大学物理习题及答案(3)

2019-04-21 19:27

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2m0(D)1?(?c)

(c为真空中的光速) [ ]

2

*30. 两个质点A和B,静止质量均为m0,质点A静止,质点B的动能为6m0c,设A、B两质点相撞并结合成为一个复合质点。求复合质点的静止质量。

2第六章 真空中的静电场

1. 一带电体可作为点电荷处理的条件是

(A) 电荷必须呈球形分布, (B) 带电体的线度很小,

(C) 带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计, (D) 电量很小。

[ ]

2. 如图所示,在坐标(a,0)处放置一点电荷+q,在坐标(-a,0)处放置另一点电荷-q 。P点是Y轴上的一点,坐标为(0,y),当y>>a时,该点场强的大小为:

Y P (0,y)

(A)(C)q4??0yqa2(B)q

(D)2??0yqa2

-q -a . q a . X

2??0y 4??0y

[ ]

3.一环形薄片由细绳悬吊着,环的外半径为R,内半径为R/2,并有电量Q均匀分布在环面上.细绳长3R,也有电量Q均匀分布在绳上,试求圆环中心O处的电场强度(圆环中心在细绳延长线上)

33

3R λ λ 4.两根相同的均匀带电细棒,长为?,电荷线密度为λ,

沿同一条直线放置。两细棒间最近距离也为?,如图所示。假设

Y O R/2 R l l l 棒上的电荷是不能自由移动的,试求两棒间的静电相互作用力。

+Q + + + + + R + R O ? O X x

-Q - - - - - - 5.一个细玻璃棒被弯成半径为R的半圆形,沿其上半部均匀分布有电量+Q, 沿其下半部均匀分布有电量-Q,如图所示,试求圆心O处的电场强度.

???0cos??6.如图,带电圆环半径为R,电荷线密度为,式中0?0且为常数。试求环心O处的电场强度。 7.一半径为R的半球面,均匀地带有电荷,电荷面密度为?,求球心O处的电场强度.

8.高斯定理的应用范围是:

(A)任何静电场. (B)任何电场.

(C)具有球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场.

(D)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. [ ]

答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html

?s??1E?dS??0?v?dV第 12 页 共 59 页

?(A)如果高斯面上E处处为零,则该面内必无电荷。

?(B)如果高斯面内无电荷,则高斯面上E处处为零。

?(C)如果高斯面上E处处不为零,则高斯面内必有电荷。

9.关于高斯定理的理解有下面几种说法,其中正确的是︰

a/2 (B)(A)?qa O .q

4?? 60 4(D)如果高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电通量必不为零。

(E)高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。 [ ]

10.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的电通量不变,曲面上各点场强不变。 (B)曲面S的电通量变化,曲面上各点场强不变。

Q· (C)曲面S的电通量变化,曲面上各点场强变化。

·q (D)曲面S的电通量不变,曲面上各点场强变化。

[ ] S

a 11.有一边长为a的正方形平面,在其垂线上距中心O点a/2处,有一电量为q的正点电荷,如图所示,则通过该平面的电场强度通量为

q(C)q3??0(D)q6?0

12.如图所示,一个带电量为q

上,则通过侧面abcd的电场强度通量等于︰

qqqq[ ]

的点电荷位于立方体的A角

a d

A q

b

[

c

(A)6?0 (B)12?0 (C)24?0 (D)48?0

R O h . P q

]

13.真空中有一半径为R的圆平面,在通过圆

E ?A ?B

E?1/r A

B

O

R

r

心O与平面垂直的轴线上一点P处,有一电量为q的点电荷。O、P间距离为h,试求通过该圆平面的电通量。

14.设电荷体密度沿X轴方向按余弦函数?=?0cos x分布在整个空间,式中?为电荷体密度、?0为其幅值,试求空间的场强分布。15.图中曲线表示一种轴对称性静电场的场强大小E的分布,r表示离对称轴的距离,这是

的电场。

-8-2-8-2 -12

16.A、B为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面,A面上电荷面密度? = -17.7?10C·m ,B面上电荷面密度?B = 35.4?10C·m,试计算两平面之间和两平面外的电场强度。[?0=8.85?10A 22

C/(N·m)] R 17.一半径为R的带有一缺口的细圆环,缺口长度为d(d<0).今在球面上挖去非常小块的面积?S(连同电荷),且假设不影响原来的电荷分布,则挖去?S后球心处电场强度的大小E= ,其 R O ?S 答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html 第 13 页 共 59 页

方向为 。

? P O O’ d d ?(1)球形空腔内,任一点处的电场强度E;

?(2) 在球体内P点处的电场强度EP,设O’、O、P三点在同一直径上,且OP?d.

19.一球体内均匀分布着电荷体密度为?的正电荷,若保持电荷分布不变,在该球内挖去半径为r的小球体,球心为O’,两球心间距OO??d,如图所示,求:

20.关于静电场中某点的电势值的正负,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. [ ] 21.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,电势处处相等。 [ ]

22.电荷面密度为?的“无限大”均匀带电平面,若以该平面处为电势零点,试求带电平面周围空间的电势分布。

23.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),单位长度上分别带有电量为+?和-?的电荷,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。

???R R ?1E?(400i?600j)V?m24.一均匀静电场,电场强度,则点a(3,2)和点b(1,0)之间的电势差Uab= .(x,y以米计)

+? -? 25. 真空中一半径为R的球面均匀带电,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

d (C)q?Q4??0r

Q O q R P r 26.半径为r的均匀带电球(A)q 4??04??0r

1?qQ?q?(D)???4??0?rR? [ ]

(A)q(B)1?qQ????rR??

