大学物理静电学
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一、选择题:(每题3分) 1、 在坐标原点放一正电荷Q,它在P 点(x =+1,y=0)产生的电场强度为.目前,另外有一个负电荷-2Q ,试问E应将它放在什么位置才能使P 点的电场强度等于零? (A) x 轴上x >1. (B) x 轴上0<x <1. (C) x 轴上x <0. (D) y 轴上y >0. (E) y 轴上y <0. [ ]2、一均匀带电球面,电荷面密度为σ,球面内电场强度到处为零,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) 到处为零. (B ) 不一定都为零. (C) 到处不为零. (D ) 无法判定 . [ ]3、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) . (B) .2012a Q επ206a Qεπ (C). (D ). 203a Q επ20a Qεπ[ ]4、电荷面密度分别为+σ和-σ的两块“无限大”均匀带电的平行平板,如图放置,则其周围空间各点电场强度 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) [ A ]σ(D)5、设有一“无限大”均匀带正电荷的平面.取x 轴垂直带电平面,坐标原点在带电平面上,则其周围空间各点的电场强度随距离平面的位置E坐标x 变化的关系曲线为(要求场强方向沿x 轴正向为正、反之为负): [ C] 6、设有一“无限大”均匀带负电荷的平面.取x轴垂直带电平面,坐标原点位于带电平面上,则其周围空间各点的电场强度E 随距离平面的位置坐标x变化的关系曲线为(要求场强方向沿x 轴正向为正、反之为负): [ B ](B)x7、有关电场强度定义式,下列说法中哪个是正确的? 0/q F E= (A) 场强的大小与试探电荷q0的大小成反比. E(B) 对场中某点,试探电荷受力与q0的比值不因q0而变.F (C ) 试探电荷受力的方向就是场强的方向.F E(D) 若场中某点不放试探电荷q 0,则=0,从而=0. [ B ]F E 8、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 / q0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. [ A ]9、下面列出的真空中静电场的场强公式,其中哪个是正确的? (A) 点电荷q的电场:.(r 为点电荷到场点的距离) 204rq E επ=(B) “无限长”均匀带电直线(电荷线密度λ)的电场:r rE302ελπ=(为带电直线到场点的垂直于直线的矢量) r(C) “无限大”均匀带电平面(电荷面密度σ)的电场:02εσ=E P 0(D) 半径为R 的均匀带电球面(电荷面密度σ)外的电场:r rR E302εσ= (为球心到场点的矢量) r10、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到处相同.D IRECTION (C ) 场强可由定出,其中q 为试验电荷,q可正、可负,为q F E / =F试验电荷所受的电场力. (D) 以上说法都不正确. [ ] 11、一电场强度为的均匀电场,的方向与沿x轴正向,E E如图所示.则通过图中二分之一径为R的半球面的电场强度通量为 (A) πR 2E . (B) πR 2E / 2.(C) 2πR 2E . (D) 0. 高斯面内无电荷 [ ]12、已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和∑q =0,则可肯定: (A) 高斯面上各点场强均为零. (B ) 穿过高斯面上每一面元的电场强度通量均为零. (C) 穿过整个高斯面的电场强度通量为零. (D) 以上说法都不对. [ ]13、一点电荷,放在球形高斯面的中心处.下列哪一个情况,通过高斯面的电场强度通量发生变化: (A) 将另一点电荷放在高斯面外. (B ) 将另一点电荷放进高斯面内. (C) 将球心处的点电荷移开,但仍在高斯面内. (D) 将高斯面半径缩小. [] 14、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. [ ]15、半径为R 的均匀带电球面的静电场中各点的电场强度的大小E 与距球心的距离r 之间的关系曲线为:[ B ]E Or(D)E ∝1/r 216、半径为R 的均匀带电球体的静电场中各点的电场强度的大小E 与距球心的距离r 的关系曲线为:[ B ]17、半径为R 的“无限长”均匀带电圆柱体的静电场中各点的电场强度的大小E 与距轴线的距离r 的关系曲线为: [ B ]18、半径为R 的均匀带电球面,若其电荷面密度为σ,则在距离球面R处的电场强度大小为: (A) . (B). εσ2εσ (C) . ﻩ (D). [04εσ8εσC ](C)(B)(C)(B)19、高斯定理 ⎰⎰⋅=VSV S E 0/d d ερ (A) 适合用于任何静电场. (B) 只适合用于真空中的静电场. (C ) 只适合用于具备球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场. (D) 只适合用于虽然不具备(C)中所述的对称性、但能够找到适宜的高斯面的静电场. [ A]20、依照高斯定理的数学体现式可知下述各种说法中,正确的是: ⎰∑⋅=Sq S E 0/d ε (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到处不为零. (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到处为零. (D) 闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定到处无电荷. [ ]21、有关高斯定理的了解有下面几个说法,其中正确的是: (A ) 假如高斯面上到处为零,则该面内必无电荷.E (B) 假如高斯面内无电荷,则高斯面上到处为零. E (C ) 假如高斯面上到处不为零,则高斯面内必有电荷. E (D) 假如高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电场强度通量必不为零. [ ] 22、如图所示,两个同心均匀带电球面,内球面半径为R 1、带有电荷Q 1,外球面半径为R 2、带有电荷Q 2,则在外球面外面、距离球心为r处的P 点的场强大小E为:(A ). 