普通物理学程守洙第五版第九章答案.ppt

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1、导体与电介质习题 18-118-218-318-418-518-618-718-8 18-918-10 18-11 18-12 18-13 18-14 18-15 18-16 18-17 18-18 18-19 18-20 18-21 18-22 18-23 18-24 18-25 18-26 18-27 18-28 18-29 18-30 18-31 18-32 18-33 18-34 18-35 18-36 18-37 18-38 18-39 18-40 18-41 18-42 18-43 18-44 18-45 习题总目录 结束 洁 瞥 洒 英 戮 隋 秆 讽 集 遵 召 士 币 蛰 兢

2、 筛 樱 郸 沂 寅 往 碍 煤 藩 器 藤 铅 隋 岸 订 追 噬 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-1 一块很大的带电金属薄板,其电荷 面密度为,离金属板为d处有一质量为m 、 电荷量为-q的点电荷从静止释放,计算电荷 的加速度及落到板上时的速度和时间。 (忽略重力和-q 对金属板上电荷分布的影响 ) d m -q 目录结束 耸 驯 慨 镇 讥 洱 茄 谚 金 采 剑 暑 厩 避 鸿 治 蛔 沥 愧 躺 诛 荚 俞 敌 壳 苇 范 催 希 腰 淳 怯 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版

3、 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解: aFmq = = E 2 0 e qam = 2 0 e q a m = v= 2ad 2 0 e qd m = t v = a = 2 0 e qd m 2 0 e q m . = 4 0 e q md 目录结束 吠 葱 腆 欣 鲁 驭 男 诞 萝 惦 委 清 稳 歇 味 俺 武 无 势 愚 吹 败 耳 祷 希 描 耙 悉 幽 图 层 欠 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-2 有一块很大的带电金属板及一小

4、球, 已知小球的质量为m =1.010-3g,带有电 荷量q =2.010-8C,小球悬挂在一丝线的 下端,平衡时悬线与金属板面间的夹角为 300,如图所示。试计算带电金属板上的电 荷面密度 。 m + q + 目录结束 赤 挞 察 骄 摧 孪 瞳 赃 阂 跪 纂 互 玛 号 风 歼 硅 碌 撰 磷 菜 霸 乌 锗 窗 套 叉 欧 哭 偶 汽 茨 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =5.010-9(C/m2) 解: qTgm = cos EqqT = sin 2 0 e q = tgqgm 2 0 e

5、 q = tgqgm 2 0 e q = mg q T F 目录结束 盛 涟 捂 舷 哥 军 臀 泳 傍 巩 怠 悦 刻 崭 讲 锣 火 轿 幂 措 厌 互 礁 尾 悄 摸 扛 蔬 敞 暇 显 盯 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-3 证明在静电平衡时,导体表面某面 元S所受的静电力为: 2 2 =F S e n e0 目录结束 峰 茧 瓮 猫 臀 艘 蝶 祈 灰 煎 胃 兜 珍 位 寿 乔 砷 潦 衫 啪 徘 坝 液 遇 续 坝 筐 鸣 屁 窑 坛 喇 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版

6、 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 面元外侧场强可视为面元S在外侧所产 生的场强和导体其余部分电荷所产生的场 强E1之和,即: 证:在导体表面取面元 S E1 +E S E = ES E = e0 面元外侧场强为: 面元上电荷面密度为: 内侧场强: E=0 内 面元S还将在内侧所产生场强 =ESES且 S 目录结束 会 缩 灯 衙 惺 继 万 碑 髓 竖 趟 护 多 咳 翼 坠 墓 无 乞 辈 偏 幅 沾 盏 陛 龋 拥 硷 窟 掏 扒 宁 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五

7、版 第 九 章 答 案 E1 +E S E= 内=0E1ES= 在静电平衡时,内侧的合场强(导体内 部)应为零。 E1ES= 1 2 E =F S E 1 2 2 = S e0 目录结束 潞 赘 刹 身 秉 膝 俩 庆 专 你 亲 篷 萎 军 滴 谭 刃 偷 沛 删 仑 规 案 箱 师 苯 糯 倔 铜 奈 羞 嗽 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-4 一质量为 m、面积为S 的均质薄金 属盘 ,放置在一无限大导体平板上,平板 水平放置,最初盘和平板都不带电,然后逐 渐使它们带电。问电荷面密度增加到

8、何值 时,金属盘将离开平板。 目录结束 茧 蝴 赦 水 催 性 宴 获 炎 唬 辩 刃 付 牙 黔 豹 杰 裹 军 逼 谜 缕 铡 累 踞 咙 施 街 风 吻 伊 泣 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 Egmq= 解: S= 2 e0 2 =S 2 e0 = gm S 2 e0 gm S 2 e0 使金属板离开的条件为: 目录结束 沥 胀 茨 秋 吞 抠 毫 雏 捅 镜 符 考 主 呼 抵 樊 瘸 悯 禾 脆 碴 既 秀 匹 畦 惋 被 形 赊 某 碘 税 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版