面1,带电量为q;其外有一同心的半径为R的均匀带电球面2,带电量为Q.则此两球面之间的电势差U1-U2为

Q?11??11?(B)??????4??0?rR?4??0?Rr?

1?qQ?q(C)(D)???4??0?rR?4??0r [ ]

27. 电荷以相同的面密度?分布在半径为r1=10cm和半径为r2=20cm的两个同心球面上, 设无限远处为电势零点,球心处的电势为U0=300V. (1) 求电荷面密度?。(2)若要使球心处的电势也为零,外球面上应放掉多少电荷?

28.电量q分布在长为2l的细杆上,求在杆外延长线上与杆端距离为a的P点的电势(设无穷远处为电势零点)。

29.一半径为R的均匀带电圆盘,电荷面密度为?,设无穷远处为电势零点,则圆盘中心O点的电势UO= 。

30.在电量为q的点电荷的静电场中,若选取与点电荷距离为r0的一点为电势零点,则与点电荷距离为r处的电势U= 。 31.一半径为R的均匀带电球面,带电量为Q,若规定该球面上电势为零,则球面外距球心r处的P点的电势UP= 。

32. 某电场的电场线分布情况如图所示,一负电荷从M点移到N点.有人根据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

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(C)电势能WM

(D)电场力的功A>0. [ ]

33.质量均为m,相距为r1的两个电子,由静止开始在电力作用下(忽略重力作用)运动至相距为r2,此时每一个电子的速率为(式中k=1/(4??0))

(A)2kem(1r1?1r2 )(B)2kem(1r1(?11r2?) 1)R . m,q R O mr1r2 [ ]

34. 一半径为R的均匀带电细圆环,带电量Q,水平放置,在圆环轴线的上方离圆心R处,有一质量为m、带电量为q的小球,当小球从静止下落到圆心位置时,它的速度为V= 。

??????ppp35.一偶极矩为的电偶极子放在场强为E的均匀电场中, 与E的夹角为?角.在此电偶极子绕垂直于,E平面的轴沿?角增加的方向转过1800的过程中,电场力作功A= 。

(C)e2k11(?)mr1r2(D)ek

??

第七章 导体和电介质中的静电场

1.在电量为+q的点电荷电场中,放入一不带电的金属球,从球心O到点电荷所在处的矢径为r,金属球上的感应电荷净电量q= ,

// O r+q 这些感应电荷在球心O处产生的电场强度E= 。

2.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 ,

_ 导体的电势值 (填增大、不变、减小)

-

3.如图所示,把一块原来不带电的金属板B, 移近一块已带有正电荷Q的

金属板A,平行放置. 设两板面积都是S,板间距离是d,忽略边缘效应. 当B板不接地时,两板间电势差UAB= ; B板接地时,U'AB= -

A B S d S

4.三块互相平行的导体板,相互之间的距离d1和d2比板面积线度小得多,外面二板用导线连接,中间板上带电,设左右两面上电荷面密度分别为σ1和σ2,如图所示,则比值σ1/σ2为

σ1 σ2 答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html

d1 d2 第 15 页 共 59 页

(A)d1/d2 ; (B)d2/d1 ;

(C)l ; (D)d22/d12 .

[ ]

5.一个未带电的空腔导体球壳,内半径为R,在腔内距球心的距离为d处(d

q(A)0 (B)4??0d

qq1d1R ?0(C)

[ ]

6.一长直导线横截面半径为a,导线外同轴地套一半径为b的薄圆筒,两者互相绝缘,并且外筒接地,如图所示. 设导线单位长度的带电量为+λ, 并设地的电势为零,则两导体之间的p点(Op=r)的场强大小和电势分别为:

4??0R (D)4??(?)R

d ? +q

a b E??4??0r2,U??2??0lnba br ar b p ? BAr1(A)(B)

E??4??0r2,U??2??0lno r E??2??0r,U??2??0 lno r3r2(C)

E??2??0r 2??0r(D)

[ ]

-8

7.一半径r1=5cm的金属球A,带电量为q1=+2.0×10-8C,另一个内半径为r2=10cm,外半径为r3=15cm的金属球壳B,带电量为q2=+4.0×10C,两球同心放置,如图所示,若以无穷远处为电势零点,则

A球电势UA= ;B球电势UB= 。

8.两个同心薄金属球壳,半径分别为R1和R2(R2 >R1), 若分别带上电量为q1和q2的电荷,则两者的电势分别为U1和U2(选无穷远处为电势零点),现用导线将两球壳相连接,则它们的电势为: (A)U1 (B)U2 (C)U1+U2 (D)(U1+U2)/2

[ ]

9.A,B两个导体球,相距甚远,因此均可看成是孤立的,其中A球原来带电,B球不带电,现用一根细长导线将两球连接,则球上分配的电量与球半径成 比。

10.在一个孤立的导体球壳内,若在偏离球中心处放一个点电荷,则在球壳内、外表面将出现感应电荷,其分布将是: (A) 内表面均匀,外表面也均匀 (B)内表面不均匀,外表面均匀

(C) 内表面均匀,外表面不均匀 (D)内表面不均匀,外表面也不均匀

[ ]

11.电容式计算机键盘的按键在被按下时, 使得其下方的空气电容器的一个极板移动, 导致电容变化.与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下去了,从而给出相应的信号。若该电容器极板面积为50.0mm2, 极板间原始距

,U??ln答案参见我的新浪博客:http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fb788630100muda.html


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