20214rQ Q επ+(B). ()()2202210144R r Q R r Q -π+-πεε(C) .()2120214R R Q Q -π+ε(D). [ ]2024r Q επ 23、 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的所带电荷分别为λ1和λ2,则在外圆柱面外面、距离轴线为r处的P 点的电场强度大小E 为: (A) .r0212ελλπ+(B). ()()20210122R r R r -π+-πελελ (C) . ()20212R r -π+ελλ (D). [ ]20210122R R ελελπ+π 24、A 和B为两个均匀带电球体,A 带电荷+q ,B 带电荷-q,作一与A同心的球面S为高斯面,如图所示.则 (A) 通过S 面的电场强度通量为零,S 面上各点的场强为零.(B ) 通过S面的电场强度通量为q / ε0,S 面上场强的大小为. 20π4rq E ε=(C) 通过S 面的电场强度通量为(- q) / ε0,S 面上场强的大小为.20π4rq E ε= (D ) 通过S面的电场强度通量为q / ε0,但S面上各点的场强不能直接由高斯定理求出. [ D ]25、在空间有一非均匀电场,其电场线分布如图所示.在电场中作二分之一径为R 的闭合球面S,已知通过球面上某一面元∆S 的电场强度通量为∆Φe,则通过该球面其他部分的电场强度通量为(A ) - ∆Φe . (B). e SR Φ∆∆π24(C) . (D) 0.[ A ]e SSR Φ∆∆∆-π2426、半径为R的“无限长”均匀带电圆柱面的静电场中各点的电场强度的大小E 与距轴线的距离r 的关系曲线为: [ B ](B)(C)E O r(A)E ∝1/r27、静电场中某点电势的数值等于 (A)试验电荷q0置于该点时具备的电势能. (B)单位试验电荷置于该点时具备的电势能. (C)单位正电荷置于该点时具备的电势能. (D )把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功. [ ] 28、如图所示,边长为l的正方形,在其四个顶点上各放有等量的点电荷.若正方形中心O处的场强值和电势值都等于零,则:(A) 顶点a 、b 、c 、d 处都是正电荷.(B) 顶点a、b 处是正电荷,c 、d 处是负电荷. (C) 顶点a 、c 处是正电荷,b 、d 处是负电荷. (D) 顶点a 、b 、c 、d处都是负电荷.[ ]29、如图所示,边长为 0.3 m 的正三角形a bc,在顶点a处有一电荷为10-8 C 的正点电荷,顶点b 处有一电荷为-10-8 C 的负点电荷,则顶点c处的电场强度的大小E 和电势U 为: (=9×10-9 041επN m /C2)(A) E =0,U =0. (B) E =1000 V/m,U =0. (C) E=1000 V/m,U =600 V. (D ) E= V/m ,U =600 V. [ ]ba 30、如图所示,半径为R 的均匀带电球面,总电荷为Q,设无穷远处的电势为零,则球内距离球心为r的P 点处的电场强度的大小和电势为: (A) E =0,. rQU 04επ= (B) E =0,. RQU 04επ=(C) , .204r QE επ=rQ U 04επ=(D) ,. [ ]204r Q E επ=RQU 04επ=31、有关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用. (D) 电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负. [ C ] 32、在边长为a 的正方体中心处放置一点电荷Q ,设无穷远处为电势零点,则在正方体顶角处的电势为: (A) . (B) . aQ 034επa Q032επ (C) . (D). [ ]aQ06επaQ012επ 33、 图中所示为一球对称性静电场的电势分布曲线,r 表示离对称中心的距离.请指出该电场是由下列哪一个带电体产生的. (A) 半径为R的均匀带正电球面. (B) 半径为R 的均匀带正电球体. (C) 正点电荷. (D) 负点电荷. [ ] 34、 图中所示为一球对称性静电场的电势分布曲线,r 表示离对称中心的距离.请指出该电场是由下列哪一个带电体产生的. (A) 半径为R 的均匀带负电球面. (B) 半径为R 的均匀带负电球体. (C) 正点电荷. (D ) 负点电荷. [ ]35、二分之一径为R 的均匀带电球面,带有电荷Q .若要求该球面上的电势值为零,则无限远处的电势将等于(A) . (B) 0. RQ 0π4ε (C) . (D ) ∞. RQ0π4ε-[ ]36、 真空中有一点电荷Q ,在与它相距为r的a点处有一试验电荷q .现使试验电荷q 从a 点沿半圆弧轨道运动到b 点,如图所示.则电场力对q 作功为 (A). (B) . 24220r r Qq π⋅πεr r Qq 2420επ (C) . (D) 0. r r Qqππ204ε[ ]37、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. [ ]38、如图所示,边长为a 的等边三角形的三个顶点上,分别放置着三个正的点电荷q 、2q 、3q .若将另一正点电荷Q 从无穷远处移到三角形的中心O 处,外力所作的功为: (A) . (B). aqQ023επaqQ03επ (C) . (D) . [ ]aqQ0233επaqQ032επ39、在已知静电场分布的条件下,任意两点P 1和P 2之间的电势差决定于 (A) P 1和P 2两点的位置.A3q2 (B) P 1和P 2两点处的电场强度的大小和方向. (C) 试验电荷所带电荷的正负. (D) 试验电荷的电荷大小. [ ] 40、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 点出发沿途径OCDP 移到无穷远处,设无穷远处电势为零,则电场力作功 (A) A <0 , 且为有限常量. (B ) A >0 ,且为有限常量. (C) A =∞. (D) A =0. [ ] 41、已知某电场的电场线分布情况如图所示.