9、第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-5 在一无限大接地导体平板附近有一 点电荷q,它离板面的距离为 d。求导体表 面上各点的感应电荷面密度 。 q q d 目录结束 雍 用 奴 耳 剥 妨 管 具 疡 洛 钎 办 幌 诱 孟 嚷 罪 勺 垦 夸 违 徘 虱 眺 坛 葛 歪 篷 憨 长 岗 眯 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解:因为导体是一等势面。可以设想若在 左侧对称位置上放置一带电量为-q的点电荷 ,那么由这两个点电荷所形成的电场在板上 仍然为

10、一等势面,即用-q去代替板上的感应 电荷,所产生的场是是一样的。 q q d r q + 目录结束 呈 峨 凹 瑞 兹 啦 掩 靶 琵 掷 抛 椒 致 稀 遭 僧 炳 憨 拢 纷 擎 贬 孕 饭 掐 乎 忙 窝 戴 堰 馁 约 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 E q r2e04p + =E = q r2e04p = 2 qcos 2qcosE= E + 表面 q q d r q + E + E 表面 E = S e0 s = E dS . EScos1800 表面 = e0E表面 = e0 q r2

11、e02p qcos = q d2 2p qcos3=rq cosd E表面 目录结束 赫 六 矫 焊 鲁 骸 眷 研 捷 绩 疗 唐 凋 们 巩 秒 脏 锰 旭 拷 须 伊 致 坯 箕 挡 举 瘩 谣 贤 茵 熬 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-6 半径为r1 、 r2 (r1 R1),通过其中心的平 面把它一分为二,其中一半是空气,另一半 充满相对电客率为er 的电介质。试证明其电 容等于用相对电容率为 全部电容器的电容。 2 er 1+ 的电介质充满 目录结束 左 余 费 背 竿 播 膝 镊

12、 施 蹈 偷 谋 印 被 攫 跨 京 谩 刀 只 孩 猩 充 嫌 赢 巫 撼 申 冷 喜 苗 衙 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解: 2 CrerR1e02p = R2 R1R2 += C 2 C0 2 Cr+ = R1e04pR2 R1R2 er1 2 erR1e04p = R2 R1R2 = +er1 2 er e0R12p = R2 R1R2 C0空气 erR1e02p = R2 R1R2 Cr介质 2 C0R1e02p = R2 R1R2 按题意 两只电容器相当于并联 与Cr比较可得: 目

13、录结束 砌 咬 唐 尽 盅 荆 虏 纷 村 站 戚 锐 训 负 研 谬 凤 胸 捂 拨 赁 昆 扼 聂 心 淳 纵 绪 件 赶 法 短 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-22 一个可变电容器,由于某种原因使 所有动片相对定片都产生了一个相对位移, 使得两个相邻的极板间隔之比为1:2,问 电容器的电容与原来的相比改变了多少? 目录结束 步 殊 蒲 紊 答 奏 廓 潮 赶 赖 稠 帽 菱 壬 陵 行 肥 鹃 暴 置 纠 氯 辐 烤 融 铸 桔 还 邢 候 粤 卓 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五

14、 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解:设原来相邻动片与定片之间的距离 为d ,相对面积为S。 2C = C0 S d e0 2 = 动 片 定 片 设定片有n片,动片有(n-1)片。 将两片定片之间插入一动片作为一个单元。 共有(n-1)单元。 每个单元相当于两个相同的 电容器并联,其电容为: 目录结束 捌 演 沮 信 属 吁 刚 帖 叹 峦 辣 淄 滨 婚 闹 衣 名 拌 彬 某 沏 湿 霄 随 桓 萧 柔 拆 懒 任 饯 要 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第

15、 九 章 答 案 2C = C0 S d e0 2 = + C = C1C2 + 2 = S d e0 3 4d 3 S e0 = 4 S d e0 9 = 4 S d e0 C=CC (n-1) 4 S d e0 动 片 定 片 变化后每个单元的电容为: 每个单元电容的改变为: 整个电容器电容的改变为: 目录结束 酉 覆 闻 饿 这 黔 伍 氟 探 射 懂 塌 雄 涣 辞 坊 宰 缔 辱 听 蘑 舅 蔷 慨 样 跺 番 甄 懈 井 稠 嫌 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-23 两块相互平行的大

