中国石油大学09-10大物下册期中题目和答案

09-10学年大学物理下期中考试题目解答1、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x轴上的一点，坐标为(x，0)．当xa时，该点场强的大小为：(A)(B)(C)(D)Ox-a-q+q+axP(x,0)yx4q030xqa30x2qa20x4q√][220)ax(q)ax(q41E2220)ax(xaq30xqa2、图示为一具有球对称性分布的静电场的E~r关系曲线．请指出该静电场是由下列哪种带电体产生的．(选球心O处为坐标原点)(A)半径为R的均匀带电球面．(B)半径为R的均匀带电球体．(C)半径为R、电荷体密度r＝Ar(A为常数）的非均匀带电球体．(D)半径为R、电荷体密度r＝A/r(A为常数)的非均匀带电球体．ORrEE∝1/r2√3、在点电荷+q的电场中若取图中P点为电势零点，则M点的电势为][8)(4)(8)(4)(0000aqDaqCaqBaqA+qPMaaD4、两块面积均为S的金属平板A和B彼此平行放置，板间距离为d(d远小于板的线度)，设A板带有电荷q1，B板带有电荷q2，则AB两板间的电势差UAB为(A)(B)(C)(D)dS2qq021dS4qq021dS2qq021dS4qq021dBASSq1q2√5、如图所示，在真空中半径分别为R和2R的两个同心球面，其上分别均匀地带有电荷+q和-3q．今将一电荷为+Ｑ的带电粒子从内球面处由静止释放，则该粒子到达外球面时的动能为：-3q＋qQR2R(A)(B)(C)(D)R4Qq0R8Qq0R8Qq30R2Qq06、一个大平行板电容器水平放置，两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质，另一半为空气，如图．当两极板带上恒定的等量异号电荷时，有一个质量为m、带电荷为+q的质点，在极板间的空气区域中处于平衡．此后，若把电介质抽去，则该质点+qm+Q-Q(A)保持不动．(B)向上运动．(C)向下运动．(D)是否运动不能确定．√√7、一平行板电容器充电后仍与电源连接，若用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大，则极板上的电荷Q、电场强度的大小E和电场能量W将发生如下变化(A)Q增大，E增大，W增大．(B)Q减小，E减小，W减小．(C)Q增大，E减小，W增大．(D)Q增大，E增大，W减小．8、在磁感强度为BS边线所在平面的法线方向单位矢量与的夹角为a，的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，nB则通过半球面S的磁通量(取弯面向外为正)为nBSA)πR2B.B)2πR2B.C)-πR2Bsinθ.D)-πR2Bcosθ.√√9、如图，在一固定的载流大平板附近有一载流小线框能自由转动或平动．线框平面与大平板垂直．大平板的电流与线框中电流方向如图所示，则通电线框的运动情况对着从大平板看是：I1I2(A)靠近大平板．(B)顺时针转动．(C)逆时针转动．(D)离开大平板向外运动．10、如图所示的一细螺绕环，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的大小B为1.0T，则可求得铁环的相对磁导率为：(真空磁导率μ0=4π×10-7T·m·A-1)(A)7.96×102(B)3.98×102(C)1.99×102(D)63.3√√11、图示BCD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的点电荷，O点有一电荷为－q的点电荷．线段RBA．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____________________+qA-qBODCR12、图中所示以O为心的各圆弧为静电场的等势（位）线图，已知U1＜U2＜U3，在图上画出a、b两点的电场强度的方向，并比较它们的大小．Ea________Eb(填＜、＝、＞)．R6q0＝bEOU1U2U3abaE13、空气的击穿电场强度为2×106V·m-1，直径为0.10m的导体球在空气中时最多能带的电荷为______________．(真空介电常量ε0=8.85×10-12C2·N-1·m-2)14、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εr的均匀介质．