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清华大学《大学物理》习题库试题及答案力热电三合一版

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6.5166:一均匀带电直线长为d,电荷线密度为??,以导线中点O为球心,R为半径(R>d)作一球面,如图所示,则通过该球面的电 S 场强度通量为__________________.带电直 R 线的延长线与球面交点P处的电场强度的 q2 O ??P q1 q3 大小为______,方向_______________。 d q4 7.1499:点电荷q1、q2、q3和q4在真

空中的分布如图所示。图中S为闭合曲面,

???5166图 1499图 EdSS则通过该闭合曲面的电场强度通量=____________,式中的E是点电荷 ________

在闭合曲面上任一点产生的场强的矢量和。

????EE8.1603:一面积为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?(

???2),则通过该平面的电场强度通量的数值?e=____________________。

?9.5426:电荷分别为q1和q2的两个点电荷单独在空间各点产生的静电场强分别为E1和????E2,空间各点总场强为E=E1+E2。现在作一封闭曲面S,如图所示, ???E1?dS=_________,

则以下两式分别给出通过S的电场强度通量:

???E?dS=_______________。

q1 q2 10.1176:真空中,有一均匀带电细圆环,电荷线密度为?,

S ) 其圆心处的电场强度E0=____________,电势U0=______________。(选无穷远处电势为零-8 542611.1215:如图所示,两同心带电球面,内球面半径为r1=5 cm,带电荷q1=3×10图 C;

8 q2 外球面半径为r2=20 cm,带电荷q2=-6×10C,

q2 设无穷远处电势为零,则空间另一电势为零的球

q1 面半径r= __________________。

r1 O q1 q3 12.1382:电荷分别为q1,q2,q3的三个点

r2 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

b 的电势U=___________。

1215图 ?,设无穷远处为电势零点,1382图 13.1407:一半径为R的均匀带电圆盘,电荷面密度为 则圆盘中心O点的电势U=________________。

14.1518:一平行板电容器,极板面积为S,相距为d. 若B板接地,且保持A板的电势UA=U0不变。如图,把一块面积相同的带有电荷为Q的导体薄板C平 行地插入两板中间,则导体薄板C的电势UC=______________。 U0 A d/2 15.1589:一半径为R的均匀带电球面,带有电荷Q。若设 Q U C C该球面上电势为零,则球面内各点电势U=____________。

d/2 16.1592:一半径为R的均匀带电球面,其电荷面密度为?。

B 若规定无穷远处为电势零点,则该球面上的电势U=_______。

17.1041:在点电荷q的电场中,把一个-1.0×10-9 C的电荷,从无限远处(设无限远处电势为零)移到离该点电荷距离0.1 m处,克服电场力作功1.8×10-5 J,则该点电荷q=_________。

18.1078:如图所示。试验电荷q,在点电荷+Q产生的电场中,沿半径为R的整个圆弧的3/4圆弧轨道由a点移到d点的过程中电场力作功为_____;从d点移到无穷远处的过

程中,电场力作功为_______。 a C

q0 ra

+Q R R d ∞ +q -q q D q A B O rb 19.1079:图示1079BCD图是以O点为圆心,以R为半径的半圆弧,在A点有一电荷为+q b a 1313图 1078图

的点电荷,O点有一电荷为-q的点电荷。线段BA?R。现将一单位正电荷从B点沿半圆弧轨道BCD移到D点,则电场力所作的功为______________________。

20.1313:如图所示,在电荷为q的点电荷的静电场中,将一电荷为q0的试验电荷从a点经任意路径移动到b点,电场力所作的功A=______________。

?21.1438:如图所示,在场强为E的均匀电场中,A、B两点间距离为d。AB连线方向

???E?dl与E方向一致。从A点经任意路径到B点的场强线积分?AB=_____________。

? Q

E a

Q r1 r2 R b O O R 22.1507:如图所示,在半径为R的球壳上均匀带有电荷Q,将一个点电荷q(q<

5167图 1438图 1507图 23.5167:真空中有一半径为R的半圆细环,均匀带电Q,如图所示。设无穷远处为 O点处的电势U=_____________电势零点,则圆心,若将一带电量为q的点电荷从无穷远