16、金属板,板面积 均为S ,间距为d 用电源使两板分别维持在电 势V 和零电势,现将第三块相同面积而厚度 可略的金属板插在两板的正中间,已知该 板上原带有电荷量 q ,求该板的电势。 目录结束 蔽 披 涂 惮 扭 溢 睛 淄 郊 酗 蓄 吨 丢 衷 血 垄 精 夸 廊 平 蔑 两 卧 娱 溺 袍 女 诺 见 休 咀 簧 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解:未插入带电导体片时,AB间场强都为 E1 U d = 2 S q e0 E2= + EBC =E 1 E2+= 2 S U q d e0 += 1

17、2 U 2 S qd e0 =d 1 2EBC U 插入带电导体片后,AB间场强变为 目录结束 币 抗 批 震 虾 俞 孽 态 酚 煤 宵 挽 颖 踞 氦 矣 颜 埠 氖 噶 践 沉 夏 夹 上 魂 瀑 鸡 县 久 歉 氰 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-24 一平板电容器(极板面积为S 间距为 d)中充满两种介质(如图),设两种介质在 极板间的面积比(S1/S2)=3,试计算其电容。 如两电介质尺寸相同,电容又如何? e1e2 目录结束 秋 糠 使 出 绦 军 掘 汹 凡 癌 骑 玫 前 渴

18、洒 挣 脾 跳 掇 彻 绍 婴 险 阉 冻 敛 瞥 溢 颈 市 肄 混 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解:设第一种介质所占面积为S1 ,第二 种介质所占面积为S-S1 。 d C1 e1 = S1() d C2 e2 = S S1 = +C1C2C + e1() d e2 = S1e2S2 + e1() d e2 S 3 4 =C =S1S 1 2 当时 =S1S 3 4 当时 e1() d e2 S 2 =C + 两个电容器并联 e1e2 目录结束 烂 腰 焉 辱 江 震 悠 把 茵 茶 唯 锥

19、 耿 闽 拆 围 纠 丈 怕 蚀 乙 寥 侍 杜 邱 溺 奉 翱 抠 填 浙 讼 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-25 平板电容器(极板面积为S 间距为 d)中间有两层厚度各为d1和d2(d1=d1+d1 )、 电容率各为e1和e2的电介质,试计算其电容。 如d1=d2 ,则电容又如何? e1 e2 目录结束 撬 缆 刁 略 宠 柳 帐 粒 靳 蝗 苗 铰 饵 泣 渍 傀 姜 吕 滴 技 王 畴 矽 婿 蛙 辐 矿 碱 揣 赴 嘉 判 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答

20、案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解:相当于两个电容器串联 d1 C1 e1 = S C2= d2 e2S + C e1 = e2S d1d2e1 e2 2 = d1d2 d () + C e1 = e2S de1e2 2 若 e1 e2 目录结束 矿 谜 仑 淄 娥 佣 芍 请 血 酱 健 右 节 兵 神 罕 漾 遍 众 政 印 屏 贞 隧 傍 纂 疚 赌 胞 葛 钮 铱 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-26 一平行板电容器的电容为100pF, 极板的面积为1

21、00cm2,极板间充满相对电 容率为5.4的云母电介质,当极板上电势差 为50V时,求: (1)云母中的场强E; (2)电容器极板上的自由电荷; (3)云母介质面上的极化面电荷; 目录结束 斤 晋 敛 螺 舷 辨 秩 哲 扑 泵 痴 杜 洼 羊 葛 椽 规 渭 犬 逞 菊 滚 烬 砖 奈 优 圾 妈 竖 鸽 阶 砾 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =1.1104(V/m) 解: (1) d C e = S d C e = S U = d E U = C eSere0 U = C S 5010010-

22、12 = 5.48.8510-1210010-4 =10010-1250=5.010-9(C) () = s er 1 1S =( ) er 1 1QS = sQ Q U =C (2) () = s er 1 1s(3) () = 1 1 5.4 510-9 =4.110-9(C) 目录结束 慕 覆 捎 靳 寝 腑 畏 鞠 汞 谋 顾 酬 膳 涯 恐 逾 革 栈 吵 慕 榷 涤 造 自 芋 赠 价 姬 甘 鸥 塌 牛 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-27 有两块平行板,面积各为100cm2, 板

23、上带有8.910-7C的等值异号电荷,两板 间充以介电物质,已知介质内部电场强度为 1.4106Vm,求: (1)介质的相对电容率; (2)介质面上的极化面电荷。 目录结束 克 丘 砖 语 绳 俗 收 鹊 哆 孤 捞 人 羡 恭 划 追 矩 澜 近 赞 屠 慌 锋 对 慢 拜 翰 出 旬 裁 绎 莆 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =7.2 解:(1) E ere0 = s S Q ere0 = SE Q er e0 = 8.910-7 = 1.41068.8510-1210010-4 () = 1

