1、有N 个电荷均为q 的点电荷,以两种方式分布在相同半径的圆周上:一种是无规则地分布,另一种是均匀分布.比较这两种情况下在过圆心O 并垂直于圆平面的z 轴上任一点P (如图所示)的场强与电势,则有A 、场强相等,电势相等.B 、场强不等,电势不等.C 、场强分量E z 相等,电势相等.D 、场强分量E z 相等,电势不等. C 场强是矢量,电势是标量。
因为圆上电荷距离P 点的距离一样,所以在z 轴上的分量也一样。
2、在磁感强度为B的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ,S 边线所在平面的法线方向单位矢量n与B 的夹角为,则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为A 、B r 2π B 、 B r 22πC 、 απsin 2B r -.D 、απcos 2B r -D 根据磁场的高斯定理,通过闭合曲面的磁通量0=⋅=Φ⎰s d B,则απθcos BS cos 2B r s s -=-=Φ-=Φ底3、若空间存在两根无限长直载流导线,空间的磁场分布就不具有简单的对 称性,则该磁场分布A 、不能用安培环路定理来计算.B 、 可以直接用安培环路定理求出.C 、只能用毕奥-萨伐尔定律求出.D 、可以用安培环路定理和磁感强度的 叠加原理求出.D 任何在流导线的磁场均可由毕奥-萨伐尔定律求出,本题虽然空间的磁场分布就不具有简单的对称性 ,但单根电流产生磁场对称,因此可用安培环路定理求,然后再将所求磁场矢量叠加。
4、如果对某一闭合曲面的电通量为S E d ⋅⎰S=0,以下说法正确的是(A) S 面上的E 必定为零;(B) S 面内的电荷必定为零;OyxzPnBα S(C) 空间电荷的代数和为零;(D) S 面内电荷的代数和为零. D 高斯定理最近本的概念理解 5、以下说法中正确的是(A) 沿着电力线移动负电荷,负电荷的电势能是增加的; (B) 场强弱的地方电位一定低,电位高的地方场强一定强; (C) 等势面上各点的场强大小一定相等;(D) 初速度为零的点电荷, 仅在电场力作用下,总是从高电位处向低电位运动;(E) 场强处处相同的电场中,各点的电位也处处相同.A 基本概念的理解电力线即电场线,点位就是电势。
A 中负电荷沿电场线运动,电场力做正功,由电场力是保守力,知电场力做功等于电势能变化的负值,则电势能减少;B 电势只和电场线的方向有关,与场强大小无关。
C 等势面上电势相等,场强不一定。
D 正电荷是从高电势向低电势运动,负电荷正好相反。
E 场强等于电势梯度的负值,场强相等电势不一定相等。
6、如图10.3所示两个比荷(q/m )相同的带导号电荷的粒子,以不同的初速度v 1和 v 2(v 1>v 2)射入匀强磁场B 中,设T 1 、T 2分别为两粒子作圆周运动的周期,则周期等于 由qB mT qB mv R R mv qvB π2/2=⇒=⇒=,则周期可求,周期比为1:17、电流I 由长直导线1 沿垂直bc 边方向经a 点流入一电阻均匀分布的正三角形线框,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12.4),若载流直导线1、2和三角形框在框中心O 点产生的磁感应强度分别用B 1 、B 2和B 3 表示,则O 点的磁感应强度大小 - ○○ + × × × ×× × × ×× × × ×× × × × v 1v 2Bq 1 q 2 图10.312O a b cII图12.4正三角形线框的电阻均匀分布,相当于两电阻并联,则I I I acb ab 322==O 在1、2两线的延长线上,则磁感应强度为0,)65cos 6(cos 40πππμ-=r I B ab ab ,方向朝外,)65cos 6(cos 40πππμ-==r I B B acb cb ac ,方向朝里,故总磁场等于08、磁场中某点处的磁感应强度B =0.40i -0.20j (T), 一电子以速度v =0.50×106i +1.0×106j (m/s)通过该点,则作用于该电子上的磁场力F =k e B v q F 6105.0⨯-=⨯=8、如图11.6所示,在真空中有一半径为a 的3/4园弧形的导线,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,则该圆弧载流导线bc 所受的磁力大小为 .将bc 连接组成一个回路,则匀强磁场中回路与磁场垂直,受到的合力为0,则 磁场B 中,且B 与导线所在平面垂直,则该圆弧载流导线bc 所受的磁力大小等于直线cb 段电流受力,则BIa BIL F 2== 9、如图13.5所示,真空中有两圆形电流I 1 和I 2 和三个环路L 1 L 2 L 3,则安培环路定律的表达式为lB d 1⋅⎰L = 10I μ- ,lB d 2⋅⎰L =)(210I I +μ ,l B d 3⋅⎰L = 0 .安培环路定理理解,正电流的方向与回路满足右手螺旋关系10、a 、b 为电场中的两点,如果把q=2×10-8库的正点荷从点a 移到b 点,q 的电势能减少了4×10-7焦,那么在这个过程中,电场力做功为 4×10-7 焦;a 、b 两点的电势差是 2×105 伏。
