静电场一作业中的问题.ppt
静电场一作业中的 问题,一.选择题:,3. 高斯定理,高斯定理推导过程中考虑过对称性吗？,(A)适用于任何静电场. (B)只适用于具有球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场. (C)只适用于虽然不具有(B)中所述的对称性、但可以找到合适的高斯面的静电场.,4. 有两个点电荷电量都是+q, 相距为2a.今以左边的点电荷所在处为球心,以a为半径作一球形高斯面.在球面上取两块相等的小面积S1和S2其位置如图所示.设通过S1和S2的电场强度通量分别为1和2,通过整个球面的电场强度通量为S,则,通过整个球面的电场强度通量为,通过S1面的通量为两个电荷产生的通量之和，这两个通量符号相反。通过S2面的通量为两个电荷产生的通量之和，这两个通量符号相同，且都为正值，则,二.填空题:,两个平行的“无限大”均匀带电平面,其电荷面密度分别为 +和+ ,如图所示,则A、B、C三个区域的电场强度分别为,电场强度正方向,B,A,C,+,+,1. 真空中一高 h 等于 20 cm ,底面半径 R = 10cm 的圆锥体, 在其顶点与底面中心连线的中点上置一 q 10-5 C 的点电荷,求通过该圆锥体侧面的电场强度通量.( 0 = 8.85×10-12 N -1 m -2 ),则通过圆锥侧面的电场强度通量就等于对整个球面的通量减去通过圆锥底面所截球冠的通量 .,以为圆心、为 半径作球面。,三.计算题:,r,由几何关系,h,3. 图示一厚度为d 的“无限大“均匀带电平面,电荷密度为,试求板内外的场强分布.并画出场强在x轴的投影值随坐标变化的图线,即Ex-x图线.(设原点在带电平板的中央平面上,ox轴垂直于平板),x,板外：,原点左边E为负，右边为正,x,板内：,静电场二作业中的 问题,一.选择题:,2. 半径为 r 的均匀带电球面 1，带电量为 q ；其外有同心的半径为 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: ,r,R,q,Q,E2,与外球壳带电量无关！,二.填空题:,如图所示，一等边三角形边长为a，三个顶点上分别放置着电量为q,2q,3q的三个正点电荷。设无穷远处为电势零点，则三角形中心处O的电势,a,q,3q,2q,O,r,3 把一个均匀带电量为 +Q 的球形肥皂泡由半径 r1 吹到半径 r2 ，则半径为 R ( r1 R r2 )的高斯球面上任一点的场强大小 E 由_变为_；电势 U 由_变为_。（选无穷远处为电势零点）。,吹前,r1,+Q,高斯球面,吹后,r2,高斯球面,吹后,r2,高斯球面,+Q,E2,E1,R,4. 一均匀静电场，电场强度 V/ m，则点a (3, 2)和点 b (1, 0)之间电势差U=_（X,Y以米计）。,三、计算题,1 区,1正电荷均匀分布在半径为R的球形体积中（如图），电荷体密度为，求球内a点和球外b点的电势差。,1,2,2区,R是变量! 不是固定值!,2. 电荷密度分别为 +和 -的两块“无限大”均匀带电平行平面分别与X轴垂直相交于X1=a, X2=-a 两点。设坐标原点O处电势为零，试求空间的电势分布表示式并画出其曲线。,2,1,3,不为0!,静电场三作业中的 问题,一.选择题:,总能量=内区能量+外区能量,未连接前：有内区能量和外区能量,1. 一球形导体，带电量q，置于一任意形状的空腔导体中。当用导线将两者连接后，则与未连接前相比，系统静电场能将:,连接后：内区能量为0，外区能量未变,连接后总能量减少,3. A、B为两导体大平板，面积均为S，平行放置，如图所示。A 板带电荷+Q1，B 板带电荷+Q2 ，如果使 B 板接地，则 AB间电场强度 E 的大小为,B,A,2,+Q1,-2,+Q2,1,考察 A 板中的一点（电场强度向下为正）,设电荷分布如图所示,二、填空题：,1.一平行板电容器，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电量为 Q 的导体薄板 C 平行的插入两板中间，则导体薄板的电势 UC= _.,A,B,C,1,2,Q,-1,-2,1 + 2 = Q / S,I,II,UA= U0 = E2 d / 2 E1 d / 2,UC = E2 d / 2,插入后电压不变,2. 将平行板电容器接在电源上，用相对介电常数为 r ，厚度为板间距离一半的均匀介质插入，如图。则极板上的电量为原来的_倍；电容为原来的_倍。,未插入前的电容,3. 一空气平行板电容器，电容为C，两极板间距离为d。充电后，两极板间相互作用力为F，则两极板间的电势差_为，极板上的电荷量大小为 _。,2. A、B、C是三块平面金属板，面积均为S。