大學(xué)物理第三版第10章部分習(xí)題解答

1、第第10章章部分習(xí)題解答部分習(xí)題解答第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答P368題題10.3.1解解:NrqqF32232032106 . 341NrrqqF3222121012106 . 6411r2r3q1q2qxy32F12FF62.22 如圖所示如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系中在平面直角坐標(biāo)系中,真空中靜真空中靜止的三個(gè)點(diǎn)電荷止的三個(gè)點(diǎn)電荷,其帶電量分別為其帶電量分別為 , , , 試求試求:作用在作用在 上的合力上的合力.Cq711025Cq72100 . 5Cq73100 . 2mr2 . 11mr5 . 022q第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答NFFx3121009. 662.2

2、2cosNFFFy312321006. 162.22sinNFFFyx3221018. 688. 9tan1xyFF2010.4.26第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答P368題題10.3.2解解:mgT30Fxy 兩根長(zhǎng)度都為兩根長(zhǎng)度都為5cm的細(xì)線上端固定在同的細(xì)線上端固定在同一固定點(diǎn)一固定點(diǎn), 每一根細(xì)線的另一端都系著一個(gè)質(zhì)每一根細(xì)線的另一端都系著一個(gè)質(zhì)量為量為0.5g的小球的小球,當(dāng)這兩個(gè)小球帶上等量同號(hào)當(dāng)這兩個(gè)小球帶上等量同號(hào)的電量時(shí)的電量時(shí),每一根細(xì)線與豎直線成每一根細(xì)線與豎直線成 的夾角的夾角,試求試求:每一個(gè)帶電小球所帶的電量是多少每一個(gè)帶電小球所帶的電量是多少?30 小球的

3、受力情況及坐標(biāo)小球的受力情況及坐標(biāo)系如圖系如圖,設(shè)小球所帶電量設(shè)小球所帶電量為為q第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答) 1.(030sin FT)2.(030cosmgT)4.(05. 030sin2mlr)3.(41220rqF而而由由(1)(4)可得可得Cq8108 . 22010.4.26第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答P270題題10.3.19解解: 如圖所示如圖所示,半徑為半徑為R的半圓形帶電玻璃環(huán)的半圓形帶電玻璃環(huán)上半部帶正電上半部帶正電,下半部點(diǎn)負(fù)電下半部點(diǎn)負(fù)電,電荷線密度為電荷線密度為 .試求圓心試求圓心 處的場(chǎng)強(qiáng)處的場(chǎng)強(qiáng).OxyO+-RdEdE 建立如圖所示坐標(biāo)系建立如

4、圖所示坐標(biāo)系,在與在與x軸對(duì)稱(chēng)的位置軸對(duì)稱(chēng)的位置 處處取兩線元取兩線元,所帶電量為所帶電量為Rddldq第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答大小大小RdRRddE020441RdRdEEEyyO02002024sin222010.4.26它們?cè)谒鼈冊(cè)贠點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向如圖點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向如圖第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答P369題題10.3.8(1) 通過(guò)立方體的電通量通過(guò)立方體的電通量;(2) 立方體內(nèi)的總電荷立方體內(nèi)的總電荷.解解: (1) 如圖所示如圖所示,電場(chǎng)強(qiáng)度的分量為電場(chǎng)強(qiáng)度的分量為 , ,其中其中 ,一立方體一立方體的邊長(zhǎng)的邊長(zhǎng)a=10cm,試求試求:21bxEx0zyEE11.8

5、00mCNb212121.05. 10coscosmCNSESExxxxxe第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答0ieq(2) 由高斯定理由高斯定理Cqqei1201029. 9得得2010.4.26第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答P369題題10.3.9 兩無(wú)限大平行平面均勻帶電兩無(wú)限大平行平面均勻帶電,試就下列兩種試就下列兩種情況求電場(chǎng)分布情況求電場(chǎng)分布:(2).21(1)21123x解解: (1) 如圖如圖,規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)方向向右為正規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)方向向右為正00201122E02202012E00201322E022003E123x(2)000222E022001E2010.5.22第第10章

6、部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答 P369題題10.3.10 半徑為半徑為R的無(wú)限長(zhǎng)直圓柱體均勻帶電的無(wú)限長(zhǎng)直圓柱體均勻帶電,體體電荷密度為電荷密度為 .試求試求:場(chǎng)強(qiáng)分布場(chǎng)強(qiáng)分布,并畫(huà)出并畫(huà)出E-r曲曲線線 解解: 帶電圓柱的電場(chǎng)分布具有帶電圓柱的電場(chǎng)分布具有 軸對(duì)稱(chēng)性軸對(duì)稱(chēng)性,取半徑為取半徑為r,高為高為l,以以 帶電圓柱的軸為軸的圓柱面為帶電圓柱的軸為軸的圓柱面為 高斯面高斯面(如圖如圖),則則 (1) 圓柱體內(nèi)圓柱體內(nèi)rRrlR第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答022lrrlE內(nèi)內(nèi)02rE內(nèi)內(nèi)(2) 圓柱體外，圓柱體外，rR022lRrlE外外rE022

