物理习题答案.doc
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1、物理习题答案第八章8-6 长=15.0cm的直导线AB上均匀地分布着线密度=5.0x10-9Cm-1的正电荷试求:(1)在导线的延长线上与导线B端相距=5.0cm处点的场强;(2)在导线的垂直平分线上与导线中点相距=5.0cm 处点的场强解: 如题8-6图所示(1)在带电直线上取线元,其上电量在点产生场强为 题8-6图用,, 代入得 方向水平向右(2)同理 方向如题8-6图所示由于对称性,即只有分量, 以, ,代入得,方向沿轴正向8-7 一个半径为的均匀带电半圆环,电荷线密度为,求环心处点的场强解: 如8-7图在圆上取题8-7图,它在点产生场强大小为方向沿半径向外则 积分 ,方向沿轴正向题8-
2、16图8-16 如题8-16图所示,在,两点处放有电量分别为+,-的点电荷,间距离为2,现将另一正试验点电荷从点经过半圆弧移到点,求移动过程中电场力作的功解: 如题8-16图示 8-17 如题8-17图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于试求环中心点处的场强和电势解: (1)由于电荷均匀分布与对称性,和段电荷在点产生的场强互相抵消,取则产生点如图,由于对称性,点场强沿轴负方向题8-17图(2) 电荷在点产生电势,以同理产生 半圆环产生 8-22 三个平行金属板,和的面积都是200cm2,和相距4.0mm,与相距2.0 mm,都接地,如题8-22图所示如
3、果使板带正电3.010-7C,略去边缘效应,问板和板上的感应电荷各是多少?以地的电势为零,则板的电势是多少?解: 如题8-22图示,令板左侧面电荷面密度为,右侧面电荷面密度为题8-22图(1) ,即 且 +得 而 (2) 8-34 半径为=2.0cm 的导体球,外套有一同心的导体球壳,壳的内、外半径分别为=4.0cm和=5.0cm,当内球带电荷=3.010-8C时,求:(1)整个电场储存的能量;(2)如果将导体壳接地,计算储存的能量;(3)此电容器的电容值解: 如图,内球带电,外球壳内表面带电,外表面带电题8-34图(1)在和区域在时 时 在区域在区域 总能量 (2)导体壳接地时,只有时, (
4、3)电容器电容 第九章9-8 在真空中,有两根互相平行的无限长直导线和,相距0.1m,通有方向相反的电流,=20A,=10A,如题9-8图所示,两点与导线在同一平面内这两点与导线的距离均为5.0cm试求,两点处的磁感应强度,以及磁感应强度为零的点的位置题9-8图解:如题9-8图所示,方向垂直纸面向里(2)设在外侧距离为处则 解得 9-10 在一半径=1.0cm的无限长半圆柱形金属薄片中,自上而下地有电流=5.0 A通过,电流分布均匀.如题9-10图所示试求圆柱轴线任一点处的磁感应强度 题9-10图解:因为金属片无限长,所以圆柱轴线上任一点的磁感应强度方向都在圆柱截面上,取坐标如题9-10图所示
5、,取宽为的一无限长直电流,在轴上点产生与垂直,大小为 题9-11图 题9-12图9-12 两平行长直导线相距=40cm,每根导线载有电流=20A,如题9-12图所示求:(1)两导线所在平面内与该两导线等距的一点处的磁感应强度;(2)通过图中斜线所示面积的磁通量(=10cm,=25cm) 解:(1) T方向纸面向外(2)取面元9-17 在半径为的长直圆柱形导体内部,与轴线平行地挖成一半径为的长直圆柱形空腔,两轴间距离为,且,横截面如题9-17图所示现在电流I沿导体管流动,电流均匀分布在管的横截面上,而电流方向与管的轴线平行求: (1)圆柱轴线上的磁感应强度的大小;(2)空心部分轴线上的磁感应强度
6、的大小解:空间各点磁场可看作半径为,电流均匀分布在横截面上的圆柱导体和半径为电流均匀分布在横截面上的圆柱导体磁场之和 (1)圆柱轴线上的点的大小:电流产生的,电流产生的磁场 (2)空心部分轴线上点的 大小:电流产生的,电流产生的 9-18图9-18 如题9-18图所示,长直电流附近有一等腰直角三角形线框,通以电流,二者共面求的各边所受的磁力解: 方向垂直向左 方向垂直向下,大小为同理 方向垂直向上,大小 9-20 如题9-20图所示,在长直导线内通以电流=20A,在矩形线圈中通有电流=10 A,与线圈共面,且,都与平行已知=9.0cm,=20.0cm,=1.0 cm,求:(1)导线的磁场对矩形
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