《大学物理第一册(马文蔚编)5、6、7章测验试题(答案1).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理第一册(马文蔚编)5、6、7章测验试题(答案1).docx（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、大学物理第一册（马文蔚编）5、6、7 章测验试题（答案1）姓名 _专业 _学号 _说明：试卷共 150 分，可以选择完成试题，总分按100 分计。一、简答题（每题4 分，共 32 分）1、写出静电场和静磁场的高斯定理，并分别说明其揭示了什么性质。（ 4 分）答：E dsq 静电场是有源场； B ds 0 静磁场是无源场；s0s2、写出静电场和静磁场的安培环路定理，并说明其揭示了什么性质？（4 分）答：E dl0 静电场是保守场；B dl0I 静磁场是非保守场；LL3、比较平衡条件下，电介质与导体有什么不同？（4 分）导体电介质电场 E：电场 E：电势 U：电势 U：电荷 Q：电荷 Q：答： 1
2、）导体电场 E=0；电介质不为零；2）导体电势为等势体，电介质不是；3）导体表面有净电荷，电介质体内和表面都有极化电荷；4、写出电场强度与电势的关系式。（ 4 分）BdVV ABE dl ;Een答：AdL5、电场线为什么不可以相交？（4 分）答：因为电场中每一点的电场强度只能有一个确定的方向，电场线若相交则该点有不同的电场方向。6、电容器的电容C 与那些因素有关？（4 分）答：只于电容器本身的材料，尺寸（长度、面积等），电容率有关。7、在电场中某一点的电场强度定义为又如何？为什么？（4 分）FE .若该点没有试验电荷，那么该点的电场强度q0答：电场中某一点的电场强度是由该电场自身性质所决定，
3、与这一点有无试1验电荷没有任何关系。8、在均匀磁场中， 怎样放置一个正方型的载流线圈才能使其各边所受到的磁力大小相等？（4 分）答：磁力线垂直穿过正四方型线圈的位置。因为线圈每边受到的安培力为 dF Id l B 每边受到的磁力大小相等方向相反。二、选择题（每题3 分，共 30 分）1、一带正电的物体，其上电势的正负由B确定。A、带电体自身电荷符号B、坐标零标度C、空间所有电荷代数和2、静电场中某点电势的数值等于C。(A) 试验电荷 q0 置于该点时具有的电势能(B) 单位试验电荷置于该点时具有的电势能(C) 单位正电荷置于该点时具有的电势能(D) 把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功分
4、析： A 和 B 试验电荷时电量足够小的电荷；D 错在“外力” ；3、图中 1、2 是两个完全相同的空气电容器，将其充电后与电源断开，再将一块各向同性均匀电介质板插入电容器1 的两极板间， 则电容器2上的电压U2C。A.增大B. 不变C. 减小D.无法判定分析：充电后断电，总电荷量不变。插入电介质后C1 增大， C=C1+C2 总电容增大，则总电压减小，两电容等电压，故C2 电压减小。4、空间某点磁感应强度B 的方向，可以用下述哪一说法来定义C。A在该点运动电荷不受力的方向B在该点运动电荷受磁场力最大的方向C在该点正电荷的运动速度与最大磁场力叉乘的方向（由定义得详见教材）D在该接点小磁针北极S
5、 所指的方向5、下面哪个载流导线可用安培环路定理求BD。A有限长载流直导线B圆电流C有限长载螺线管D无限长直载流导2线6、如图 8 1 所示，在无限长载流直导线附近作一球形闭合曲面S，当面 S 向长直导线靠近时，穿过闭合曲面S 的磁通量和曲面上各点的磁感应强度B 将如何变化D。A增大， B 也增大B不变， B 也不变C增大，B 不变D不变， B 增大 （闭合曲面总通量都为零，靠近直导线磁场增大。 ）7、把 A 、 B 两块不带电的导体放在一带正电大球的电场中，如图所示。 设无限远处为电势零点，A 的电势为 UA ，B 的电势为 U B ，则两导体电势为D。(A) UBU A 0(B) UBU
6、A 0(C) UBU A(D) UB UA分析： A 为等势体，电势 U A； B 也是等势体，电势 UB；整个带电大球也是等势体；电力线由高电势的大球发出，无穷远处为零电势，故A 电势高于 B 电势。Rd8、半径为 R 的金属球与地连接，在与球心O 相距 d2R 处有一电量为 q 的q点电荷，如图所示。设地的电势为零，则球上的感生电荷q 为CO。(A) 0( B)q(C )q(D )q22答案： C 正确。（注意：由于球与大地连接，球上的感应电荷量q不一定等于 q，即点电荷的场强不一定完全被金属球屏蔽；感应电荷也不一定均匀分布在球面。）定量分析： 设金属球表面的感应电荷为q ，球是等势体，且
7、电势为零U=0 ；球心处 0点电势由感应电荷和点电荷共同产生，有：U 0 U qU q'0 .（1）其中点电荷的电势为：U qq .（ 2）40 2R感应电荷的电视为：U q'dq'q'40 R4 .（ 3）0 R联立以上三式解得：q'q29、面积为S 的空气平行板电容器，极板上分别带电量±q，若不考虑边缘效应，则两极板间的相互作用力为B。q 2q 2q 2q2(A)(B)(C)(D)0 S2 0 S2 0S20 S23分析：极板间的合场强为 E， A 板对 B 板的作用力 F qEq220 S2 00210、一电流元Idl 激发的磁场中，若在
