心O 处的磁感强度为零,且闭合载流回路在O 处产生的总的磁感强度B 与半径为R 2的半圆弧在O 点产生的磁感强度B 2的关系为B = 2 B 2/3,求R 1与R 2的关系.16. 如图所示,一半径为R 的均匀带电无限长直圆筒,面电荷密度为σ.该筒以角速度ω绕其轴线匀速旋转.试求圆筒内部的磁感强度.R 1 R 2 OI17作业题五(电流在磁场中受力)班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________一、选择题1. 按玻尔的氢原子理论,电子在以质子为中心、半径为r 的圆形轨道上运动.如果把这样一个原子放在均匀的外磁场中,使电子轨道平面与B垂直,如图所示,则在r 不变的情况下,电子轨道运动的角速度将:[ ](A) 增加. (B) 减小. (C)不变. (D)改变方向. 2. 如图,一个电荷为+q 、质量为m 的质点,以速度v沿x 轴射入磁感强度为B 的均匀磁场中,磁场方向垂直纸面向里,其范围从x = 0延伸到无限远,如果质点在x = 0和y = 0处进入磁场,则它将以速度v-从磁场中某一点出来,这点坐标是x = 0 和 [ ](A) qB m y v +=. (B) qB m y v2+=. (C) qB m y v 2-=. (D) qBm y v-=.3. 一铜条置于均匀磁场中,铜条中电子流的方向如图所示.试问下述哪一种情况将会发生?(A) 在铜条上a 、b 两点产生一小电势差,且U a > U b . (B) 在铜条上a 、b 两点产生一小电势差,且U a < U b . (C) 在铜条上产生涡流. (D) 电子受到洛伦兹力而减速. 4. 如图,无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一平面内,若长直导线固定不动,则载流三角形线圈将 [ ] (A) 向着长直导线平移. (B) 离开长直导线平移. (C) 转动. (D) 不动.5. 长直电流I 2与圆形电流I 1共面,并与其一直径相重合如图(但两者间绝缘),设长直电流不动,则圆形电流将 (A) 绕I 2旋转. (B) 向左运动. (C) 向右运动. (D) 向上运动.(E) 不动. [ ]I 11×××18 6. 如图,在一固定的载流大平板附近有一载流小线框能自由转动或平动.线框平面与大平板垂直.大平板的电流与线框中电流方向如图所示,则通电线框的运动情况对着从大平板看是: [ ](A) 靠近大平板. (B) 顺时针转动.(C) 逆时针转动. (D) 离开大平板向外运动.7. 两个同心圆线圈,大圆半径为R ,通有电流I 1;小圆半径为r ,通有电流I 2,方向如图.若r << R (大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场),当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为 [ ] (A)RrI I 22210πμ. (B)RrI I 22210μ.(C)rRI I 22210πμ. (D)0.8. 两根载流直导线相互正交放置,如图所示.I 1沿y 轴的正方向,I 2沿z 轴负方向.若载流I 1的导线不能动,载流I 2的导线可以自由运动,则载流I 2的导线开始运动的趋势是 [ ](A) 沿x 方向平动. (B) 绕x 轴转动. (C) 绕y 轴转动. (D) 无法判断. 二、填空题9. 如图,均匀磁场中放一均匀带正电荷的圆环,其线电荷密度为λ,圆环可绕通过环心O 与环面垂直的转轴旋转.当圆环 以角速度ω 转动时,圆环受到的磁力矩为_________________, 其方向__________________________.10. 有一半径为a ,流过稳恒电流为I 的1/4圆弧形载流导线bc ,按图示方式置于均匀外磁场B中,则该载流导线所受的安培力大小为_______________________.11. 如图所示,在真空中有一半径为a 的3/4圆弧形的导线,其中通以稳恒电流I ,导线置于均匀外磁场B 中,且B与导线所在平面垂直.则该载流导线bc 所受的磁力大小为_________________.12. 如图所示,在真空中有一半圆形闭合线圈,半径为a ,流过稳恒电流I ,则圆心O 处的电流元l I d 所受的安培力Fd 的大小为_______________,方向_________________.6.I 1I 2O r RI 1 I 2y zxI 1 I 2c aIIlI d19三、计算题13. 在一顶点为45°的扇形区域,有磁感强度为B方向垂直指向纸面内的均匀磁场,如图.今有一电子(质量为m ,电荷为-e )在底边距顶点O 为l 的地方,以垂直底边的速度 v射入该磁场区域,若要使电子不从上面边界跑出,电子的速度最大不应超过多少?14. 一圆线圈的半径为R ,载有电流I ,置于均匀外磁场B 中(如图示).在不考虑载流圆线圈本身所激发的磁场的情况下,求线圈导线上的张力.(载流线圈的法线方向规定与B的方向相同.)l 45° vBO2015. 一矩形线圈边长分别为a =10 cm 和b =5 cm ,导线中电流为I = 2 A ,此线圈可绕它的一边OO '转动,如图.当加上正y 方向的B =0.5T 均匀外磁场B,且与线圈平面成30°角时,线圈的角加速度为β = 2rad/s 2,求∶(1) 线圈对OO '轴的转动惯量J =?(2) 线圈平面由初始位置转到与B 垂直时磁力所做的功?16. 一根同轴线由半径为R 1的长导线和套在它外面的内半径为R 2、外半径为R 3的同轴导体圆筒组成.中间充满磁导率为μ的各向同性均匀非铁磁绝缘材料,如图.传导电流I 沿导线向上流去,由圆筒向下流回,在它们的截面上电流都是均匀分布的.求同轴线内外的磁感强度大小B 的分布.O xyz I30° BO ′ ab作业题六(电磁感应)班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________一、选择题1. 将形状完全相同的铜环和木环静止放置,并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等,则不计自感时(A) 铜环中有感应电动势,木环中无感应电动势. (B) 铜环中感应电动势大,木环中感应电动势小. (C) 铜环中感应电动势小,木环中感应电动势大. (D) 两环中感应电动势相等. [ ]2. 