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普通物理学第五版导体和电介质中的静电场章答案
面密度为σ,离金属板为d处有一质量为m、
电荷量为-q的点电荷从静止释放,计算电荷 的加速度及落到板上时的速度和时间。 (忽略重力和-q 对金属板上电荷分布的影 响)
σ
-q dm
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解:
F =qE =ma
σ
2e 0
q
=ma
a
=
σq
2e 0m
v=
2ad
=
σqd
2e 0m
t
=
v a
=
σqd
2e 0m
目录
9-12 两个半径相同的金属球,其中一 个是实心的,另一个是空心的,电容是否相 同?如果把地球看作半径为6400km的球形 导体,试计算其电容。
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解:两导体的电容相同
地球的电容为:
C地
=
4pe0
R
=
600×102 9.0×109
=7.1×10-4(F)
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9-13 如图所示,证明A、B间的总电容等 于C2的条件是C2=0.618C1。
= 6.7×102(V) ΔU外 =0 外球电势不变。
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9-9 半径为R1=1.0cm的导体球,带有电荷 q1=1.0×10-10C,球外有一个内、外半径分别 为R2=3.0cm 、 R3=4.0cm的同心导体球壳, 壳上带有电荷Q =11×10-10C,试计算:
(1)两球的电势U1和U2; (2)用导线把球和壳联接在一起后U1和 V2分别是多少? (3)若外球接地,U1和U2为多少?
(1)外球的电荷量及电势; (2)把外球接地后再重新绝缘,外球的 电荷量及电势; (3)然后把内球接地,内球的电荷量及 外球的电势的改变(设内球离地球很远)。
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解: (1)由于静电感应,外球内表面电量为
-q,外表面电量为+q
外球的电势为:
U2
=
q
4pe0 r2
(2)外球内表面电量仍为-q,外表面电量为零
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解:
(1)
P = (er
1)
D
er
=
(5-1)
1 5
= 0.8(C/m2)
(2) ΣP =PΔV = 0.8×0.1= 0.08(C.m)
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9-17 一扁平的电介质板er =5垂直放在
一均匀电场里,如果电介质表面上的极化
电荷面密度为σ´=0.5C/m2,求:
(1)电介质里的电极化强度和电位移; (2)介质板外的电位移; (3)介质板里和板外的场强。
T cosq =mg
T
sinq
=
qE
=
σ
2e 0
q
mg
tgq
=
σ
2e 0
q
σσ
q
σ=2e
0 mg q
tgq
=5.0×10-9(C/m2)
T F
mg
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9-3 证明在静电平衡时,导体表面某面 元ΔS所受的静电力为:
σ2
F = 2e0ΔS en
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证:在导体表面取面元 ΔS
面元上电荷面密度为:σ
. 2σe 0qm
=
4e 0md
σq
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9-2 有一块很大的带电金属板及一小球,
已知小球的质量为m =1.0×10-3g,带有电
荷量q =2.0×10-8C,小球悬挂在一丝线的
下端,平衡时悬线与金属板面间的夹角为
300,如图所示。试计算带电金属板上的电
荷面密度σ 。
+σ +σ
q
m
结束 目录
解:
q1 =R1 4pe0 U1
q2 R2
= 5.0×10-2
2700 9.0×109
= 1.0×10-8(C)
8.0×10-9 8.0×10-2
结束 目录
两球接触后,内球电荷q1全部移至外球 壳,两球为等势体。