现观测到一负电荷从M 点移到N点.有人依照这个图作出下列几点结论,其中哪点是正确的? (A) 电场强度EM <EN . (B ) 电势U M <U N. (C) 电势能WM <W N. (D) 电场力的功A >0.[ ] 42、已知某电场的电场线分布情况如图所示.现观测到一负电荷从M 点移到N 点.有人依照这个图作出下列几点结论,其中哪点是正确的? (A) 电场强度E M >E N . (B) 电势UM >U N . (C) 电势能W M <W N . (D ) 电场力的功A >0.- [ ] 43、在电荷为-Q的点电荷A 的静电场中,将另一电荷为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). (B ) . ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π-21114r r Q ε⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π210114r r qQ ε (C). (D) [ ]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π-210114r r qQ ε()1204r r qQ -π-ε 44、带有电荷-q的一个质点垂直射入开有小孔的两带电平行板之间,如图所示.两平行板之间的电势差为U ,距离为d ,则此带电质点通过电场后它的动能增量等于 (A) . (B) +qU. dqU- (C) -qU . (D). [ ]qU 2145、在匀强电场中,将一负电荷从A移到B ,如图所示.则:(A)电场力作正功,负电荷的电势能减少. (B)电场力作正功,负电荷的电势能增加. (C)电场力作负功,负电荷的电势能减少. (D)电场力作负功,负电荷的电势能增加. [ ] 46、 图中实线为某电场中的电场线,虚线表示等势(位)面,-q dO U-E由图可看出: (A) E A >EB >E C ,U A >U B >U C. (B) EA <E B <EC ,U A <U B <U C . (C) E A >EB >E C,U A <U B <U C . (D) EA <E B <EC ,U A >U B >U C. [ ]47、电子的质量为m e ,电荷为-e ,绕静止的氢原子核(即质子)作半径为r 的匀速率圆周运动,则电子的速率为 (A) . (B) . k r m ee rm ke e (C) . (D) . rm kee 2rm kee 2(式中k=1 / (4πε0) )[]48、质量均为m ,相距为r 1的两个电子,由静止开始在电力作用下(忽视重力作用)运动至相距为r 2,此时每一个电子的速率为 (A ). (B ) . ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-21112r r m ke ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-21112r r m ke (C) . (D) 电场力做的功是两个电子动能和 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-21112r r m k e⎪⎪⎭⎫⎝⎛-2111r r m k e (式中k =1 / (4πε0) ) [ ]49、相距为r 1的两个电子,在重力可忽视的情况下由静止开始运动到相距为r2,从相距r 1到相距r2期间,两电子系统的下列哪一个量是不变的? (A) 动能总和; (B) 电势能总和; (C) 动量总和; (D) 电相互作用力. [ ]50、一电偶极子放在均匀电场中,当电偶极矩的方向与场强方向不一致时,其所受的合力和F合力矩为:M (A) =0,= 0. (B) = 0,0. F MF M≠ (C) 0,=0.(D) 0,0. [ ]F ≠MF ≠M≠ 51、真空中有两个点电荷M 、N,相互间作用力为,当另一点电荷Q移近这两个点电荷F时,M、N两点电荷之间的作用力 (A) 大小不变,方向变化. ﻩ(B) 大小变化,方向不变. (C) 大小和方向都不变. ﻩ(D) 大小和方向都改. [ ]52、设有一带电油滴,处在带电的水平放置的大平行金属板之间保持稳定,如图所示.若油滴取得了附加的负电荷,为了继续使油滴保持稳定,应采取下面哪个措施? (A) 使两金属板相互接近些. (B) 变化两极板上电荷的正负极性. (C ) 使油滴离正极板远某些. (D) 减小两板间的电势差. []-+53、正方形的两对角上,各置电荷Q ,在其他两对角上各置电荷q ,若Q 所受合力为零,则Q 与q 的大小关系为 (A) Q =-2q . (B) Q =-q .22 (C ) Q =-4q . (D) Q=-2q . [ ]54、电荷之比为1∶3∶5的三个带同号电荷的小球A、B 、C ,保持在一条直线上,相互间距离比小球直径大得多.若固定A 、C不动,变化B的位置使B 所受电场力为零时,与AB BC 的比值为 (A) 5. (B) 1/5. (C). (D ) 1/. [ ]5555、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). (B ) .S q 02εSq 022ε (C ) . (D) . 2022S q ε202Sq ε[ ]56、充了电的平行板电容器两极板(看作很大的平板)间的静电作用力F 与两极板间的电压U 的关系是: (A) F ∝U . (B) F ∝1/U . (C ) F ∝1/U 2. (D) F ∝U 2. [ ]57、 有一带正电荷的大导体,欲测其附近P 点处的场强,将一电荷量为q 0 (q 0 >0 )的点电荷放在P 点,如图所示,测得它所受的电场力为F .若电荷量q 0不是足够小,则 (A) F / q 0比P点处场强的数值大. (B) F / q 0比P 点处场强的数值小. (C) F / q 0与P 点处场强的数值相等. (D) F/ q 0与P 点处场强的数值哪个大无法确定. [ ]58、有关高斯定理,下列说法中哪一个是正确的? (A) 高斯面内不包围自由电荷,则面上各点电位移矢量为零. D (B) 高斯面上到处为零,则面内必不存在自由电荷. D (C) 高斯面的通量仅与面内自由电荷有关. D(D) 以上说法都不正确. []59、有关静电场中的电位移线,下列说法中,哪一个是正确的? (A) 起自正电荷,止于负电荷,不形成闭合线,不中断. (B ) 任何两条电位移线相互平行. (C) 起自正自由电荷,止于负自由电荷,任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交. (D) 电位移线只出目前有电介质的空间. [ ]q P60、两个半径相同的金属球,一为空心,一为实心,把二者各自孤立时的电容值加以比较,则 (A) 空心球电容值大. (B) 实心球电容值大. (C) 两球电容值相等.