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電學(xué)習(xí)題匯總

發(fā)布時(shí)間:2020-08-26 來(lái)源: 事跡材料 點(diǎn)擊:

 1. (本題 4 分)(5167 )

 真空中有一半徑為 R R 的半圓細(xì)環(huán),均勻帶電 Q Q ,如圖所示.設(shè)

 無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn),則圓心 O O點(diǎn)處的電勢(shì) U U = _____________ ,若將一帶電量為 q q 的點(diǎn)電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到圓心 O O 點(diǎn),則電場(chǎng)

 力做功 A A = _________

 2 2 當(dāng)帶電球面上總的帶電量不變,而電荷的分布作任意改變時(shí),這些電荷在球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度 E 和電勢(shì) U U 將 (A A )

 E 不變

 U U 不變(B B )

 E 不變,U U 改變 (C C )

 E 改變

 U U 不變

 (D)

 E 改變

 U U 改變

 3 3. . (本題 3 3 分)( 1241 )

 一質(zhì)量為 m m 、電荷為 q q 的小球,在電場(chǎng)力作用下,從電勢(shì)為 U U 的 a a 點(diǎn),移動(dòng)到電勢(shì)為零的 b b 點(diǎn).若已知小球在 b b 點(diǎn)的速率為 v v b b , R Q O

 則小球在 a a 點(diǎn)的速率 v v a a

  = ______________________ .

 4 4. (本題 3 3 分)( 1050 )圖示 BCD 是以 O O 點(diǎn)為圓 心,以 R R 為半徑的半圓弧,在 A A 點(diǎn)有一電荷為+ + q q 的點(diǎn)電荷, O O 點(diǎn)有一電荷為- q q 的點(diǎn)電荷.線段 R BA? .現(xiàn)將一單位正電荷從B B 點(diǎn)沿半圓弧軌道BCD 移到 D D 點(diǎn),則電場(chǎng)力所作的功為_(kāi)_________

 5 5. . (本題 0 10 分)( 1866 )

 兩個(gè)同心的導(dǎo)體球殼,半徑分別為 R R 1 1 +q A -q B O D C R

 = 0.145 m 和 R R 2 2 = 0.207 m ,內(nèi)球殼上帶有負(fù)電荷 q q =- - 6.0 × 10 - - 8

 C C .一電子以初速度為零自內(nèi)球殼逸出.設(shè)兩球殼之間的區(qū)域是真空,試計(jì)算電子撞到外球殼上時(shí)的速率.( ( 電子電荷 e =- - 1.6 × 10 - -1 1 9

 C C ,電子質(zhì)量 m m e e = 9.1× 10 - - 31

 kg ,0 0 = 8.85 × 10 - - 12

  C C 2 2

  / N ·m m 2 2 )

 解:由高斯定理求得兩球殼間的場(chǎng)強(qiáng)為

  ? ?2 120R

  4R rrqE ? ????

 方向沿半徑指向內(nèi)球殼.電子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力的大小為

 420 reqeE F? ?? ?

  方向沿半徑指向外球殼.電子自內(nèi)球殼到外球殼電場(chǎng)力作功為

  ? ??? ?212120d4dRRRRrr eqr F A?

 ? ?2 1 01 22 1 041 14 R RR R eqR Req? ? ??????????????

 2 2 分 由動(dòng)能定理

  ? ?2 1 01 2 24 21R RR R eqm e? ??? v

 2 2 分 得到

 ? ?em R RR R eq2 1 01 22 ? ??? v= 1.98 × 10 7 7

  m/s

  6 6. .題 (本題 3 3 分)( 1006 )兩根相互平行的“無(wú)限長(zhǎng)”均勻帶正電直線 1 1 、2 2 ,相距為 d d ,其電荷線密度分別為1 1和2 2如圖 所示,則場(chǎng)強(qiáng)等于零的點(diǎn)與直線 1 1的距離 a a 為 _____________

。

  7 7

。 1104 )

 在相對(duì)介電常量為r r 的各向同性的電介質(zhì)中,電位移矢量與場(chǎng)強(qiáng)之間的關(guān)系

 ? 1

 ? 2

 a d 1 2

  是 ___________________ .