如图所示,矩形区域为均匀稳恒磁场,半圆形闭合导线回路在纸面内绕轴O 作逆时针方向匀角速转动,O 点是圆心且恰好落在磁场的边缘上,半圆形闭合导线完全在磁场外时开始计时.图(A)—(D)的 --t 函数图象中哪一条属于半圆形导线回路中产生的感应电动势?[ ]3. 一块铜板垂直于磁场方向放在磁感强度正在增大的磁场中时,铜板中出现的涡流(感应电流)将 (A) 加速铜板中磁场的增加. (B) 减缓铜板中磁场的增加.(C) 对磁场不起作用. (D) 使铜板中磁场反向. [ ]4. 如图所示,导体棒AB 在均匀磁场B 中 绕通过C 点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO ' 转动(角速度ω与B 同方向),BC 的长度为棒长的31,则 (A) A 点比B 点电势高.(B) A 点与B 点电势相等.(B) A 点比B 点电势低.(D)有稳恒电流从A 点流向B 点. [ ]☜t O (A)☜t O(C)☜ t O (B)☜ t O(D)5. 如图所示,直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中,磁场B平行于ab 边,bc 的长度为l .当金属框架绕ab 边以匀角速度ω转动时,abc 回路中的感应电动势 和a 、c 两点间的电势差U a – U c 为 [ ](A) =0,U a – U c =221l B ω. (B) =0,U a – U c =221l B ω-. (C) =2l B ω,U a – U c =221l B ω.(D) =2l B ω,U a – U c =221l B ω-.6. 如图所示,两个线圈P 和Q 并联地接到一电动势恒定的电源上.线圈P 的自感和电阻分别是线圈Q 的两倍,线圈P 和Q 之间的互感可忽略不计.当达到稳定状态后,线圈P 的磁场能量与Q 的磁场能量的比值是[ ](A) 4.(B) 2. (C) 1. (D) 21.7. 在感应电场中电磁感应定律可写成t l E LK d d d Φ-=⎰⋅ ,式中K E 为感应电场的电场强度.此式表明:(A) 闭合曲线L 上K E处处相等.(B) 感应电场是保守力场. (C) 感应电场的电场强度线不是闭合曲线. (D) 在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念. [ ] 8. 对位移电流,有下述四种说法,请指出哪一种说法正确. (A) 位移电流是指变化电场. (B) 位移电流是由线性变化磁场产生的. (C) 位移电流的热效应服从焦耳─楞次定律. (D) 位移电流的磁效应不服从安培环路定理. [ ]二、填空题9. 如图所示,aOc 为一折成∠形的金属导线(aO =Oc =L ),位于xy 平面中,磁感强度为 B的匀强磁场垂直于xy 平面.当aOc 以速度v沿x 轴正向运动时,导线上a 、c 两点间电势差U ac =____________;当aOc 以速度v沿y 轴正向运动时,a 、c 两点的电势相比较, 是____________点电势高.Bab clωx ×××××10. 一导线被弯成如图所示形状,acb 为半径为R 的四分之三圆弧,直线段Oa 长为R .若此导线放在匀强磁场B 中,B的方向垂直图面向内.导线以角速度ω在图面内绕O 点匀速转动,则此导线中的动生电动势 i =___________ , 电势最高的点是________________________.11. 一长直导线旁有一长为b ,宽为a 的矩形线圈,线圈与导线共面,长度为b 的边与导线平行且与直导线相距为d ,如图.线圈与导线的互感系数为 ______________________.12. 一无铁芯的长直螺线管,在保持其半径和总匝数不变的情况下,把螺线管拉长一些,则它的自感系数将____________________.三、计算题13. 均匀磁场 B被限制在半径R =10 cm 的无限长圆柱空间内,方向垂直纸面向里.取一固定的等腰梯形回路abcd ,梯形所在平面的法向与圆柱空间的轴平行,位置如图所示.设磁感强度以d B /d t =1 T/s 的匀速率增加,已知 π=31θ,cm 6==Ob Oa ,求等腰梯形回路中感生电动势的大小和方向.14.如图所示,有一半径为r =10 cm 的多匝圆形线圈,匝数N =100,置于均匀磁场B中(B = 0.5 T ).圆形线圈可绕通过圆心的轴O 1O 2转动,转速 n =600 rev/min .求圆线圈自图示的初始位置转过π21时,(1) 线圈中的瞬时电流值(线圈的电阻R 为 100 Ω,不计自感);(2) 圆心处的磁感强度.(μ0 =4π×10-7 H/m)c15. 两个半径分别为R和r的同轴圆形线圈相距x,且R>>r,x >>R.若大线圈通有电流I而小线圈沿x轴方向以速率v运动,试求x =NR时(N为正数)小线圈回路中产生的感应电动势的大小.16. 载有电流的I长直导线附近,放一导体半圆环MeN与长直导线共面,且端点MN的连线与长直导线垂直.半圆环的半径为b,环心O与导线相距a.设半圆环以速度v 平行导线平移,求半圆环内感应电动势的大小和方向以及MN两端的电压UMU N .。
电势电势差电势能一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。
在每小题给出的四个选项中. 1~8题只有一项符合题目要求; 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1.在静电场中,让质子逆着电场线的方向由A点移到B点,如图所示,则:()A.电场力做正功,A点电势高于B点B.电场力做正功,A点电势低于B点C.电场力做负功,A点电势高于B点D.电场力做负功,A点电势低于B点【答案】D2.关于场强和电势,下列正确的是:()A.在电场中a、b两点间移动电荷,电场力做总功为零,则电荷一定在等势面上移动B.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低C.两个等量同种电荷的电场,从两电荷连线中点沿连线中垂线向外,电势越来越低,场强方向均相同,场强大小在减小D.两个等量异种电荷的电场中,从两电荷连线中点沿连线中垂线向外,电势均相等,场强方向均相同,场强大小在减小【答案】D3.