A、B相距为 d，A、C相距d/2，B、C两板都接地（如图），A板带正电荷 Q，不计边缘效应。 （1）求B板和C板上的感应电荷 QB、QC及A板的电势 UA ； （2）若在A、B间充以相对介电常数为 r 的均匀电介质，再求B板和C板上的感应电荷Q´B、Q ´ C 、及A板的电势U´A 。,d,d/2,q1,q2,主要问题是感应电荷有负号！,A,C,B,三、计算题：,3. 长为 L 的两个同轴的圆柱面，半径分别为阿 a 及 b ，且， Lb，这两个圆柱面带有等值异号电荷 Q，两圆柱面间充满介电常数为的电介质。求： . 在一个半径为 r ( a r b ) 厚度 dr 为的圆柱壳中任一点的能量密度 w 是多少？ . 这柱壳中的能量 dW 是多少？ . 电介质中总能量 W 是多少？ . 从电介质总能量求圆柱形电容器的电容 C。,a,b,r,dr,L,主要问题介电常数！,磁场一作业中 的问题,二、填空题,1 已知两长直细导线 A、B，通有电流，IA = 1A， IB = 2A电流流向和放置位置如图所示，设IA和IB在 P 点产生的磁感应强度大小分别为BA和BB ，则BA与BB之比为 。此时P点处磁感应强度与x轴的夹角为 。,x,1 m,2 m,IA,IB,BB,BA,B,4 在半径为 R 的长直金属圆柱体内部挖去一个半径为 r 的长直圆柱体,两圆柱体轴线平行，其间距为 a , 如图.今在此导体上通以电流 I ，电流在截面上均匀分布，则空心部分轴线上o'点的磁感应强度的大小为 。,R,r,a,o',o,I,设空心圆柱体中有同电流密度的正反向电流,空心圆柱体中反向电流产生的,正电流和空心外电流产生的,三、计算题：,1 有一条载有电流 I 的导线弯成如图示 abcda 形状,其中 ab、cd 是直线段，其余为圆弧。两段圆弧的长度和半径分别为 l1 、R1和 l2 、R2,且两段圆弧共心。求圆心O处的磁感应强度。,l1 产生的（圆弧）,l2 产生的（圆弧）,ab 产生的（有限直线）,起点,注意大弧线是2!,四、改错题： 有人作如下推理:“如果一封闭曲面上的磁感应强度 B 大小处处相等,则根据磁学中的高斯定理 ,可得到 又因为S0,故可推知必有B0.“这个推理正确吗?如有错误,请说明错在哪里.,可得出：,或,五. 问答题： 1.从毕奥萨伐尔定律能导出无限长直电流的磁场公式,当考察点无限接近导线时(a0),则B,这是没有物理意义的,请解释.,当a0时，直电流模型不成立，必须根据电流的实际情况进行处理。,毕奥萨伐尔定律是实验定律，在adl 情况下成立。,磁场二作业中的问题,4. 一张气泡室照片表明,质子的运动轨迹是一半径为 10 cm的圆弧,运动轨迹平面与磁感应强度大小为 0.3 Wb/m2磁场垂直。该质子动能的数量级为 .,一. 选择题,二、填空题：,2. 氢原子中，电子绕原子核沿半径为 r 的圆周运动，它等效于一个圆形电流，如果外加一个磁感应强度为 B 的磁场，其磁力线与轨道平面平行，那么这个圆电流所受的磁力矩的大小 M = 。(设电子质量为 m ,电子电量的绝对值为 e )。,B,r,电磁场一作业中的 问题,一.选择题:,2 一个电阻为 R，自感系数为 L 的线圈，将它接在一个电动势为 (t) 的交流电源上，设线圈的自感电动势为 L，则流过线圈的电流为：,L不应取 -L,二.填空题:,3 一半径 R=10cm 的圆形闭合导线回路置于均匀磁场 B (B = 0.80 T )中, B与回路平面正交. 若圆形回路的半径从 t=0 开始以恒定的速率 dr/dt=-80cm/s 收缩, 则在这 t=0 时刻,闭合回路中的感应电动势大小为 ;如果要求感应电动势保持这一数值,则闭合回路面积应以 ds/dt= 的恒定速率收缩.,r,注意单位,4.在一个中空的圆柱面上紧密地绕有两个完全相同的线圆aa和bb(如图).已知每个线圈的自感系数都等于0.05H.若a、b两端相接,a、b接入电路,则整个线圈的自感L= ;若a、b两端相连,a 、b接入电路,则整个线圈的自感L= ;若a、b相连,又a 、b相连,再以此两端接入电路,则整个线圈的自感 L= ;,同向：两线圈相当一个 2N 匝的线圈，由 ,L = 0.2 H,反向：两线圈相当一个 0 匝的线圈，L = 0,a、b两端相接,a、b接入电路,a、b 两端相连,a 、b接入电路,a、b相连,又a 、b相连:两线圈相当一个 N 匝的线圈,L = 0.05 H,2 如图,真空中一长直导线通有电流 (式中 I0、为常量, t 为时间),有一带滑动边的矩形导线框与长直导线平行共面,二者相距 a, 矩形线框的滑动边与长直导线垂直,它的长度为b,并且以匀速 (方向平行长直导线)滑动.若忽略线框中的自感电动势.