  8 8 ( 5281 )

  一平行板電容器始終與端電壓一定的電源相聯(lián).當(dāng)電容器兩極板間為真空時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度為 0E?,電位移為0D?,而當(dāng)兩極板間充滿相對(duì)介電常量為r r的各向同性均勻電介質(zhì)時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度為 E?,電位移為 D?,則

  (A)

 rE E ? /0? ??, 0D D? ??.

  (B)

 0E E? ??, 0D Dr? ?? ?.

  (C)

 rE E ? /0? ??, rD D ? /0? ??.

  (D)

 0E E? ??, 0D D? ??.

 [

。

  9 9 ( 1372 )

  圖示一厚度為 d d 的“無(wú)限大”均勻帶電平板,電荷體密度為 .試求板內(nèi)外的場(chǎng)強(qiáng)分布,并畫出場(chǎng)強(qiáng)隨坐標(biāo) x x 變化的圖線,即 E E — x x 圖線( ( 設(shè)原點(diǎn)在帶電平板的中央平面上, Ox 軸垂直于平板) ) . 解:由電荷分布的對(duì)稱性可知在中心平面兩側(cè)離中心平面相同距離處場(chǎng)強(qiáng)均沿 x x軸,大小相等而方向相反.

  在板內(nèi)作底面為 S S 的高斯柱面 S S 1 1 (右圖中厚度放大了), 兩底面距離中心平面均為x x , 由高斯定理得

  0 1/ 2 2 ? ? S x S E ? ? ?

 O x

 d

 x

 x

 E 2

 E 2

 E 1

 E 1

 S 2

 S 1

 2?x?

 則得

 0 1/ ? ? x E ?

  即

 0 1/ ? ? x E ?

 ??????? ? ? d x d2121

 4 4 分

  在板外作底面為 S S 的高斯柱面 S S 2 2 兩底面距中心平面均為x,由高斯定理得

 0 2/ 2 ? ? Sd S E ? ? ? 則得

 ? ?0 22 / ? ? d E ? ?

 ??????? d x21

  即

 ? ?0 22 / ? ? d E ? ?

 ??????? d x21,? ?0 22 / ? ? d E ? ? ?

 ??????? ? d x21

 4 4 分 E E ~ x x

  圖線如圖所示.

 2 2 分

  10. . (本題 3 3 分)( 1234 )

  一平行板電容器充電后仍與電源連接,若用絕緣手柄將電容器兩極板間距離拉大,x E x

 O d/2 - d/2 02 ?? d -02 ?? d

 則極板上的電荷 Q Q 、電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 E E 和電場(chǎng)能量 W 將發(fā)生如下變化

  (A)

 Q Q 增大, E E 增大, W 增大.

  ( (B B )

 Q Q 減小, E E 減小, W 減。

  ( (C C )

 Q Q 增大, E E 減小, W 增大.

  ( (D D )

 Q Q 增大, E E 增大, W 減。

  11. . (本題 3 3 分)( 1085 )

 圖中實(shí)線為某電場(chǎng)中的電場(chǎng)線,虛線表示等勢(shì)(位)面,由圖可看出:

 (A) E E A A > E E B B > E E C C , U U A A > U U B B > U U C C .

  (B) E E A A < E E B B < E E C C , U U A A < U U B B < U U C C .

  (C) E E A A > E E B B > E E C C , U U A A < U U B B < U U C C .

  (D) E E A A < E E B B < E E C C , U U A A > U U B B > U U C C .

  CBA

  12. .

 (本題 8 8 分)( 1651 )

 如圖所示,一內(nèi)半徑為 a a 、外半徑為 b b的金屬球殼,帶有電荷 Q Q ,在球殼空腔內(nèi)距離球心 r r 處有一點(diǎn)電荷 q q .設(shè)無(wú)限遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn),試求:

  (1) 球殼內(nèi)外表面上的電荷.

  (2) 球心 O O 點(diǎn)處,由球殼內(nèi)表面上電荷產(chǎn)生的電勢(shì).

  (3) 球心 O O 點(diǎn)處的總電勢(shì).

  1 13 ( 1024- -8 8 )

 有一電荷面密度為 的“無(wú)限大”均勻帶電平面.若以該平面處為電勢(shì)零點(diǎn),試求qQabOr

 帶電平面周圍空間的電勢(shì)分布. 解:選坐標(biāo)原點(diǎn)在帶電平面所在處, x x 軸垂直于平面.由高斯定理可得場(chǎng)強(qiáng)分布為

 E E = = ± / (20 0 ) ( ( 式中“+”對(duì) x x >0 0 區(qū)域,“-”對(duì) x x <0 0 區(qū)域

  . 平面外任意點(diǎn) x x 處電勢(shì):

  在 x x ≤0 0 區(qū)域

  00002d2d???? xx x E Ux x??? ?? ?