如图是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可判断出该带电粒子:()A.在a、b两点加速度的大小B.电性与场源电荷的电性相同C.在a、b两点时速度大小va < vbD.在a、b两点的电势能Ea >Eb【答案】A4.a、b两个带电小球的质量均为m,所带电荷量分别为+q和-q,两球间用绝缘细线连接,a球又用长度相同的绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在的空间有方向斜向下的匀强电场,电场强度为E,平衡时细线都被拉紧,则平衡时可能位置是:()【答案】A5.某静电场的电场线分布如图所示,图中P 、Q 两点的电场强度大小分别为E P 和E Q ,电势分别为φP 和 φQ ,则:( )A. E P >E Q ,φP >φQB. E P >E Q ,φP <φQC. E P <E Q ,φP >φQD. E P <E Q ,φP <φQ 【答案】A6.如图所示,在匀强电场中有a 、b 、c 、d 四点,它们处于同一圆周上,且ac 、bd 分别是圆的直径,已知abc 三点的电势分别为ϕa =9V ,ϕb =15V ,ϕc =18V ,则d 点的电势为:( )A .4VB .8VC .12VD .16V 【答案】C7.如图所示, 虚线表示某电场的等势面, 一带电粒子仅在电场力作用下由A 点运动到B 点的径迹如图中实线所示。
1.关于电源;下列说法中正确的是()A.电源可将其他形式的能转化为电能B.在电源内部其他形式的能转化为电能C.在电源内部;电源依靠库仑力搬移电荷D.电源就是产生电荷的装置解析:选AB.电源是将其他形式的能转化为电能的装置;A对;在电源内部依靠非静电力做功将其他形式的能转化为电能;B对C错;电源能够不断移动电荷;不能产生电荷;D错.2.图2-2-3 为一块手机电池的背面印有的一些符号;下列说法正确的是()图2-2-3A.该电池的容量为500 mA·hB.该电池的电动势为3.6 VC.该电池在工作1 小时后达到的电流为500 mAD.若电池以10 mA的电流工作;可用50 小时解析:选ABD.电池上的 3.6 V表示电动势;500 mA·h表示电荷容量;可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间;由500 mA·h=t×10 mA;得t=50 h;所以A、B、D 选项正确.3.铅蓄电池的电动势为2 V;这表示()A.电路中每通过1 C电荷量;电源把2 J的化学能转化为电能B.蓄电池两极间的开路电压为2 VC.蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变成电能D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大解析:选ABD.根据电动势的定义和表达式E=错误!;非静电力移动1 C电荷量所做的功W=qE=1×2 J=2 J;由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能;A正确;C错.电源两极的电势差(电压)U=错误!而E电能=W;所以U=E=错误!=2 V;B正确.电动势是描述电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量;E蓄电池=2 V>E电池=1.5 V;故D正确.4.下列关于电动势的说法中;正确的有()A.电源的电动势越大;非静电力将正电荷从负极移送到正极做的功一定越多B.电源的电动势越大;非静电力将单位正电荷从负极移送到正极做的功一定越多C.电源的电动势越大;非静电力将正电荷从负极移送到正极的电量一定越多D.电源的电动势越大;非静电力移动相同电量转化的电能一定越多解析:选BD.非静电力移送电荷做的功W=Eq;电动势越大;将1 C正电荷从负极移送到正极做的功一定越多;选项A错误;选项B正确.在电源内部;非静电力移送电量为q=It;电动势大的;移送的电量不一定多;选项C错.由W=Eq;电动势越大;非静电力移动相同电量做的功越多;产生的电能也越多;D选项正确.5.铅蓄电池的电动势为2 V;一节干电池的电动势为1.5 V;将铅蓄电池和干电池分别接入电路;两个电路中的电流分别为0.1 A和0.2 A.试求:两个电路都工作20 s;电源所消耗的化学能分别为多少?哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大?解析:对于铅蓄电池的电路;20 s内通过的电荷量为q1=I1t=2 C;对于干电池的电路;20 s内通过的电荷量为q2=I2t=4 C.由电动势的定义式得电源消耗的化学能分别为W1=q1E1=4 J;W2=q2E2=6 J.电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小;电动势越大;电源本领越大.故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大.答案:4 J 6 J铅蓄电池的转化本领更大一、选择题1.下列关于电源的说法;正确的是()A.电源向外提供的电能越多;表示电动势越大B.电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时;非静电力所做的功C.电源的电动势与外电路有关D.在电源内从负极到正极电势升高答案:BD2.如图2-2-4所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池;它的电动势约为1.2 V;这表示()图2-2-4A.电路通过1 C的电荷量;电源把1.2 J其他形式能转化为电能B.电源在每秒内把1.2 J其他形式能转化为电能C.该电源比电动势为1.5 V的干电池做功少D.该电源与电动势为1.5 V的干电池相比;通过1 C电荷量时转化的电能少答案:AD3.单位电荷量的正电荷沿闭合电路移动一周;在内外电路中释放的总能量决定于() A.电源的电动势B.通过电源的电流C.路端电压的大小D.内外电阻之和答案:A4.有关电动势的说法中正确的是()A.电源的电动势等于内、外电路电势降之和B.电源提供的电能越多;电源的电动势越大C.当外电路断开时;电源的路端电压与电源电动势相等D.