处移到圆心O点,则电场力做功A=________________________。

24.1508:如图所示,在点电荷+q和-q产生的电场中,将一点电荷+q0沿箭头所示路径由a点移至b点,则外力作功A_________________。

25.1242:一半径为R的均匀带电细圆环,带有电荷Q,水平放置。在圆环轴线的上方离圆心R处,有一质量为m、带电荷为q的小球。当小球从静止下落到圆心位置时,它

的速度为v?__________。 b m、q R 26.1371:已知一平行板电容器,极板面

积为S,两板间隔为d,其中充满空气。当两

l +q0 R O 极板上加电压U时,忽略边缘效应,两极板

-q 间的相互作用力F=_____________。 +q a 1242图 ?p27.1450:一电矩为的电偶极子在场强 l/2 l/2 l ???? p?EEF1508图= ______,为的均匀电场中,与间的夹角为,则它所受的电场力力矩的大小M

=_____。

28.1613:一质量为m,电荷为q的粒子,从电势为UA的A点,在电场力作用下运动到电势为UB的B点。若粒子到达B点时的速率为vB,则它在A点时的速率vA=____________。

29.1116:一空气平行板电容器,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' =____________ 。

30.1152: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B A

缘效应。当B板不接地时,两板间电势差UAB =____;

?S S B板接地时两板间电势差UAB?_______。

31.1175:如图所示,将一负电荷从无穷远处移到

d 一个不带电的导体附近,则导体内的电场强度_______,

1175图

导体的电势______________。(填增大、不变、减小)

1152图

32.1330:一金属球壳的内、外半径分别为R1和R2,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?=______________

33.1486:一任意形状的带电导体,其电荷面密度分布为?(x,y,z),则在导体表面外附近任意点处的电场强度的大小E(x,y,z)=________,其方向____________________。

34.1644:在一个带正电荷的金属球附近,放一个带正电的点电荷q0,测得q0所受的力为F,则F / q0的值一定______于不放q0时该点原有的场强大小。(填大、等、小)

A A B 35.5108: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____。

36.5119:如图所示,A、B为靠得很近的两块平行的大金 S O d a 5108图 5119图

属平板,两板的面积均为S,板间的距离为d。今使A板带电荷 qA,B板带电荷qB,且qA > qB。则A板的靠近B的一侧所带电 荷为_________;两板间电势差U =____________。

37.1104:在相对介电常量为?r的各向同性的电介质中,电位移矢量与场强之间的关系是___。

38.1105:半径为R1和R2的两个同轴金属圆筒,其间充满着相对介电常量为?r的均匀介质。设两筒上单位长度带有的电荷分别为??和??,则介质中离轴线的距离为r处的电位移矢量的大小D =____________,电场强度的大小E =____________。

39.1207:一平行板电容器,充电后切断电源,然后使两极板间充满相对介电常量为?r的各向同性均匀电介质。此时两极板间的电场强度是原来的______倍;电场能量是原来的_______倍。

40.1390:一个半径为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?r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 =_________。

41.1629:一个带电荷q、半径为R的金属球壳,壳内是真空,壳外是介电常量为?的无限大各向同性均匀电介质,则此球壳的电势U =________________。

42.1631:两个点电荷在真空中相距d1 = 7 cm时的相互作用力与在煤油中相距d2 = 5cm时的相互作用力相等,则煤油的相对介电常量?r =_______________。 C1 A C2 43.1465:如图所示,电容C1、C2、C3已知,电容C可调, 当调节到A、B两点电势相等时,电容C =_____________。

C3 B C 44.5106:一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)

45.1220:一空气电容器充电后切断电源,电容器储能W0,若此时在极板间灌入相对1465图 介电常量为?r的煤油,则电容器储能变为W0的____________倍。如果灌煤油时电容器一直 与电源相连接,则电容器储能将是W0的____________倍。 三、计算题

1.1009:一个细玻璃棒被弯成半径为R的半圆形,沿其上半部分均匀分布有电荷+Q,沿其下半部分均匀分布有电荷-Q,如图所示。试求圆心O处的电场强度。 y

? z +O Q ? R E R a y x 1096图 O O -Q R y ??R ?? +Q, x 2.1010:一个细玻璃棒被弯成半径为R的半圆形,沿其上半部分均匀分布有电荷 x O 沿其下半部分均匀分布有电荷-Q,如图所示。试求圆心O处的电场强度。 1012图