  在 x x ≥0 0 區(qū)域

  00002d2d???? xx x E Ux x?? ? ?? ?

 14 ( 1589 )

 一半徑為 R R 的均勻帶電球面,帶有電荷Q Q .若設(shè)該球面上電勢(shì)為零,則球面內(nèi)各點(diǎn)電勢(shì) U U = ____________________________ .

 xO?

 1 15 5. 靜電場(chǎng)的環(huán)路定理的數(shù)學(xué)表示式為:______________________ .該式的物理意義 是 :_______________________________________________________ ______________

 _____________________________________ .該定理表明,靜電場(chǎng)是 ___________. 場(chǎng).

 15. .

 兩導(dǎo)體球 A A 、 B B .半徑分別為 R R 1 1

  = 0.5 m ,R R 2 2

  =1.0 m ,中間以導(dǎo)線連接,兩球外分別包以內(nèi)半徑為 R R

  =1.2 m 的同心導(dǎo)體球殼( ( 與導(dǎo)線絕緣) ) 并接地,導(dǎo)體間的介質(zhì)均為空氣,如為 圖所示.已知:空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)為 3 3 × 10 6 6

  V/m ,今使 A A 、 B B 兩球所帶電荷逐漸增加,計(jì)算:

  (1) 此系統(tǒng)何處首先被擊穿?這里場(chǎng)強(qiáng)為何值? ?

  (2)

 擊穿時(shí)兩球所帶的總電荷 Q Q 為多

 少?

  ( ( 設(shè)導(dǎo)線本身不帶電,且對(duì)電場(chǎng)無(wú)影響. )

  ( ( 真空介電常量 0 0

  = 8.85 × 10 - - 12

  C C 2 2 ·N N - -1 1 ·m m - -2 2

  )

  解:

 (1) 兩導(dǎo)體球殼接地,殼外無(wú)電場(chǎng).導(dǎo)體球 A A 、 B B 外的電場(chǎng)均呈球?qū)ΨQ分布.

  今先比較兩球外場(chǎng)強(qiáng)的大小,擊穿首先發(fā)生在場(chǎng)強(qiáng)最大處.設(shè)擊穿時(shí),兩導(dǎo)體球 A A 、 B B所帶的電荷分別為 Q Q 1 1 、 Q Q 2 2 ,由于 A A 、 B B 用導(dǎo)線連接,故兩者等電勢(shì),即滿足:

  RQRQ011 014 4 ? ? ???? RQRQ022 024 4 ? ? ?????

  代入數(shù)據(jù)解得

  7 / 1 /2 1? Q Q

  兩導(dǎo)體表面上的場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng),其最大場(chǎng)強(qiáng)之比為

  744/421 222 122 0221 01max 2max 1? ?? ??R QR QRQRQEE? ?

  B B 球表面處的場(chǎng)強(qiáng)最大,這里先達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)而擊穿,即

 622 02max 210 34? ???RQE?

 V/m

 (2) 由 E E 2 max 解得

  Q Q 2 2

  =3.3 × 10 - -4 4

  C

  ? ?2 171Q Q0.47 × 10 - -4 4

  C

 擊穿時(shí)兩球所帶的總電荷為

  Q Q

  = Q Q 1 1 + +

  Q Q 2 2

  =3.77 × 10 - -4 4

  C

  16

。 1599 )

 一閉合面包圍著一個(gè)電偶極子,則通過(guò)此閉合面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量 ? ?e e = _________________ .

 17 一空氣平板電容器,電容為 C C ,兩板間距為 為 d d ,充電后,兩極板間相互作用力為 F F (1 1 )兩極板間的電勢(shì)差 (2 2 )極板上的電荷。

  18 電荷以相同的面密度 ? 分布在半徑為110 r cm ?和220 r cm ?的兩個(gè)同心球面上,設(shè)無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為 0 0 ,球心處的電勢(shì)為0300 U V ? (1 1 )求電荷面密度 ?

。2 2 )若要使球心處的電勢(shì)也為 0 0 ,則外球面上應(yīng)放掉多少電荷?

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