当电路中通过1库仑电量时;电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值解析:选ACD.外电路断路时U=E;C对.通路时E=U内+U外;A对.电动势E表示通过1 C电量电源将其他形式能转化为电能的多少;D对.电动势越大;表示电源非静电力做功本领大;但提供电能不一定多;B错.5.以下说法中正确的是()A.在外电路中和电源内部;正电荷都受静电力作用;所以能不断定向移动形成电流B.静电力与非静电力都可以使电荷移动;所以本质上都是使电荷的电势能减少C.在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D.静电力移动电荷做功;电势能减少;非静电力移动电荷做功;电势能增加解析:选D.电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加;引出了电动势的概念;来描述非静电力的做功本领.而静电力移动电荷做正功的过程使电势能减少;D项对.6.关于电源的电动势;下面说法正确的是()A.电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量B.电动势在数值上等于电路中通过1 C 电荷量时电源提供的能量C.电源的电动势跟电源的体积有关;跟外电路有关D.电动势有方向;因此电动势是矢量解析:选AB.由电动势的物理意义可知;电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量;它在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压;也等于电路中通过1 C 电荷量时电源所提供的能量;电动势由电源中非静电力的特性决定;跟电源的大小无关;跟外电路也无关;电动势虽然有方向;但电动势是标量.综上所述;正确选项是A、B. 7.手电筒的两节干电池;已经用了较长时间;小灯泡只能发出很微弱的光;把它们取出来;用电压表测电压;电压表示数很接近3 V;再把它们作为一个电子钟的电源;电子钟能正常工作.下列说法正确的是()A.这两节干电池的电动势减小了很多B.这两节干电池的内电阻增加较大C.这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡额定电压小D.这台电子钟正常工作时的电流一定比手电筒里的小灯泡正常工作时的电流小解析:选BD.旧电池与新电池相比较;电动势几乎不变;但内阻增大许多;A错B对;新旧电池均能使电子钟正常工作;虽然电池内阻变化;但输出电压几乎不变;只能是电子钟电阻很大;额定电流很小;故C错D对.8.(海南三亚质检)某柴油发电机工作时;电流为5 A;经过2 min时间;发电机产生电能为1.32×105 J;则该发电机的电动势为()A.1100 V B.550 VC.220 V D.110 V解析:选C.此段时间通过电量为q=600 C;由E=W/q即得.9.(20高考上海卷)如图2-2-5为伏打电池示意图;由于化学反应;在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b.沿电流方向绕电路一周;非静电力做功的区域是()图2-2-5A.R B.bC.r D.a解析:选BD.非静电力的作用是在电源内部把正电荷(电子)由负(正)极拉向正(负)极;所以非静电力做功的区域是带电层附近的a、b;而不是电路中;故B 、D正确.二、计算题10.某品牌的MP3使用的电源是一节7号干电池;当它正常工作时;其工作电流为0.3 A .某同学在一次使用该MP3时;若他用了10 s;则这段时间内电池将多少化学能转化为电能?解析:已知工作电流I=0.3 A;10 s时间内通过导体横截面的电荷量q=It=0.3×10 C=3 C. 7号干电池电动势为1.5 V.则根据能量守恒定律;电池将化学能转化为电能的量等于非静电力移动电荷所做的功:W=qE=3×1.5 J=4.5 J.答案:4.5 J11.电池的容量也是电池的一个重要参数;电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量;通常用安培小时(A·h)或毫安小时(mA·h)做单位.一节新的普通国产5号干电池;电动势为1.5 V.作放电实验时;用0.3 A的放电电流;每天放电5 min;累计可放电15天;此后基本失效;上述干电池用于石英电子钟;可使钟走动一时间.试估算该干电池的容量及石英电子钟的平均工作电流.解析:干电池用0.3 A放电的时间共为75 min=1.25 h;电池的容量为q=It=0.3×1.25 A·h =0.375 A·h;石英电子钟的平均工作电流为I=错误!=错误!A=4.3×10-5 A.答案:0.375 A·h 4.3×10-5 A12.将电动势为3.0 V的电源接入电路中;测得电源两极间的电压为2.4 V;当电路中有6 C 的电荷流过时;求:(1)有多少其他形式的能转化为电能.(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能.(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能.解析:(1)W=Eq=3×6 J=18 J电源中共有18 J其他形式的能转化为电能.(2)W1=U1q=2.4×6 J=14.4 J外电路中共有14.4 J电能转化为其他形式的能.(3)内电压U2=E-U1=3 V-2.4 V=0.6 V∴W2=U2q=0.6×6 J=3.6 J内电路中共有3.6 J 电能转化为其他形式的能.也可由能量守恒求出:W2=W-W1=3.6 J. 答案:(1)18 J(2)14.4 J(3)3.6 J。