电场力做功等于电势能变化的负值,电势能减小,电场力做正功。
× × × × × ×× × × × × × × × × × × ×× × × × × ×× × × × × × × × × × × ×· I B bc aa 图11.6I 1I 2L 1L 2 L 3 图13.5·P Ixyz图13.6q W U ab ab =11、如图所示,在A ,B 两点处放有电量分别为q +,q -的点电荷,AB 间距离为2R ,现将另一正试验点电荷0q 从O 点经过半圆弧移到C 点,求:移动过程中电场力作的功(无穷远为电势零点)。
00000()[0()]66oc oc o c qq q W q U q V V q RR πεπε==-=--=12、电量都是q 的三个点电荷,分别放在正三角形的三个顶点.正三角形的边长是a 。
试问:在这三角形的中心放一个什么样的电荷,就可以使这四个电荷都达到平衡?如图所示,以A 处点电荷为研究对象,由力平衡知:q '为负电荷20220)33(π4130cos π412a q q a q '=︒εε解得 q q 33-=' 13、电荷为q +和2q -的两个点电荷分别置于11x m =和11x m -=-处。
一试探电荷置于x 轴上何处,它受到的合力等于零? 做法同上,答案322+14、一根长为L 的细棒,弯成半圆形,其上均匀带电,电荷线密度为λ+,试求在圆心O 点的电势。
15、如图所示,在A ,B 两点处放有电量分别为q +,q -的点电荷,AB 间距离为2R ,现将另一正试验点电荷0q 从O 点经过半圆弧移到C 点,求:移动过程中电场力作的功(无穷远为电势零点)。
同11题16、一段导线先弯成图(a )所示形状,然后将同样长的导线再弯成图(b )所示形状。
在导线通以电流I 后,求两个图形中P 点的磁感应强度(a )17、一无限长载流直导线,通有电流I ,弯成如图形状.设各线段皆在纸面内,则P 点磁感强度B的大小为________________相当于两个半无限长的载流导线产生磁场,距离分别为a 和2a ,038IB aμπ=18、质子m 1和电子m 2以相同的速度垂直飞入磁感强度为B的匀强磁场中,试求质子轨道半径R 1与电子轨道半径R 2的比值 .洛伦兹力的大小 B q f v =PaI aI d 1d2l(2)计算题对质子: 1211/R m B q v v = 对电子: 2222/R m B q v v = ∵ 21q q = ∴ 2121//m m R R =19、如图,载流长直导线的电流为I ,求通过图中矩形面积的磁通量.20、将一“无限长”带电细线弯成图示形状,设电荷均匀分布,电荷线密度为λ,四分之一圆弧A B 半径为R ,试求圆心O 点的场强。
在O 点建立坐标系如图所示. 半无限长直线A ∞在O 点产生的场强:()j i RE-π=014ελ半无限长直线B ∞在O 点产生的场强:()j i RE+-π=024ελ四分之一圆弧段在O 点产生的场强:()j i RE +π=034ελ由场强叠加原理,O 点合场强为:()j i RE E E E+π=++=03214ελ21、均匀带电直线长为L ,电荷线密度为+λ,以导线中点O 为球心 、R 为半径(R>L )作一球面,如图所示,则通过该球面的电场强度通量为 0lελ ,带电直线延长线与球面交点P 处的电场强度的大O BA∞∞yx3E 2E1E小为220lR 41l -πελ 。
第一问高斯定理的概念理解,第二问节分的方法求场强,做法同第五章作业的第9题 22、两个同心簿金属球壳,半径分别为RR R R 1221和(),>若分别带上电量为q q 12和的电荷,则两者的电势分别为U U 12和(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 2U 。
两个同心金属球壳开始时由于静电感应,内球壳的电量分布在外表面,外球壳的内表面带电1q -,外表面带电12q q +;如果将两球壳相连接,则电荷完全分布在大球壳的外表面,因为,如图为放大后的球壳连接图,因为所取的高斯面在金属球壳里面,每一点的场强均为0,所以通量为0,所以里面电荷的代数和为零,因此,总电荷12q q +全部分布在大球壳的外表面,因此连接前后大球壳外表面带点没变,所以用导线将两球壳连接后它们的电势为2U 。
23、一平板电容器充电后切断电源,若改变两极板间的距离,则下述物理量中哪个保持不变?电容; 两极板间的场强;两极板间的电势差。
平板电容器的电容0SC dε=,电容的变化与接不接电源无关。
改变间距d ,则电容改变。
因为切断电源,所以电荷无法流出,故电量Q 不变,两极板间的场强相当于两带异号电荷的无限大平板的场强,电量不变,场强不变。