设两筒上单位长度带有的电荷分别为+l和-l，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=____________．5.6×10-7Cr2r2r015、在半经为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′点的磁感强度的大小为__________．aRrOO′I16、在真空中，电流I由长直导线1沿垂直bc边方向经a点流入一由电阻均匀的导线构成的正三角形线框，再由b点沿平行ac边方向流出，经长直导线2返回电源(如图)．三角形框每边长为l，则在该正三角框中心O点处磁感强度的大小B=___________．bacIIO12e)rR(2Ia220lπ4I3017、半径为R的空心载流无限长螺线管，单位长度有n匝线圈，导线中电流为I．今在螺线管中部以与轴成a角的方向发射一个质量为m，电荷为q的粒子(如图)．则该粒子初速v0必须小于或等于，才能保证它不与螺线管壁相撞．qI0v18、电子在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中沿圆周运动，电子运动形成的等效圆电流强度I=_____________．(电子电荷e=1.60×10-19C，电子质量m=9.11×10-31kg)sinm2nIqR04.48×10-10AOxyIIzP19、两根无限长直导线互相垂直地放着，相距d=2.0×102m，其中一根导线与z轴重合，另一根导线与x轴平行且在Oxy平面内．设两导线中皆通过I=10A的电流，则在y轴上离两根导线等距的点P处的磁感强度的大小为B=________________．(0=4×10-7N·A-2)20、在一个带负电荷的金属球附近，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)2.82×10-8T大21、一半径为R的带电球体，其电荷体密度分布为r=Ar(r≤R)，r=0(r＞R)A为一常量．试求球体内外的场强分布．解：在球内取半径为r、厚为dr的薄球壳，rdr4ArVdqd2403d4ArrArdVqrV(r≤R)以该球面为高斯面，按高斯定理有0421/Arr4E0214/ArE(r≤R)同理在球体外作一半径为r的同心高斯球面，0422/4ARrE2042r4/ARE(rR)方向沿径向，A0时向外，A0时向里Rr)(rrd22、如图所示，半径为R的均匀带电球面，带有电荷q．沿某一半径方向上有一均匀带电细线，电荷线密度为l，长度为l，细线左端离球心距离为r0．设球和线上的电荷分布不受相互作用影响，试求细线所受球面电荷的电场力和细线在该电场中的电势能(设无穷远处的电势为零)．r0lqRO解：设x轴沿细线方向，原点在球心处，在x处取线元dx，其上电荷为xdqd线元在带电球面的电场中所受电场力为：20x4dxqdF方向沿x正方向．lrrlqxxqFlrr000204d400整个细线所受电场力为：ORxr0r0+ldxxORxr0r0+ldxx电荷元在球面电荷电场中具有电势能：x4dxq)x(UqddW0整个线电荷在电场中具有电势能：000lrr0rlrln4qxxd4qW0023、一无限长圆柱形铜导体(磁导率0)，半径为R，通有均匀分布的电流I．今取一矩形平面S(长为1m，宽为2R)，位置如右图中画斜线部分所示，求通过该矩形平面的磁通量．IS2R1m解：在圆柱体内部与导体中心轴线相距为r处的磁感强度的大小，由安培环路定理：)Rr(rR2IB20穿过导体内画斜线部分平面的磁通为SdBSdB1rdrR2IR0204I0在圆形导体外，与导体中心轴线相距r处的磁感强度大小为)Rr(r2IB0IS2R1m穿过导体外画斜线部分平面的磁通量SdBSdB1rdr2IR2R02ln2I0穿过整个矩形平面的磁通量214I02ln2I024、（本题10分）（2471）如图所示，载有电流I1和I2的长直导线ab和cd相互平行，相距为3r，今有载有电流I3的导线MN=r，水平放置，且其两端MN分别与I1、I2的距离都是r，ab、cd和MN共面，求导线MN所受的磁力大小和方向．MrrracbdNI1I2I3)(210xrIB)2(220xrI解：导线MN上距M为x处的磁感强度大小为：MN上电流元I3dx所受磁力：xBIFdd3)(2[103xrIIxxrId])2(210xxd]2ln2ln[22130III2ln)(22130III12IIF若，则的方向向下12IIF，则的方向向上rxxrIxrIIF020103d])2(2)(2[rxxrII0130d[2]d202rxxrIMrrracbdNI1I2I3xxd