高二物理3-1(2) 电势差、电势能和等势面答案例题例1、解析:(1)由图可知,负电荷在该电场中所受电场力F方向向左.因此从M点移到N点,电荷克服电场力做功,电势能增加,增加的电势能△E等于电荷克服电场力做的功W.电荷克服电场力做功为W=qEs=4×10-8×2×102×0.3J=2.4×10-6J.即电荷从M点移到N点电势能增加了2.4×10-6J.(2)从M点到N点电场力对电荷做负功为W MN=-2.4×10-6J.则M,N两点间的电势差为.即M,N两点间的电势差为60V.例2、解析:解本题的关键是区分场强、电势、电势能概念以及与电场线的关系.最易错的是,总是用正电荷去考虑问题而忽略有两种电荷的存在.由于存在两种电荷,故A项错误.电场线的疏密表示场强大小,而电场线的方向才能反映电势的高低,故B项错.电场线越密,电场力越大,同一距离上电场力做的功越多,电荷电势能的改变越犬.D项正确.电势是相对量,其零电势位置可随研究问题的需要而任意确定.故“一定为零”是错误的.答案:D例3、解析:本题可以根据电势差和电势的定义式解决,一般有下列三种解法:解法一:严格按各量的数值正负代入公式求解.由W SM=qU SM得:.而U SM=φS-φM,∴φM=φS-U SM=(0-2)V=-2V.由W MN=qU MN得:.而U MN=φM-φN,∴φN=φM-U MN=[-2-(-7)]V=5V.解法二:不考虑各量的正负,只是把各量数值代入公式求解,然后再用其他方法判断出要求量的正负.由W SM=qU SM得.∵电场力做负功,∴负电荷q受的电场力方向与移动方向大致相反,则场强方向与移动方向大致相同,故φS>φM,而φS=0,故φM=-2V.同理可知:U MN=7V,φN=5V.解法三:整体法:求N点电势时把电荷从S点移到M点再移动N点,看成一个全过程,在这个过程中,由S到N电场力做的总功等于各段分过程中电场力做功的代数和.即W SN=W SM+W MN=(-4×10-8+14×10-8)J=10×10-8J.由W SN=qU SN得:.而φS=0,∴φN=5V.例4、解析:由于带电粒子做曲线运动,所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧,且和等势面垂直,所以电场线方向是由c指向b再指向a.根据电场线的方向是指电势降低的方向,故U c>U b>U a,A错.带正电粒子若从N点运动到M点,场强方向与运动方向成锐角,电场力做正功,即电势能减少;若从M点运动到N点,场强方向与运动方向成钝角,电场力做负功,电势能增加.故选项B错.根据能量守恒定律,电荷的动能和电势能之和不变,故粒子在M点的动能较大,选项C正确.由于相邻等势面之间电势差相等,因N点等势面较密,则E N>E M,即qE N>qE M.由牛顿第二定律知,带电粒子从M点运动到N点时,加速度增大,选项D正确.所以正确答案为C、D项.答案:C、D例5、解析:板间场强方向水平向左,可见Q板是电势最高处.Q板接地,则电势φQ=0,板间各点电势均为负值.利用公式可求出板间匀强电场的场强,再由U=Ed可求出各点与Q板间的电势差,即各点的电势值.(1)场强.QA间电势差U QA=Ed′=5×102×(10-4)×10-2V=30V.∴A点电势φA=-30V,P点电势φP=U PQ=-50V.(2)当Q板向左平移5cm时,两板间距离d1=10cm-5cm=5cm.Q板与A点间距离变为d″=(10-4)cm-5cm=lcm.电场强度.Q、A间电势差U QA=Ed″=1.0×10-3×1.0×10-2V=10V.所以A点电势φA=-10V.高考解析1、答案:AD解析:本题考查电场、电势、等势线、以及带电粒子在电场中的运动。
电势、电势能选择题1、下列说法正确的是()A.电势差与电势一样,是相对量,与零点的选取有关B.电势差是一个标量,但是有正值或负值之分C.由于电场力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关只跟这两点的位置有关D.A、B两点的电势差是恒定的,不随零电势面的不同而改变,所以U B=CB A2、关于电势与电势能的说法中正确的有()A.在电场中,电势越高的地方,电荷在那一点具有的电势能就越大B.在电场中某一点,若放入的电荷电量越大,它所具有的电势能越大C•在正的点电荷电场中的任一点,正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D.在负的点电荷电场中的任一点,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能3、关于电势差和电场力做功的说法中,正确的是()A.电势差是关量,电场力做的功是标量B•在两点间移动电荷,电场力不做功,则两点间的电势差为零C.在两点间被移动的电荷的电荷量越少,贝U两点间的电势差越大D.在两点间移动电荷时,电场力做正功,则两点间的电势差大于零4、如图所示,a、b、c是某电场中一条电场线上的三个点,电场方向由a指向c,b恰在a、c的正中间,a、b、c三点的电势和场强分- ;-别用A、B、c和E a、E b、E c表示,则下列关系=正确的是()A.a b cB.E a E b E cC.D.E a E b E ca b b c5、如图所示,A B为两等量异种点电荷,A带正电,B带负电,在AB的连线上有a、b、c三点,b为连线的中点,ab=bc,则()A.a点与c点的电场强度相同B.a点与c点的电势相同C. a、b间的电势差与b、c间的电势差相等D.点电荷q沿A B连线的中垂线移动,电场力不做功6如图所示的电场中有A、B两点,下列判断正确的是(A .电势A B,场强E A E BB.电势A B,场强E A E BC•将电荷量为q的正电荷从A点移到B点,电场力做正功,电势能减少D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点,电荷具有电势能A B7、如图所示,M N两点分别放置两个等量种异电荷,A为它们连线的中点,B 为连线上靠近N的一点,C为连线中垂线上处于A点上方的一点,在A B、C三点中()A.场强最小的点是A点,电势最高的点是B点B.场强最小的点是A点,电势最高的点是C点C.场强最小的点是C点,电势最高的点是B点D.场强最小的点是C点,电势最高的点是A点8、如图所示,a、b为竖直向上的电场线上的两点,一带小球在a点由静止释放, 沿电场线向上运动,到b点时速度恰好为零,贝U下列说法中正确的是()A.小球在a、b 两点所受的电场力都是竖直向上的|B.a点的电势比b点的电势低"启C.小球在a点的电势能比在b点的电势能小D.a点的电场强度比b点的电场强度小9、如图所示,实线是一簇未标明方向的点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动中只受电场力作用,据此图可作出正确判断的是()A. 带电粒子所带电荷的符号、B.