(D ) 大小关系无法确定. [ ]二、填空题(每题4分)61、静电场中某点的电场强度,其大小和方向与__________________________ ________________________________________相同.62、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____________.63、静电场场强的叠加原理的内容是:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.64、在静电场中,任意作一闭合曲面,通过该闭合曲面的电场强度通量的⎰∙S Ed 值仅取决于 ,而与 无关.65、半径为R 的半球面置于场强为的均匀电场中,其对E 称轴与场强方向一致,如图所示.则通过该半球面的电场强度通量为__________________. 66、电荷分别为q 1和q 2的两个点电荷单独在空间各点产生的静电场强分别为和1E ,空间各点总场强为=+.目前作一封闭曲面S,2E E 1E 2E 如图所示,则如下两式分别给出通过S的电场强度通量=______________________________, ⎰⋅S E d 1=________________________________.⎰⋅S E d 67、一面积为S的平面,放在场强为的均匀电场中,已知 与平面间的夹角为E E θ(<π/2),则通过该平面的电场强度通量的数值Φe=______________________.68、如图,点电荷q 和-q被包围在高斯面S内,则通过该高斯面的电场强度通量=_____________,式中为⎰⋅S S E d E _________________处的场强.69、二分之一径为R 的均匀带电球面,其电荷面密度为σ.该球面内、外的场强分布为(表示r从球心引出的矢径): =______________________(r <R ), ()r E =______________________(r >R ). ()r E70、二分之一径为R 的“无限长”均匀带电圆柱面,其电荷面密度为σ.该圆柱面内、外场强分布为(表示在垂直于圆柱面的平面上,从轴线处引出的矢径): r =______________________(r<R ), ()r E =______________________(r >R ).()r E 71、在点电荷+q 和-q 的静电场中,作出如图所示的三个闭合面S 1、S2、S 3,则通过这些闭合面的电场强度通量分别是:Φ1=________,Φ2=___________,Φ3=__________72、在静电场中,任意作一闭合曲面,通过该闭合曲面的电场强度通量的⎰∙S E d 值仅取决于 ,而与 无关.73、一闭合面包围着一个电偶极子,则通过此闭合面的电场强度通量Φe=_________________.74、图中曲线表示一个球对称性静电场的电势分布,r 123表示离对称中心的距离.这是____________________________________________的电场.75、二分之一径为R 的均匀带电球面,其电荷面密度为σ.若要求无穷远处为电势零点,则该球面上的电势U =____________________. 76、电荷分别为q1,q 2,q 3的三个点电荷分别位于同一圆周的三个点上,如图所示.设无穷远处为电势零点,圆半径为R,则b点处的电势U=___________ .77、描述静电场性质的两个基本物理量是______________;它们的定义式是________________和__________________________________________.78、静电场中某点的电势,其数值等于______________________________ 或 _______________________________________.79、一点电荷q =10-9 C,A、B、C 三点分别距离该点电荷10 cm 、20 cm 、30 cm.若选B 点的电势为零,则A点的电势为______________,C 点的电势为________________.(真空介电常量ε0=8.85×10-12 C2·N -1·m -2)q 13q80、电荷为-Q 的点电荷,置于圆心O 处,b 、c 、d为同一圆周上的不一样点,如图所示.现将试验电荷+q 0从图中a 点分别沿ab 、ac 、ad 途径移到对应的b、c 、d 各点,设移动过程中电场力所作的功分别用A 1、A2、A 3表示,则三者的大小的关系是______________________.(填>,<,=)81、如图所示,在一个点电荷的电场中分别作三个电势不一样的等势面A ,B ,C.已知U A>U B>U C ,且U A-UB =U B -U C ,则相邻两等势面之间的距离的关系是:R B -RA______ R C -R B . (填<,=,>)82、一电荷为Q 的点电荷固定在空间某点上,将另一电荷为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W e =________________________.83、如图所示,在电荷为q的点电荷的静电场中,将一电荷为q 0的试验电荷从a 点经任意途径移动到b点,外力所作的功A =______________.84、真空中电荷分别为q 1和q2的两个点电荷,当它们相距为r 时,该电荷系统b的相互作用电势能W=________________.(设当两个点电荷相距无穷远时电势能为零) 85、在静电场中,一质子(带电荷e=1.6×10-19 C)沿四分之一的圆弧轨道从A 点移到B点(如图),电场力作功8.0×10-15 J.则当质子沿四分之三的圆弧轨道从B 点回到A点时,电场力作功A =____________________.