并设开始时滑动边与对边重合,试求任意时刻 t 在矩形线框内的感应电动势t.,t-1 0 时， 0，电动势方向为顺时针方向,设电动势方向为顺时针方向,3有一很长的长方的 U 形导轨,与水平面成角,裸导线ab可在导轨上无摩擦地下滑,导轨位于磁感应强度 B 垂直向上的均匀磁场中,如图所示.设导线ab的质量为m,电阻为 R,长度为 l,导轨的电阻略去不计,abcd形成电路,t=0时=0;试求:导线ab下滑的速度与时间t的函数关系.,ab 段电动势（电流）方向由 a-b,受力分析,x 方向,设,电磁场二作业中的 问题,1. 如图所示的一细螺线环,它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成,每厘米绕10匝.当导线中的电流I为2.0A时,测得铁环内的磁感应强度大小B为1.0 T,则可求得铁环的相对磁导率r为 .,一、选择题,对称性,存在的问题（可能）：,1 螺线环内部 H 的计算,2 H 、B 关系,2.如图,平板电容器(忽略边缘效应)充电时,沿环路L1、 L2磁场强度H的环流中,必有 ,选 C,L1,L2,由环路定理,问题转换为比较两出电流,存在的问题（可能）：,1 未理解全电流环路定理,2 位移电流与面积有关,3 最大位移电流等于传导电流,3.电位移矢量的时间变化率,(A) 库仑/米2； (B) 库仑/秒； (C) 安培/米2； (D) 安培·米2。,的单位是 ,(C) 安培/米2,存在的问题（可能）：,1 未理解,含义,2 未理解,含义,4.对位移电流,有以下四种说法,请指出哪一种说法正确? (A) 位移电流是由变化电场产生的； (B) 位移电流是由变化磁场产生的； (C) 位移电流的热效应服从焦耳-楞次定律； (D) 位移电流的磁效应不服从安培环路定律。,(A) 位移电流是由变化电场产生的，对 (B) 位移电流与变化磁场无关，错 (C) 位移电流不产生焦耳热，错 (D) 位移电流的磁效应与传导电流一样，错,存在的问题（可能）：,未理解位移电流的含义,二.填空题:,2. 圆形平行板电容器,从 q = 0 开始充电,试画出充电过程中,极板间某点 P 处电场强度的方向和磁场强度的方向。,P,I,+,-,r,I,+,-,存在的问题（可能）：,1 未理解位移电流的含义,2 图中标识不规范,3 未理解电容器中位移 电流的分布,近代物理一作业 中的问题,二.填空题:,2 一列高速火车以速度u 驶过车站时，停在站台上的观察者观察到固定在站台上相距 1m 的两只机械手在车厢上同时划出两个痕迹，则车厢上的观察者应测出这两个痕迹之间的距离为 .,u,A,B,地S：,地S：,车S：,存在的问题（可能）,（1）利用了长度收缩公式，分析成立的条件,（2）未分清楚S系测S系中机械手距离和S系中刻痕距离,要求掌握长度收缩公式及其成立的条件,3.匀质细棒静止时的质量为m0，长度为L0，当它沿棒长方向作高速的匀速直线运动时，测得它的长为L，那么该棒的运动速度V ，该棒所具有的动能Ek .,存在的问题（可能）,（1）长度收缩公式未掌握,（2）相对论动能公式未掌握,要求掌握相对论动能公式,（3）化简整理出错,三.计算题: 1. 在惯性系k中，有两个事件同时发生在X轴上相距1000 m 的两点，而在另一惯性系k'中(沿X轴方向相对于k系运动)中测得这两个事件发生的地点相距2000 m.求在k'系中测得这两个事件的时间间隔.,已知,存在的问题（可能）,（1）解题分析思路,（2）洛仑兹公式未掌握,符号的物理意义：时序,3.设快速运动的介子的能量约为E3000 MeV，而这种介子在静止时的能量为E0100MeV.若这种介子的固有寿命是02×10-6s，求它运动的距离(真空中的光速C2.9979×108m/s),存在的问题（可能）,（1）解题分析思路,（2）相对论能量公式未掌握,（3）时间膨胀公式未掌握,（4）长度计算公式未掌握,近代物理二作业 中的问题,一.选择题:,1. 若用里德伯恒量 R 表示氢原子光谱的最短波长，则可写成,最短波长最高频率最高能级差,（2）里德伯公式的表达式及各物理量的含义,存在的问题（可能）,（1）正确理解最短波长的含义,10. 在原子的 K 壳层中，电子可能具有的四个量子数(n，l，ml，ms) 是：,l ( 0，1，2，. , n -1 ),ml ( 0，±1， ± 2，. , ± l ),ms ( ½ , -½ ),K 壳层 n = 1,利用四个量子数之间的关系判断,（1）K 对应的 n,（2）各量子数的取值范围,（1）(1，1，0，1/2),（2）(1，0，0，1/2),（3）(2，1，0，-1/2),（4）(1，0，0，-1/2),存在的问题（可能）,二、填空题,2.已知中子的质量是 ，当中子的动能等于温度为 T = 300K 的热平衡中子气体的平均动能时，其德布罗意波长为,存在的问题（可能）：,（1）热平衡时气体平均动能公式,（2）动能与动量的关系,（3）德布罗意波长与动量的关系,