带电粒子在a、b两点的受力方向—C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大10、如图所示,空间有一水平匀强电场,在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒,沿图中虚线由A运动至B,其能量变化情况是()A.动能减少,重力势能增加,电势能减少B.动能减少,重力势能增加,电势能增加C.动能不变,重力势能增加,电势能减少D.动能增加,重力势能增加,电势能减少11、带电粒子以速度V0沿竖直方向垂直进入匀强电场E中,如图所示,经过一段时间后,其速度变为水平方向,大小仍为V0,则此时一定有()A.电场力与重力大小相等B.粒子运动的水平位移大小等于竖直位移大小C.电场力所做的功一定等于重力所做的功D.电势能的减小一定等于重力势能的增大12、在场强大小为E的匀强电场中,一质量为m带电荷量为+ q的物体以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动,其加速度大小为0.8qE/m,物体运动s距离时速度变为零,则()A.物体克服电场力做功qEsB.物体的电势能减少了0.8qEsC.物体的电势能增加了qEsD.物体的动能减少了0.8qEs13、如图所示,P、Q是两个电荷量相等的正点电荷,它们连线的中点是O, A、B 是中垂线上的两点,OA OB,用E A、E B、A、B分别表示A B两点的场强和电势,则()A.E A一定大于E B,A一定大于BB.E A不一定大于E B,A一定大于BC.E A一定大于E B,A不一定大于BD.E A不一定大于E B , A不一定大于B14、如图,一绝缘细杆的两端各固定着一个小球,两小球带有等量异号的电荷,处于匀强电场中,电场方向如图中箭头所示。
电势与等势面一电势的性质和计算1.电势的性质:(1)电势的相对性:①由于电势能具有相对性,因此电势也具有相对性。
②电势的大小也与参考点的选取有关,参考点也叫零电势点,选择不同的零电势点时,同一点的电势可能有所不同。
③一般选取无穷远处或大地为零电势点。
(2)电势的标矢性:①电势是标量。
电势是只有大小、没有方向的物理量。
②在规定了零电势点后,电场中各点的电势可以是正值,也可以是负值。
正值表示该点电势高于零电势,负值表示该点电势低于零电势。
显然,电势的符号只表示大小,不表示方向。
③当规定无穷远处为零电势点后,正电荷产生的电场中各点的电势为正值,负电荷产生的电场中各点的电势为负值。
且越靠近正电荷的地方电势越高,越靠近负电荷的地方电势越低。
(3)电势的固有性:电势φ是表示电场能量属性的一个物理量,电场中某点处φ的大小是由电场本身决定的,与在该点处是否放入电荷及电荷的电性和电荷量均无关,这和许多用比值定义的物理量相同,如前面学过的电场强度E=。
2.电势高低的判定方法:(1)根据电场线判断:沿着电场线的方向电势降低。
(2)根据电场力做功和电荷电势能的变化判断:①在两点间移动正电荷:如果电场力做负功,电势能增加,电势升高;如果电场力做正功,电势能减少,电势降低。
②在两点间移动负电荷:如果电场力做负功,电势能增加, 电势降低;如果电场力做正功,电势能减少,电势升高。
③根据场源电荷的电场来判断。
在正电荷产生的电场中,离它越近电势越高;在负电荷产生的电场中,情况恰好相反。
3.电势与电势能的比较:电势φ电势能E p物理意义反映电场能的性质电荷在电场中某点所具有的电势能决定因素仅与电场本身有关,跟试探电荷无关由电势和试探电荷共同决定正负含义及规律沿电场线方向降低。
规定了零电势位置后,正值表示高于零电势,负值表示低于零电势正试探电荷的电势能正负与电势的正负一致;负试探电荷的电势能正负与电势的正负相反单位伏特(V) 焦耳(J)公式φ=W=-ΔE p【思考·讨论】如图所示,正电荷从A点到B点,静电力做正功,电势能减小;负电荷从A点到B点,静电力做负功,电势能增加。
第10单元 静电场(二)第七章 静电场和恒定磁场的性质(二)电势序号 学号 姓名 专业、班级一 选择题[ D ]1.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产生电场的电荷的正负 (D )电势值的正负取决于电势零点的选取[ B ]2. 在边长为a 的正方体中心处放置一电量为Q 的点电荷,设无穷远处为电势零点,则 在一个侧面的中心处的电势为: (A)a Q 04πε (B)a Q 02πε(C)aQ0πε (D)aQ022πε[ C ]3. 静电场中某点电势的数值等于 (A)试验电荷0q 置于该点时具有的电势能。
(B)单位试验电荷置于该点时具有的电势能。
(C)单位正电荷置于该点时具有的电势能。
(D)把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功。
[ C ]4. 关于电场强度与电势之间的关系,下列说法中,哪一种是正确的 (A)在电场中,场强为零的点,电势必为零。
(B)在电场中,电势为零的点,电场强度必为零。
(C)在电势不变的空间,场强处处为零。
(D)在场强不变的空间,电势处处为零。
[ B ]5.真空中一半径为R 的球面均匀带电Q ,在球心O 处有一带电量为q 的点电荷,如图所示,设无穷远处为电势零点,则在球内离球心O 距离为r 的P 点处的电势为 :(A )r q 04πε (B ))(410RQ r q +πε(C )rQ q 04πε+ (D ))(410R q Q r q -+πε[ C ]6.在带电量为-Q 的点电荷A 的静电场中,将另一带电量为q 的点电荷B 从a 点移到b 点, a 、b 两点距离点电荷A 的距离分别为r 1 和r 2 ,如图所示,则移动过程中电场力做的功为 (A ))11(4210r r Q --πε (B ))11(4210r r qQ -πε(C ))11(4210r r qQ --πε (D ))(4120r r qQ--πε二 填空题1.静电场中某点的电势,其数值等于_____单位正电荷置于该点的电势能_b)(-Q 2r 1r PROqrQ或__单位正电荷从该点移到电势零点处电场力作的功。