设A 点电势为零,则B 点电势U =____________________.86、静电力作功的特点是______________________________________________ __________________________________,因而静电力属于_________________力.87、静电场的环路定理的数学表示式为:______________________.该式的物理意义是:__________________________________________________________________________________________________________.该定理表白,静电场是______ ______________________________场.A88、一电荷为Q 的点电荷固定在空间某点上,将另一电荷为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W e=________________________.89、 图示为某静电场的等势面图,在图中画出该电场的电场线. 90、图中所示以O 为心的各圆弧为静电场的等势(位)线图,已知U 1<U 2<U 3,在图上画出a 、b 两点的电场强度的方向,并比较它们的大小.E a ________ E b(填<、=、>).91、一质量为m ,电荷为q 的粒子,从电势为U A的A点,在电场力作用下运动到电势为UB 的B 点.若粒子抵达B 点时的速率为v B ,则它在A 点时的速率v A=___________________________.92、一质量为m 、电荷为q 的小球,在电场力作用下,从电势为U 的a 点,移动到电势为零的b 点.若已知小球在b 点的速率为vb ,则小球在a 点的速率vaO U U= ______________________.93、一质子和一α粒子进入到同一电场中,二者的加速度之比,a p ∶a α=________________. 94、带有N 个电子的一个油滴,其质量为m ,电子的电荷大小为e.在重力场中由静止开始下落(重力加速度为g ),下落中穿越一均匀电场区域,欲使油滴在该区域中匀速下落,则电场的方向为__________________,大小为_____________.95、在静电场中有一立方形均匀导体,边长为a .已知立方导体中心O 处的电势为U0,则立方体顶点A 的电势为____________. 96、一孤立带电导体球,其表面处场强的方向____________表面;当把另一带电体放在这个导体球附近时,该导体球表面处场强的方向_________________表面.97、如图所示,将一负电荷从无穷远处移到一个不带电的导体附近,则导体内的电场强度______________,导体的电势______________.(填增大、不变、减小) 98、一空气平行板电容器,两极板间距为d,充电后板间电压为U .然后将电源断开,在两板间平行地插入一厚度为d /3的金属板,则板间电压变成U ' =________________ .99、一孤立带电导体球,其表面处场强的方向____________表面;当把另一带电体放在这个导体球附近时,该导体球表面处场强的方向_________________表面.100、A 、B 两个导体球,相距甚远,因此均可当作是孤立的.其中A 球本来带电,B 球不带电,现用一根细长导线将两球连接,则球上分派的电荷与球半径成______比.101、如图所示,两同心导体球壳,内球壳带电荷+q,外球壳带电荷-2q .静电平衡时,外球壳的电荷分布为: 内表面___________ ; 外表面___________ .102、如图所示,将一负电荷从无穷远处移到一个不带电的导体附近,则导体内的电场强度______________,导体的电势______________.(填增大、不变、减小) 103、一金属球壳的内、外半径分别为R 1和R 2,带电荷为Q.在球心处有一电荷为q 的点电荷,则球壳内表面上的电荷面密度 =______________.104、二分之一径为R的均匀带电导体球壳,带电荷为Q .球壳内、外均为真空.设无限远处为电势零点,则壳内各点电势U =______________. 105、一平行板电容器,上极板带正电,下极板带负电,其间布满相对介电常量为εr = 2的各向同性均匀电介质,如图所示.在图上大体画出电介质内任一点P 处自由电荷产生的场强 , 束缚电荷产生的场强和总场强.0E E ' E106、两个点电荷在真空中相距d 1 = 7 cm 时的相互作用力与在煤油中相距d2 = 5c m时的相互作用力相等,则煤油的相对介电常量εr =___________________.107、如图所示,平行板电容器中充有各向同性均匀电介质.图中画出两组带有箭头的线分别表示电场线、电位移线.则其中(1)为__________________线,(2)为__________________线.108、一个半径为R 的薄金属球壳,带有电荷q ,壳内布满相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质.设无穷远处为电势零点,则球壳的电势U = ________________________________.(1)(2)109、一平行板电容器,两板间布满各向同性均匀电介质,已知相对介电常量为εr .若极板上的自由电荷面密度为σ ,则介质中电位移的大小D=____________,电场强度的大小E =____________________. 110、一个半径为R的薄金属球壳,带有电荷q,壳内真空,壳外是无限大的相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质.设无穷远处为电势零点,则球壳的电势U =____________________________.111、一平行板电容器,充电后切断电源,然后使两极板间布满相对介电常量为εr 的各向同性均匀电介质.