1010图 1009图

???0cos???,式中? 为半径R3.1012:一“无限长”圆柱面,其电荷面密度为:

与x轴所夹的角,试求圆柱轴线上一点的场强。

4.1096:如图所示,一电荷面密度为?的“无限大”平面,在距离平面a处的一点的场强大小的一半是由平面上的一个半径为R的圆面积范围内的 电荷所产生的。试求该圆半径的大小。 A ∞

?5.1190:电荷线密度为的“无限长”均匀带电细线,弯 成图示形状。若半圆弧AB的半径为R,试求圆心O点的场强。

6.1262: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。 B 1190图

7.1264:一半径为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

R O

场强度。

8.1373:一半径为R的带电球体,其电荷体密度分布为:??Ar(r?R),

??0(r?R),A为一常量。试求球体内外的场强分布。

??9.1374:一半径为R的带电球体,其电荷体密度分布为:

qrπR4 (r≤R) (q为一

正的常量),??0(r?R)。试求:(1) 带电球体的总电荷;(2) 球内、外各点的电场强度;(3) 球内、外各点的电势。

10.1503:如图所示,一厚为b的“无限大”带电平板,其电荷体密度分布为:??kx (0≤x≤b ),式中k为一正的常量。求:(1) 平板外两侧任一点P1和P2处的电场强度大小;(2) 平板内任一点P处的电场强度;(3) 场强为零的点在何处?

11.1180:一“无限大”平面,中部有一半径为R的圆孔,设平面上均匀带电,电荷面密度为?。如图所示,试求通过小孔中心O并与平面垂直的直线上各点的场强和电势(选O点的电势为零)。 ??

R1 R P1 P P2 O O x O x R2

?,球层内表面半径为R,b 12.1519:图示为一个均匀带电的球层,其电荷体密度为1519图 1

1180图 1053图 外表面半径为R2。设无穷远处为电势零点,求空腔内任一点的电势。

13.1597:电荷q均匀分布在长为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)。

a a a 14.1380:真空中一均匀带电细直杆,长度为2a,总电荷

为+Q,沿Ox轴固定放置(如图)。一运动粒子质量为m、带有

C x O 电荷+q,在经过x轴上的C点时,速率为v。试求:(1) 粒子 1597图 在经过C点时,它与带电杆之间的相互作用电势能(设无穷远处为电势零点);(2) 粒子在电场力作用下运动到无穷远处的速率v? (设v?远小于光速)。 L P 15.5093:电荷Q (Q>0) 均匀分布在长为L的细棒上,在细

q 棒的延长线上距细棒中心O距离为a的P点处放一电荷为q(q>0) +Q O a 的点电荷,求带电细棒对该点电荷的静电力。

1380图

16.5246:如图所示,一个半径为R的均匀带电圆板,其电荷面密度为?(>0),今有

一质量为m,电荷为-q的粒子(q>0)沿圆板轴线(x轴)方 ?R 向向圆板运动,已知在距圆心O(也是x轴原点) vr a -q 0 为b的位置上时,粒子的速度为v0,求粒子击中圆 x Q q O b O 板时的速度(设圆板带电的均匀性始终不变)。 ? 17.1651: 如图所示,一内半径为a、外半径 b 为b的金属球壳,带有电荷Q,在球壳空腔内距离球 1651图 心r处有一点电荷q。设无限远处为电势零点,试求:(1) 球壳内外表面上的电荷。(2) 球心5264图 O点处,由球壳内表面上电荷产生的电势。(3) 球心O点处的总电势。

一、选择题

1.1003:C;2.1405:C;3.1551:B;4.1558:D;5.1035:D;6.1056:D; 7.1255:B;8.1370:C;9.1432:A;10.1434:D;11.1490:D;12.1492:A 13.1494:A;14.5083:A;15.5084:D;16.5272:A;17.1016:C;18.1017:A;

19.1087:B;20.1267:C;21.1417:C;22.1484:B;23.1516:C;24.1582:

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