适用精选文件资料分享高考物理总复习电势练习2(有答案和解说)电势 (2) 1 .关于点电荷的电场,我们取无量远处作零电势点,无量远处电场强度也为零,那么 ( ). (A) 电势为零的点,电场强度必定为零,反之亦然(B) 电势为零的点,电场强度不用然为零,但电场强度为零的点,电必定定为零(C) 电场强度为零的点,电势不用然为零;电势为零的点,场强不用然为零(D) 场强为零的点,电势不用然为零,电势为零的一点,电场强度必定为零 2 .在一个点电荷形成的电场中,关于电场强度和电势的说法中正确的选项是() A .没有任何两点电场强度同样 B .能够找到好多电场强度同样的点 C.没有任何两点电势相等 D.能够找到好多电势相等的点 3 .在静电场中,关于场强和电势的说法正确的选项是() A .电势高的地方电场强度不用然大 B .电场强度大的地方电必定定高 C.电势为零的地方场强也必定为零 D.场强为零的地方电势也必定为零 4 .电场中有一点 P,下列说法正确的选项是() A .若放在 P 点的电荷的电量减半,则P 点场强减半 B .若 P 点没有检验电荷,则 P 点的场强为零 C.P 点的场强越大,则同一电荷在 P 点所受的电场力越大 D.P 点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向 5 .在电场中,一个电子只在电场力的作用下由静止沿一条直线 M点运动到 N点,且遇到的力大小愈来愈小,则以下论述正确的选项是() A .M点的电势高于 N点的电势 B .M点的场强必定小于 N点的场强 C.M点的电势可能与 N 点的电势同样D.M点的场强方向跟 N点的场强方向同样 6 .关于电场强度与电势的关系,下边各种说法中正确的选项是() A .电场强度大,电势一定高 B .电场强度不变,电势也不变 C.电场强度为零,电必定定为零 D.处于静电均衡状态的导体是个等势体,内部电场各处为零7.据检查,新款手机上市后两个月,降价幅度均匀达到 20%,好多开销者在手机新上市的时候就购买,而没有耐心等上两个月的时间。
专题02 电势电势差和电势能【知识回顾】一、电场力做功与电势能1.电场力做功的特点(1)在电场中移动电荷时,电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,可见电场力做功与重力做功相似.(2)在匀强电场中,电场力做的功W=Eqd,其中d为沿电场线方向的位移.2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能.电荷在某点的电势能,等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功.(2)电场力做功与电势能变化的关系电场力做的功等于电势能的减少量,即W AB=E pA-E pB。
(3)电势能的相对性:电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.二、电势1.电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.(2)定义式:q E p=ϕ(3)标矢性:电势是标量,其大小有正负之分,其正(负)表示该点电势比电势零点高(低).(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同.(5)沿着电场线方向电势逐渐降低.2.等势面(1)定义:电场中电势相等的各点构成的面.(2)特点①电场线跟等势面垂直,即场强的方向跟等势面垂直.②在等势面上移动电荷时电场力不做功.③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面.④等差等势面越密的地方电场强度越大;反之越小.⑤任意两等势面不相交.三、电势差1.电势差:电荷q 在电场中A 、B 两点间移动时,电场力所做的功W AB 跟它的电荷量q 的比值,叫做A 、B 间的电势差,也叫电压. 公式:2.电势差与电势的关系:B A AB U ϕϕ-=,电势差是标量,可以是正值,也可以是负值,而且有U AB =-U BA .3.电势差U AB 由电场中A 、B 两点的位置决定,与移动的电荷q 、电场力做的功W AB 无关,与零电势点的选取也无关.4.电势差与电场强度的关系:匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积.即U=Ed 。
1、在静电场中,以下说确的是〔〕A.电场强度处处为零的区域,电势也一定处处为零B.电场强度处处一样的区域,电势也一定处处一样C.电场强度的方向总是跟等势面垂直的D.沿着电场强度的方向,电势总是不断降低的2、关于电势与电势能的说法,正确的选项是( )A.电荷在电势越高的地方,电势能也越大B.电荷在电势越高的地方,它的电荷量越大,所具有的电势能也越大C.在正点电荷的电场中任一点,正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D.在负点电荷的电场中任一点,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能3.关于静电场,以下说确的是〔〕A.电势等于零的物体一定不带电B.电场强度为零的点,电势一定为零C.同一电场线上的各点,电势一定相等D.负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加4. 关于同一电场的电场线,以下表述正确的选项是〔〕A.电场线是客观存在的B.电场线越密,电场强度越小C.沿着电场线方向,电势越来越低D.电荷在沿电场线方向移动时,电势能减小5、有关等势面的说法中正确的有〔〕A、等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直.B、电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,两个不同的等势面永远不会相交.C、两个等势面间的电势差是相等的,但在非匀强电场中.两个等势面间的距离并不恒定,场强大的地方.两等势面间的距离小,场强小的地方,两个等势面间的距离大。