此时两极板间的电场强度是本来的____________倍;电场能量是本来的___________倍. 112、一平行板电容器,充电后与电源保持联接,然后使两极板间布满相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质,这时两极板上的电荷是本来的______倍;电场强度是本来的_________倍;电场能量是本来的_________倍.113、在相对介电常量为εr的各向同性的电介质中,电位移矢量与场强之间的关系是___________________ .114、分子的正负电荷中心重叠的电介质叫做_______________ 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________________________.115、一平行板电容器,两板间布满各向同性均匀电介质,已知相对介电常量为εr .若极板上的自由电荷面密度为σ,则介质中电位移的大小D=____________,电场强度的大小E =____________________.116、一平行板电容器充电后切断电源,若使二极板间距离增加,则二极板间场强_________________,电容____________________. (填增大或减小或不变) 117、一个孤立导体,当它带有电荷q而电势为U时,则定义该导体的电容为C=______________,它是表征导体的________________的物理量.118、一个孤立导体,当它带有电荷q而电势为U时,则定义该导体的电容为C =______________,它是表征导体的________________的物理量.119、两个空气电容器1和2,并联后接在电压恒定的直流电源上,如图所示.今有一块各向同性均匀电介质板迟缓地插入电容器1中,则电容器组的总电荷将__________,电容器组储存的电能将__________.(填增大,减小或不变)120、真空中均匀带电的球面和球体,假如二者的半径和总电荷都相等,则带电球面的电场能量W 1与带电球体的电场能量W 2相比,W1________ W2 (填<、=、>).三、计算题:(每题10分)121、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.122、用绝缘细线弯成的半圆环,半径为R ,其上均匀地带有正电荷Q ,试求圆心O点的电场强度.123、如图所示,一长为10 c m的均匀带正电细杆,其电荷为1.5×10-8 C,试求在杆的延长线上距杆的端点5 c m处的P 点的电场强度.(=9×109 N ·m2/C 2 ) 041επ 124、真空中一立方体形的高斯面,边长a =0.1 m,位于图中所示位置.已知空间的场强分布为: Ex =b x , Ey =0 , E z =0.常量b =1000 N/(C ·m).试求通过该高斯面的电通量Lq。
大学物理静电学总结静电学是物理学中的一个重要分支,主要研究静止电荷之间的相互作用和电荷分布规律。
在大学物理课程中,静电学通常是一个重要的章节,涵盖了基本概念、定理、公式和应用。
本文将简要总结大学物理静电学的主要内容。
一、基本概念1、电荷:电荷是物质的基本属性,可以分为正电荷和负电荷。
电荷的量称为电荷量,用符号Q表示,单位为库仑(C)。
2、电场:电场是电荷周围存在的一种特殊物质,它可以对放入其中的电荷施加作用力。
电场强度E是描述电场性质的一个物理量,单位为牛/库仑(N/C)。
3、电势:电势是描述电场中某一点电场强度大小的物理量,用符号V表示,单位为伏特(V)。
4、电容:电容是描述电容器储存电荷能力的物理量,用符号C表示,单位为法拉(F)。
5、静电荷分布:静电荷分布是指电荷在空间中的分布情况,可以用电荷密度、电荷线密度和电荷面密度来描述。
二、基本定理和公式1、高斯定理:高斯定理表明,穿过一个封闭曲面的电场强度通量等于该曲面内电荷量的代数和除以真空介电常数。
2、静电场基本方程:静电场基本方程表明,电势V和电场强度E之间存在关系▽·E=ρ/ε0和▽×E=0,其中ρ表示电荷密度,ε0表示真空介电常数。
3、静电场中的能量:静电场中的能量可以用电势能EP和电场能量WE来表示。
其中,电势能EP=QV,电场能量WE=1/2ε0E²。
4、电容器的充电和放电:电容器的充电过程是指将电荷加到电容器两极板上,放电过程是指将电荷从电容器两极板上移走。
充电和放电过程中,电流I与电压U之间存在关系I=dQ/dt=U/R和U=dQ/dt=I×R,其中R表示电阻。
5、静电感应:当一个导体置于电场中时,由于静电感应,导体内部会产生相反的电荷分布,使得导体表面出现电荷。
静电感应的原理可以用安培环路定律和法拉第电磁感应定律来解释。
6、静电屏蔽:静电屏蔽是指将一个导体置于电场中时,由于静电感应,导体表面会产生相反的电荷分布,使得外部电场对导体内部的影响减弱。
一、教学目标1. 知识与技能:- 理解静电场的基本概念和性质;- 掌握静电场的计算方法,包括库仑定律、电场强度、电势等;- 应用静电场知识解决实际问题,如静电屏蔽、静电感应、静电场中的导体等。
2. 过程与方法:- 通过实验和实例,培养学生的观察能力和实验操作技能;- 通过讨论和思考,提高学生的分析问题和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观:- 培养学生对物理学的兴趣和热爱;- 增强学生的科学素养和社会责任感。
二、教学重点与难点1. 教学重点:- 静电场的基本概念和性质;- 静电场的计算方法;- 静电场在实际问题中的应用。
2. 教学难点:- 静电场的计算方法在实际问题中的应用;- 静电场中的导体和电介质。
三、教学过程(一)导入1. 提问:什么是静电?静电在我们的生活中有哪些应用?2. 学生回答,教师总结静电的概念和特点。
(二)静电场的基本概念和性质1. 讲解静电场的定义、性质和基本规律;2. 通过实例讲解静电场的分布和计算方法;3. 举例说明静电场在实际问题中的应用。
(三)静电场的计算方法1. 讲解库仑定律、电场强度、电势等基本公式;2. 通过例题讲解静电场的计算方法;3. 学生独立完成练习题,教师点评和讲解。
(四)静电场在实际问题中的应用1. 讲解静电屏蔽、静电感应、静电场中的导体等应用;2. 通过实例分析静电场在实际问题中的应用;3. 学生分组讨论,提出自己的应用案例。
(五)总结与拓展1. 总结静电场的基本概念、性质和计算方法;2. 引导学生思考静电场在生活中的应用;3. 布置课后作业,让学生进一步拓展知识。
四、教学评价1. 课堂提问和练习题,检查学生对静电场知识的掌握程度;2. 课后作业,评价学生对静电场应用能力的提高;3. 课堂讨论和案例分析,评估学生的思维能力和创新能力。
五、教学反思1. 教师在教学过程中要注意激发学生的学习兴趣,提高学生的参与度;2. 注重理论与实践相结合,让学生在实际问题中应用静电场知识;3. 鼓励学生主动思考,培养学生的创新意识和实践能力。