8、距离电流元为r 处的磁感应强度为dB。下列叙述哪个是正确的D。A dB 的方向与r 方向相同B dB 的方向与I dl 方向相同C dB 的方向平行于I dl 与 r 组成的平面D dB 的指向为 I dl 叉乘 r 的方向四、计算题（共43 分）1、如图所示，两圆柱面内外带电量分别为 +Q、 -Q，单位长度上电荷密度 。求该圆柱形电容器两极间的电场 E，电势差 U，电容 C 和电场能量密度 w。（10 分）解：设两圆柱面内外带电量分别为+Q 、-Q，则单位长度上分别带电Q，根据高斯定理可知，两圆柱面之间距轴线为r 处 ll的场强为：E2 0 r( R ArR B )UR BR Bd rQR
9、BEdr2 0 r2 0 llnR AR AR AQ2 C0 lUR BlnR A场强方向沿 r 由内柱面指向外柱面。电场能量密度 : w1E 2r 122、求如图 816 所示的载流导线在 O 点的磁感应强度 B。E11、解： 因 O点在两条半无限长通电直导线的延长线上，故两者在 O点的 B为零，在 O点只有 1圆弧电流产生的磁场， 即4Ad11(0I)0 I方向垂直纸面向内B08R42Rl RB- + RA-+ RB - +r2E 2d2B4（8 分）3、平行板电容器如图，两板带电， 已知 d1、r1、d2、 r2、S，求 :两电介质中场强 E1 和 E2, 电容器电容 C。（9 分）解：
10、由于两板带电，由电介质中的高斯定理可知极板间两部分场强分别为E1，E20r10 r2电势差uAuBE d E d( d1d2 )112 20r1r2电容 CqS0r1r 2 Su Au B(d 1d 2)d 1rd 2 r210r1r 2讨论方法二：相当于两个电容的串联111CC 1C 2C 10r 1 sC 20r 2 sd 1，d 21dd20 sr 2 d1r 1d21C0 r 1s0 r 2 s02 s2r 1 r 2C0r 1r 2 Sd1d2r 2r 14、若电荷以相同的面密度均匀分布在半径分别为 r1 10 cm 和 r2 20cm 的两个同心球面上，设无穷远处电势为零，已知球心
11、电势为300 V，O r1试求两球面的电荷面密度的值r2( 0 8.85× 10- 12C2/ N ·m2 )（ 8分)5答案： 球心处总电势应为两个球面电荷分别在球心处产生的电势叠加，即1q1q214 r124 r22r1 r2Ur1r24 0r1r24 000U8.85109C/m 2故得r1r25、在一通有电流为I 的长直载流导线，旁边有一边长为a 的正方型，与导线相距为b，如图8-23 所示，求通过该正方型面的磁通量。（ 8分）8、解：导线产生的磁感应强度大小为 B0 I;2r取正方形上一小面元，宽度为 dr，长为 a，则面元面积为 ds adr通过面元的磁通量为d
12、ds Badrdb ab a0 I adr通过正方型磁通量为Badraa2r0 Ia ln(1b )2a四、 填空题（每题 5 分，共 45 分）1、两块“无限大”的均匀带电平行平板，其电荷面密度分别为( 0)及 2，如图所示试写出各区域的电场强度E 区 E 的大小 _，方向 _区 E 的大小 _ ，方向 _ 区 E 的大小 _ ，方向 _答案：向右 .3向右 .向左202020分析：由各场强的矢量叠加得。2、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，求外力所作的功A。 根据公式，可得外力所作的功A _bq0 q11答案：Edl;rbraa40
13、3、一均匀电场E 中，沿电场线的方向平行放一长为l 的铜棒，根据静电平衡条件知道，所以铜棒两端的电势差为_ 。6答：导体为等势体；则电势差为零4、一空气平行板电容器，极板面积为S,，极板间距为d ，充电后板间电压为 U 。然后将电源 断 开 ， 然 后 在两 板 间 平 行地 插 入 一 厚 度 为 d / 3 的 金 属板 ， 则 该 电 容器 电 容 变 为C=，板间电压变成U '_ 。答： CSS3 S2d2d2d ；Ud3335、如图 8 11 所示磁场的B 线分布如下列三种情况。其中，只是 B 的大小处处相等的磁场为图；只是B 的方向处处相同的磁场为图；B 的大小处处相等、且
14、方向都相同的磁场为图。答：C；B；A6、三条互相平行的无限长载流直导线，电流强度均为I 如图 89所示放置。若等边三角形 边长 为 a ， 那么三 角形 中 心 O点 处的磁 感应 强度 大小为；方 向为。30 I600 斜右下答： a；方向为离水平线3 a；应用无限长载流分析：O 点到每个导线的距离为 2直导线磁场公式，每根导线产生的磁感应强度大小为20 I3a ；方向由右手螺旋法则确定，然后应用磁场的叠加原理可得。7、一平行板电容器两极板间电压为U ，其间充满相对电容率为r 的各向同 性均 匀 电 介 质 ， 电介 质 厚 度 为 d 。 则 电介 质 中 的 电 场 能 量密 度we。答
15、：U 20r2d 278、某介质的相对电容率r =2.8，击穿电场强度Eb= 1.8 10- 6 V m 1，如果用它来作平板电容器的电介质，该电容器的耐压Um=4.0kv ，则电容器极板间最小距离d=_ 。答：最小距离 dU m / Eb41032.2291.8 10- 610 m9、半径为 R 的圆环以角速度绕如图 8 10 所示的轴作匀速转动。如果圆环带电+Q，则旋转产生的电流为，这个电流在圆心O 点处的磁感应强度大小为；方向为。0 Q答：R ；与角速度方向相同。4dqQdlQRdQ分析：带电荷圆环旋转产生的电流I2 d2 d2，再代入圆电dtR tR t流磁场公式：B0 I即可得，方向由右手螺旋法则判定。2R8