D、在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功.6、电场中有A、B两点,把电荷从A点移到B点的过程中,电场力对电荷做正功,则〔〕A.电荷的电势能减少B.电荷的电势能增加C.A点的场强比B点的场强大D.A点的场强比B点的场强小7、外力抑制电场力对电荷做功时( )A.电荷的运动动能一定增大B.电荷的运动动能一定减小C.电荷一定从电势能大处移到电势能小处D.电荷可能从电势能小处移到电势能大处8.在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电场力做了负功,则〔〕A .b 点的电场强度一定比a 点大B .电场线方向一定从b 指向aC .b 点的电势一定比a 点高D .该电荷的动能一定减小9.如题9图,带正电的点电荷固定于Q 点,电子在库仑力作用下,做以O 为焦点的椭圆运动。
No.2 电势能 电势◆ 本章学习目标1. 理解静电场力的保守特性和电势能概念。
2. 理解电势和电势差的定义, 并能熟练应用定义计算电荷产生的电势的空间分布。
3. 理解的电势的叠加特性,能熟练应用电势的叠加原理计算各种电荷分布产生的电势分布。
4.理解电势和电场强度的关系。
◆ 填空题1. 静电场力做功与路径 无关 , 所以静电场力是 保守 力。
静电场的环路定理的数学表达式为 0d =⋅⎰r E;该式表明静电场是 保守 场。
2. 电势的定义式(电势与电场强度的积分关系)是 ⎰⋅=零势能点aa r E Vd ;3. 当电荷q 在电场中从a 点运动到b 点时, 电场力的功与两点之间的电势差的关系为)(b a ab V V q W -= ;电势能的增量是 )(b a ab V V q U --=∆ 。
4. 点电荷q 在空间的电势分布表达式为rq V 04πε=;连续分布带电体上任意微元电荷d q 在距离它为r 的空间点P 的电势分布可表为 rq V 04d d πε=;该带电体在P 点的电势可由 ⎰⎰==rqV V 04d d πε求出。
5.等势面的定义是 电场中,电势相等的点构成的面称为等势面。
;等势面与电场线一定相互 垂直 ;电场线总是从 高 电势指向 低 电势。
6. 电场强度与电势的微分关系式为 k ˆj ˆi ˆk ˆj ˆi ˆzV y V x V E E E E z y x ∂∂-∂∂-∂∂-=++= ;利用该式,若已知 电势 的空间分布函数,可以求出 电场强度的 空间分布函数。
◆ 综合练习题1. 一内外半径分别为R 1和R 2均匀带电球壳,电荷量为Q ,求下列空间各区域的电势分布:(1)0< r <R 1;(2)R 1< r <R 2;(3)r >R 2解: 首先, 利用高斯定理, 参照例12-13的类似方法, 可以求出该均匀带电球壳内外的电场分布函数:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧><<--<=)(4)()()(4)(222123131321RrrQRrRrRrRRQRrEπεπε选择无限远处为电势零点, 由电势的定义或电势与电场强度的积分关系, 参照例12-15的类似方法, 各区域的电势分布函数:(1) 在0< r <R1区间, 距离球心为r的P点处rErErErEVRRRRrPdddd2211⋅+⋅+⋅=⋅=⎰⎰⎰⎰∞∞球壳外球壳上空腔内2313221231323121223132223131324)(4)(4)()(84dd)()(4221RQRRQRRRRQRRRRRQrrQrrRrRRQRRRπεπεπεπεπεπε+---+--=+--+=⎰⎰∞(2) 在R1< r <R2区间, 距离球心为r的P点处rErErEVRRrPddd22⋅+⋅=⋅=⎰⎰⎰∞∞球壳外球壳上231323123132312223132223131324)(4)(4)()(84dd)()(422RQrRRQRRRRQRrRRRQrrQrrRrRRQRRrπεπεπεπεπεπε+---+--=+--=⎰⎰∞(3) 在r >R2区间, 距离球心为r的P点处rErEVrPdd⋅=⋅=⎰⎰∞∞球壳外rQrrQr244dπεπε==⎰∞2. 如图所示,AO=OB=R,OCD为以B为中心的半圆弧,A、B两点分别放置电荷+q和-q,求:(1)O点与D点的电势OV与DV(设无穷远处电势为零);(2) 把正电荷q从O点沿弧OCD移到D点,电场力做的功;(3) 把单位正电荷从D点沿AB延长线移到无穷远处电场力做的功。
解: (1) O 点和D 点的电势为两个点电荷电势的代数和 04400=-+=Rq Rq V O πεπε; Rq Rq Rq V D 0006412πεπεπε-=-+=(2) 电场力的功等于电势能增量的负值 Rqq Rq q V V q W O D OD 000006)06()(πεπε=---=--=(3) 同理Rq Rq V V W D O 006)]6(0[)(πεπε-=---=--=∞∞3. 电荷q 均匀分布在长为2l 的细杆上。
求杆的中垂线上与杆中心距离为a 的P 点的电势。
(设无穷远处为电势零点,积分公式:222222d()x x a x a x x a ++=+++)解: 建立如图所示坐标系, 选择无限远处为电势零点,在带电直线上选择任意一个微元电荷d q =λd z , d q 在距带电直线距离为a 的任意一点P 处的电势为22022008d 4d 4d d az l z q yz zrq V +=+==πεπελπεP 点的总电势为][ln8)][ln(88d 22220220220al l a l l lq a z z lq a z l z q V l lll++-++=++=+=--⎰πεπεπε4. 如图所示为一长度为L 、电荷线密度为λ的细杆,选择无限远处为电势零点,(1)求P 点的电势;(2)利用(1)的结果,计算P 点处电场强度的x 分量。
解: (1) 建立如图所示坐标系, 在距离原点O 为x '处选择电荷元d q , x q '=d d λ, d q 在P 点处产生的电势为)(4d 4d d 00x x x rq V '-'==πελπεP 点的电势为qd azd zl2PrzyOx 'x '⎰⎰⎰-'-'===00)(4d 4d d Lx x x rq V V πελπεx xL x x x x x x LL +='--='-'--=--⎰ln4)ln(4)(4)d(00000πελπελπελ (2) P 点处电势与P 点坐标x '的函数关系为x x L V ''+=ln 40πελ 所以, 由电场强度与电势的微分关系可得, x 方向的电场强度分量为 )(4)(4d d 00x L x L x L x L x V E x +='+'='-=πελπελ或。