7、R外外rEOR2010.4.26移至移至D 點(diǎn)點(diǎn),電場(chǎng)力所作的功電場(chǎng)力所作的功,(2)從從D點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處電點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處電場(chǎng)力所作的功場(chǎng)力所作的功.10. 3.21 如圖已知如圖已知+q 、-q、L, 求求(1)單位正電荷沿單位正電荷沿OCD qqLLLOCABD最簡(jiǎn)單解法：最簡(jiǎn)單解法：靜電力作功與電勢(shì)差關(guān)系靜電力作功與電勢(shì)差關(guān)系0)44(00LqLqUO)(0DOODUUqA10q10-5 靜電場(chǎng)力的功靜電場(chǎng)力的功 電勢(shì)能電勢(shì)能 電勢(shì)差和電勢(shì)電勢(shì)差和電勢(shì)LqLqLqUD0006)434()(DOODUUqA代入公式代入公式LqAOD06同理：同理：)(0UUqWDDLqUD060ULqAD

8、0610qqqLLLOCABD10-5 靜電場(chǎng)力的功靜電場(chǎng)力的功 電勢(shì)能電勢(shì)能 電勢(shì)差和電勢(shì)電勢(shì)差和電勢(shì)第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答 P370題題10.3.22 如圖所示如圖所示,已知已知 , , .現(xiàn)將現(xiàn)將 的點(diǎn)電荷按的點(diǎn)電荷按以下方式移動(dòng)以下方式移動(dòng),試求電場(chǎng)力所做的功試求電場(chǎng)力所做的功: (1) 從從A點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)點(diǎn); (2) 從從C點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)點(diǎn); (3) 從從D點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)點(diǎn).cmr6cma8Cq81103Cq82103Cq901022qrABCD1q2/a2/a第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答 VarqrqUA3220201108 . 144解解

9、:由電勢(shì)疊加原理得由電勢(shì)疊加原理得同理得同理得VUC30808108 . 106. 041031 . 041030DBUU(2)(3)(1)JUUqABAAB6106 . 3)(JUUqADCCD6106 . 3)(0)(DBBDUUqA第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答2010.5.22第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答 P371題題10.3.26 電荷電荷Q均勻地分布在球體內(nèi)，試求球內(nèi)外均勻地分布在球體內(nèi)，試求球內(nèi)外的電勢(shì)的電勢(shì)E解解: 場(chǎng)強(qiáng)分布為場(chǎng)強(qiáng)分布為0304rRQr)(Rr 0204rrQ)(Rr )3(8442202020RrRQdrrQrdrRQl dEl dEURRrRR

10、r內(nèi)內(nèi)rQdrrQUr02044外外同理同理，)(Rr )(Rr 第第10章部分習(xí)題解答章部分習(xí)題解答2010.5.2210.3.6 如果一點(diǎn)電荷如果一點(diǎn)電荷q位于一邊長(zhǎng)為位于一邊長(zhǎng)為a的立方體中的立方體中心心,試求試求:通過(guò)立方體每一面的電通量各是多少通過(guò)立方體每一面的電通量各是多少?如如果點(diǎn)電荷移到立方體的一個(gè)頂角上果點(diǎn)電荷移到立方體的一個(gè)頂角上,此時(shí)通過(guò)立方此時(shí)通過(guò)立方體每一面的電通量各是多少體每一面的電通量各是多少?+q解解:點(diǎn)電荷處在中心點(diǎn)電荷處在中心,電力線呈球電力線呈球?qū)ΨQ(chēng)分布發(fā)射對(duì)稱(chēng)分布發(fā)射,每個(gè)面上的電通量每個(gè)面上的電通量應(yīng)相等應(yīng)相等.qsdEsdEs016qsdEs061如

11、果點(diǎn)電荷移到立方體的一個(gè)頂角上如果點(diǎn)電荷移到立方體的一個(gè)頂角上?建立以頂點(diǎn)電荷為中心建立以頂點(diǎn)電荷為中心,棱邊長(zhǎng)為棱邊長(zhǎng)為2a,且與原棱邊平行的大立方體且與原棱邊平行的大立方體.asas2aA對(duì)大立方體而言，每個(gè)面對(duì)大立方體而言，每個(gè)面的面積為的面積為 ,它又由它又由4個(gè)個(gè)面積為面積為 的小平面組成的小平面組成.24a2a每個(gè)小平面的電通量是每個(gè)小平面的電通量是每個(gè)大平面電通量的每個(gè)大平面電通量的4/100246141qqsdEs注注:只有交于只有交于A點(diǎn)三個(gè)面存在電通量點(diǎn)三個(gè)面存在電通量 P372題題10.3.32 正電荷正電荷q均勻分布在半徑為均勻分布在半徑為R的細(xì)圓環(huán)上的細(xì)圓環(huán)上. 試求試求:(1) 環(huán)軸線上環(huán)軸線上距距環(huán)心為環(huán)心為x處