大学物理静电场知识点总结1.电荷的基本特点:(1)分类:正电荷(同质子所带电荷),负电荷(同电子所带电荷)(2)量子化特征(3)是相对论性不变量(4)微观粒子所带电荷老是存在一种对称性2.电荷守恒定律:一个与外界没有电荷互换的孤立系统,不论发生什么变化,整个系统的电荷总量必然保持不变。
3.点电荷:点电荷是一个宏观范围的理想模型,在可忽视带电体自身的线度时才建立。
4.库仑定律:表示了两个电荷之间的静电互相作用,是电磁学的基本定律之一,是表示真空中两个静止的点电荷之间互相作用的规律r1 q1q2 rF1240 r123r 125.电场强度:是描绘电场状况的最基本的物理量之一,反应了电rr F场的基Eq0 6.电场强度的计算:(1)单个点电荷产生的电场强度,可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得(2)带电体产生的电场强度,能够依据电场的叠加原理来求解r1nq i r r1dq rE r i E r40 i 1 r i3r 340(3)拥有必定对称性的带电体所产生的电场强度,能够依据高斯定理来求解(4)依据电荷的散布求电势,而后经过电势与电场强度的关系求得电场强度7.电场线:是一些虚假线,引入其目的是为了直观形象地表示电场强度的散布(1)电场线是这样的线: a.曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致b.曲线散布的疏密对应着电场强度的强弱,即越密越强,越疏越弱。
(2)电场线的性质: a.起于正电荷(或无量远),止于负电荷(或无量远)。
b.不闭合,也不在没电荷的地方中止。
c.两条电场线在没有电荷的地方不会订交8.电通量:e s r r E dS(1)电通量是一个抽象的观点,假如把它与电场线联系起来,能够把曲面 S 的电通量理解为穿过曲面的电场线的条数。
(2)电通量是标量,有正负之分。
9.高斯定理:òs r r1E dS q i0( S里)r(1)定理中的E是由空间全部的电荷(包含高斯面内和面外的电荷)共同产生。
第七章静电场§7.1点电荷库仑定律一、点电荷和狄拉克d 函数❶点电荷:是一个理想模型,忽略带电体本身的大小和形状,而将其抽象成带电荷的质点。
❷电荷连续分布线分布:dl dq =λ面分布:ds dq =σ体分布:vd dq =ρ❸d 函数(),00⎩⎨⎧=∞≠=x x X d ()1=⎰∞∞-dx X d 二、库仑定律❶真空12f 1q 2q 12r 21ff1q 2q12f 21f ,12312211212r r q Kq f f =-=229cNm 100.9-⨯=K设,410πε=K 212120mN C 1085.8---⨯=ε则3120122121124r r q q f f επ =-=电介质312312441221012212112r r q q r r q q f f r πεεεπ ==-=εr 电介质的相对介电常数ε 电介质的介电常数§7.2电场电场强度一、电场电荷周围存在的一种特殊形态的物质,具有能量、动量等。
电场对外表现:其一:电场对引入其中的电荷有力的作用;其二:当电荷在电场中移动时,电场对它要做功。
电荷之间的作用是通过电场实现的。
电荷⇔⇔电荷电场二、电场强度为了描述电场对电荷的施力性质,引入一个基本物理量--电场强度,简称场强,用表示,其定义为EqF E=三、场强迭加原理处于由产生的电场中q 0n q q q ,,,21 ∑∑=====n i in i iE F FE q q 11四、场强的计算点电荷电场,430rrq q F πε =34r r q E πε =点电荷系电场∑∑==i i i ii i r r q E E 34πε任意带电体电场用积分求解.解体步骤:1.将带电体分成无数个电荷元(电荷元不一定是点电荷)电荷元dq 在空间某点的场强:r rdq E d341πε=2.选取适当的坐标系,写出的各个分量的表达式。
E dz y x dE dE E d ,,3.求zy x dE dE E d ,,,⎰=E d E x x ,⎰=E d E y y ⎰=E d E z z 此步最好利用电荷分布的对称性判断方向,减少计算.E4. 带电体的场强k E j E i E E z y x++=§7.3 电感强度高斯定理一、电感强度D在各向同性的均匀电介质中,任一点处的电感强度等于该点的电场强度和介电常数的乘积,即:D εEED ε=二、电力线和电感线电力线电力线在电场中任一点处,通过垂直于的单位面积的电力线条数等于该点处的量值。
静电学练习题
一、选择题(把正确答案的序号填入括号内)
1.两个电量都是q +的点电荷相距a 2,o 为其连线的中点,如图所示。
则其中垂线y 轴上,场强取极大值的点到o 点的距离为 (A)
2
a ; (B)a 33; (C)a 22; (D)a 2。
[ ]
2.真空中两带电平行板A 、B ,板间距为d (很小),板面积为S ,带电量分别为Q +和Q -。
若忽略边缘效应,则两板间作用力的大小为
(A)2024d Q πε; (B)S Q 02ε; (C)S Q 02
2ε; (D) S
Q 022ε。
[ ]
3.如图,A 、B 是真空中两块相互平行的均匀带电平面,电荷面密度分别为σ+和σ2-,若A 板选作零电势参考点,则图中a 点的电势是
(A)023εσd
; (B)0
εσd -;
(C)0
23εσd -
; (D) 03εσd。
[ ]
4.四个点电荷的电量相等,两正两负置于正方形的四角上,
如图所示。
令U 和E 分别为图示中心o 处的电势和场强的大小,当仅有左上角的点电荷存在时,o 点处的电势和场强分别为0U 和0E ,试问U 和E 的值为多少? (A)0U U =,0E E =; (B)0=U ,0=E ; (C)0=U ,04E E =; (D)04U U =,0=E 。
[ ]
5.如图所示,在相距R 2的点电荷q +和q -的电场中,把点电荷Q +从O 点沿OCD 移到
D 点,则电场力作功与Q +(系统)电势能的增量分别为
A
B
σ+σ2-
〇
〇
〇
〇
+ + - - • o
C
(A)
R qQ 04πε,
R qQ 04πε-; (B)R qQ 04πε-,R qQ
04πε; (C)R
qQ 06πε,
R qQ 06πε-; (D)R qQ
06πε-,R
qQ 06πε。
[ ]
6.两大小不相等的金属球,大球半径是小球半径的二倍,小球带电量为q +,大球不带电。