U
=
q1 +q2
4pe0R2
=
2.03×103(V)
ΔU内 = 2.7×103 2.03×103
Q13
=
2.0 2.0+4.0
×1.7×10-4
=5.7×10-5(C)
Q1=Q13 Q1=1.7×10-4 5.7×10-5
=1.1×10-4(C)
W1=
1 2
QC112=8.1×10-4(J)
W3=
1 2
QC332=1.6×10-4(J)
W2=
1 2
QC222=7.3×10-3(J)
W4=
1 2
(1)求A、B 间的电容; (2)如A、B 间的电压为200V,求每块 板上的电荷量;
(3)求出每一电容器中贮藏的能量。
A C3
C2
C1 C3 B
C3 C3
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解:
1 Ca
=
1 C2
+
1 C13
+
1 C4
=
1 2.0
+
1 6.0
+
21.0 =
7.0 6.0
Ca =0.86mF
1 Cb
=
1 C5
这里是普通物理学第五版
1、本答案是对普通物理学第五版第九章的 答案,本章共9节内容,习题有45题,希 望大家对不准确的地方提出宝贵意见 。
2、答案以ppt的格式,没有ppt的童鞋请自 己下一个,有智能手机的同学可以下一 个软件在手机上看的哦,亲们,赶快行 动吧。
9-1 一块很大的带电金属薄板,其电荷
=2.7×102(V)
结束 目录
(2)联接后
U1´=
U2´=
q1 +Q
4pe0 R3
=2.7×102(V)
(3)外球接地
U2´´=0 内球电势
U1´´=
1
4pe0
q1 q1 R1 R2
=60(V)
结束 目录
9-10 两块无限大带电平板导体如图排列, 证明在(1)相向的两面上(图中的2和3), 其电荷面密度总是大小相等而符号相反; (2)背向的两面上(图中的1和4),其电 荷面密度总是大小相等且符号相同。
σ2 1o+
σ2
2o
σ +
2
3
o
σ
2
4
o
=
0
结束 目录
σ1 σ2 σ3
ε2 o ε2 o ε2 o
ε ε ε σ σ σ 2 1o+
2
2
o
+
2
3
o
σ 1S +σ 2S = q 1 σ 3S +σ 4S =q 2
εσ
2
4
o
=
0
εσ
2
4
o
=
0
解得:
σ
1
=σ
4
=
q 1+q 2 2S
σ
2
=
σ
3
=
q
1 q2 2S
结束 目录
9-8 有直径为16cm及10cm的非常薄的两 个铜制球壳,同心放置时,内球的电势为 2700V,外球带有电荷量为8.0×10-9C,现 把内球和外球接触,两球的电势各变化多少?
结束 目录
解:设内球电势为U1 ,电量为q1,外球 电势为U2 ,电量为q2
U1
=
1
4pe0
q1 R1
+
q2 R2
r
q
q
d +q
结束 目录
q
E+ =E = 4pe0 r2
E+ E 表面
E表面 = 2E+cosq
E
r
sE
=
2q
4pe0
r2
cosq
.dS = E表面Scos1800
σ=
=
=
Sσ
e0
e E 0 表面
q
=
e0
q
2pe0
cos3q
2pd2
r2
q
q
d
σ
+q
E表面
cosq
d =r cosq
结束 目录
9-6 半径为r1 、 r2 (r1 < r2 )的两个同心导 体球壳互相绝缘,现把+q 的电荷量给予内 球,求:
E1= EΔS =
1E
2
F =σΔS E1 = σ2e02ΔS
结束 目录
9-4 一质量为 m、面积为S 的均质薄金 属盘 ,放置在一无限大导体平板上,平板 水平放置,最初盘和平板都不带电,然后逐 渐使它们带电。问电荷面密度增加到何值 时,金属盘将离开平板。
结束 目录
解:
m
g
=q
E
=σS
σ
2e0
=
QC442=7.3×10-3(J)
W5=W6 =
1 2
QC552=2.0×10-2(J)
结束 目录
9-16 一块相对电客率er =5的扁平电介质,
垂直放置于D =1C/m2的均匀电场中,已知 电介质的体积为0.1m3,并且是均匀极化, 求: (1)电介质里的电极化强度; (2)电介质总的电偶极矩。
σ2
2e0
S
σ=
2e0mg
S
使金属板离开的条件为:
σ>
2e0mg
S
结束 目录
9-5 在一无限大接地导体平板附近有一 点电荷q,它离板面的距离为 d。求导体表
面上各点的感应电荷面密度σ 。
q
dq
结称位置上放置一带电量为-q的点电荷, 那么由这两个点电荷所形成的电场在板上仍 然为一等势面,即用-q去代替板上的感应电 荷,所产生的场是是一样的。