今用导线将两球相连,则有
(A)两球带电量相等; (B)小球带电量是大球的两倍; (C)两球电势相等; (D)大球电势是小球的两倍。
[ ]
7.有一接地导体球,半径为R ,距球心R 2处有一点电荷
q -,如图所示。
则导体球面上的感应电荷的电量是
(A)0; (B)q -; (C)2/q ; (D)2/q -。
[ ]
8.一无限大均匀带电介质平板A ,电荷面密度为1σ,将介
质板移近一导体B 后,此时导体B 表面上靠近P 点处的电
荷面密度为2σ,P 点是极靠近导体B 表面的一点,如图所示,则P 点的场强是 (A)
010222εσεσ+
; (B)010222εσεσ-; (C)01022εσ
εσ+; (D)
01022εσεσ-
; (E)0
2εσ
; (F)以上都不对。
[ ]
9.两个同心金属球壳,半径分别为1r 、2r )(12r r >,如果外球壳带电q 而内球壳接地,则内球壳带电为
(A)0; (B)q -; (C)
q r r 21
; (D)q r r 2
1-。
[ ]
1
σ2σ
A
• P
B
10.如图所示,一个封闭的空心导体,观察者A (测量仪器)和电荷1Q 置于导体内,而观察者B 和电荷2Q 置于导体外,下列说法中哪一种是正确的
(A)A 只观察到1Q 产生的场,B 只观察到2Q 产生的场; (B)A 可观察到1Q 和2Q 产生的场,B 只观察到2Q 产生的场; (C)A 只观察到1Q 产生的场,B 可观察到1Q 和2Q 产生的场。
[ ]
11.密度均匀的电荷分布在半径为a 的球内,其总电量为Q ,则系统的总静电能为
(A)a Q 02
8πε; (B)a Q 02203πε; (C)2012a Q πε; (D)2
08a
Q πε [ ]
12.一个半径为1R 的金属球带有正电荷Q ,球外包围着一层同心的相对介电常数为r ε的均匀电介质球壳层,其内半径为1R ,外半径为2R ,在电介质内的点a 距离球心为
)(2R r r a a <,则a 点的电势为
(A)
a
r r Q πε4; (B)
a
r r Q R Q 01
044επεπε+
;
(C)
a
r r Q
04επε; (D)
20204114R Q
R r Q
a
r πεεπε+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-。
[ ]
二、填充题(单位制为SI )
1.如图所示,两个点电荷1q 与2q 位于坐标x 轴上,已知两电荷间距离为b ,A 点到2q 的距离为a ,则A 点的场强j E i E E y x
+=,其中=x E ;=y E 。
2.一无限长带电圆柱体,半径为b ,其电荷体密度
r K /=ρ,K 为常数,r 为轴线到场点的距离,则带电圆柱所产生的场强分布在圆柱体
外为
;在圆柱体内为 。
3.把单位正电荷从一对等量异号电荷连线中点o ,沿任意路线移到无穷远处,则电场力对该单位正电荷所作
2
1
•B •2Q
的功为 。
4.长度为L 的细玻璃棒,沿着长度方向均匀地分布着电 荷,总电量为Q ,如图所示。
在棒的轴向有一点P ,离
棒左端的距离为r ,则P 点的电势=U 。
5.如图所示,有一半径为R 的均匀带电圆环,带电量为Q ,
其轴线上有两点a 和b ,R ab oa ==。
设无穷远处的电势为零,a 、b 两点的电势分别为1U 和2U ,则=12/U U 。
6.接第5题,把电荷q 从a 点移到b 点,外力作的功
=外A 。
7.在带电量为Q 的导体球外部有一相对介电常数为r ε的 电介质球壳,在电介质内外分别为有两点A 、B ,它们到球心的距离为1R 和2R ,则
=)(A E ; =)(B E ; =)(A D ; =)(B D ;
8.两带电量皆为Q +的点电荷相距d 2,一接地的半径为r 的导体球置于它们中间,如图所示。
则导体球所带的净电量=q ,若去掉接地线,把导体球充电到电势U ,则导体球所带净电量='q 。
9.有一固定不动半径为R 的导体薄球壳,带电量为1Q -,在薄球壳的正上方到球心o 的距离为R r 3=的b 点放一点电荷2Q +,如图所示。
则导体薄壳中心o 点的电势
Q
B
-
=o U ,导体薄球壳面上最高点a 的电势=a U 。
10.如图所示,中性导体C 内有带电体A 、B ,外面有带电体D 、E 、F ……,今使A 、B 所带电量变化,则C 外的电场 (变或不变),电势 (变或不变);D 、E 、F ……电量变化,C 内的电场 ,
C 内的电位 。
三、计算题
1.如图所示,一带电细线弯成半径为R 的圆环,电荷线密度为ϕλλcos 0=,式中0λ为一常数,ϕ为半径R 与x 轴的夹角,试求环心o 处电场强度。
2.一半径为R 的带电球体,其电荷体密度2Kr =ρ,K 为正常数,r 为球心到球内一点的矢径的大小。
求此带电球体所产生的电场强度的分布。
3.一圆盘,半径m 100.82-⨯=R ,均匀带电,而电荷面密度25C/m 100.2-⨯=σ,求: (1) 轴线上任一点的电势(用该点与盘心的距离x 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m 100.62-⨯=x 的电势和场强。
4.有两个无限大平行平面带电导体板,如图所示。
证明: (1) 相向的两面上,电荷面密度总是大小相等而符号相反; (2) 相背的两个面上,电荷面密度总是大小等而符号相同。
1 2 3 4
5.半径为1r 的导体球带有电荷q ,此球外有一个内、外半径为2r 、3r 的同心导体球壳,壳上带有电荷Q ,如图所示。
(1) 求球的电势1U ,球壳的电势2U 及其电势差U ∆;
(2) 用导线把内球和外球壳的内表面联结在一起后,1U 、2U 和U ∆各为多少? (3) 在情况(1)中,若外球接地,1U 、2U 和U ∆又各为多少? (4) 在情况(1)中,设外球离地面很远,若内球接地,情况又怎样?
6.在半径为1R 长为L 的均匀带电金属棒外,同轴地包围一层内、外半径分别为2R 、3R 的圆柱形均匀电介质壳层,其相对介电常数为r ε,金属棒上轴向每单位长度的电荷为λ,设3R L >>,试求 (1) 电场强度的分布;
(2) 若规定金属棒的电势为零,求电介质外表面
的电势;
(3) 电介质内的电场能量。
7半径为R的金属球带有正电荷q0,置于均匀无限大的电介质中(相对介电常数为εr ),求球外的电场分布,极化电荷分布和极化电荷电量。