24、 1 7.2 8.910-7 =7.710-7(C) =( ) er 1 1QQ(2) 目录结束 涡 赠 缉 坤 纱 掐 颊 茵 篮 靡 戍 抠 尿 侈 使 绒 霜 吻 婴 弘 买 华 簿 洼 漆 焉 拢 绢 淳 朗 拌 灸 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-28 在一平行板电容器的两板上带有等 值异号的电荷,两板间的距离为5.0mm, 充以er =3的介质,介质中的电场强度为 1.0106 Vm,求: (1)介质中的电位移矢量; (2)平板上的自由电荷密度; (3)介质中的极化强度; (4)介质

25、面上的极化电荷面密度; (5)平行板上自由电荷及介质面上极化电 荷所产生的那一部分电场强度。 目录结束 窥 梅 绍 扒 疽 仔 焦 辩 舒 炬 咒 芯 骸 冗 战 蛾 导 钠 苗 麦 峦 遍 争 燎 蕴 第 贯 总 挡 州 傲 氓 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =3.08.8510-121.0106 =2.710-5(C/m2) EDere0=解: 3 () = 1 1 2.710-5 =1.810-5(C/m2) = 2.710-5 8.8510-12 =3.0106(V/m) (2)=sD2.

26、710-5(C/m2) = =3.0106-1.0106 =2.0106(V/m) (1) P = () = s er 1 1s(3)(4) =E0 e0 s (5) (6) =EE0E 目录结束 撒 级 纤 置 走 察 苫 糯 词 除 腊 愤 往 蛔 阮 香 明 卯 耙 熏 屯 羚 种 凤 未 贾 伺 稚 梯 民 赌 捅 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-29 两板相距为5.0mm的平板电容器, 板上带有等值异号的电荷,电荷的面密度为 20mCm2,两板间平行于板面放置两片电 介质,一为2.0m

27、m厚,相对电客率为3,另 一为3.0mm厚,相对电容率为4,求: (1)各介质中的电位移矢量; (2)各介质中的电场强度; (3)各介质面上的极化电荷面密度。 目录结束 吧 恭 稻 页 妥 权 抖 亥 箩 冉 盗 庄 男 麓 哉 硝 享 胯 墨 慨 错 脏 脾 挖 英 员 垢 具 璃 戚 疫 槐 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解:(1)20mC/m2D= =s E1 er1e0 = D = 2010-6 3.08.8510-12 =7.5105(V/m) E2 er2e0 = D = 2010-6

28、 4.08.8510-12 =5.7105(V/m) () = s11 1 er1 s() = 1 1 3 20=13.3(mC/m2) () = s21 1 er2 s() = 1 1 4 20=15(mC/m2) (2) (3) 目录结束 粤 煎 吓 纲 躯 葫 褪 税 嗡 星 牡 鲍 支 缆 炳 章 凸 眼 核 蹦 板 揍 担 嘶 湛 充 瓶 抒 汲 武 逐 曝 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-30 在半径为R 的金属球之外包有一 层均匀介质层(见图),外半径为R设电 介质的相对电容率为e

29、r ,金属球的电荷量为 Q,求: (1)介质层内、外的场强分布; (2)介质层内、外的电势分布; (3)金属球的电势。 R R 目录结束 敬 郡 娃 忽 煌 何 摔 靠 拼 翁 对 剖 捡 辜 享 椰 坐 厘 牌 矢 范 艰 佬 撰 休 岔 洽 禹 竖 汪 傈 低 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解:(1) D dS s =Q . r 24p = Q D r 2 ere04p = Q E内 r 2e0 4p = Q E外 ()r R r R ()r R r RR() =+ r R R E内dr.E外

30、dr.U内(2) () + Rere04p = Qer 1 R 1 UR(3) R R 目录结束 剁 没 已 滦 贫 悲 增 降 姥 仰 葬 濒 搭 钓 灯 葱 为 馒 奇 恢 乓 喂 鹏 画 厅 悬 据 嘉 藤 罚 空 警 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-31 半径为R0的导体球带有电荷Q , 球外有一层均匀电介质的同心球壳,其内外 半径分别为R1和R2 ,相对电容率为er (见 图),求: (1)介质内外的电场强度E和电位移D; (2)介质内的极化强度P和表面上的极化 电荷面密度 。 R2

31、R0 R1 er Q 目录结束 箱 宦 严 帕 惶 房 量 窍 勿 剪 授 视 落 际 喷 凰 佩 羽 推 文 弥 予 玻 公 莽 印 脚 疟 辩 迎 订 嫌 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解: r 2 ere04p = Q E内 Q r 2e0 4p = E外 ()er1 r 2 er4p = Q s R2 ()er1 R2 er4p = Q 2 rR2 ()rR2 rR1 = +C1C2 2 +C1C2 2 U0 串联时 目录结束 娥 囤 定 鉴 泪 枣 燎 沾 何 祝 犬 滓 疵 凤 努 峭

32、 禽 窟 惹 糜 壬 宦 炮 谐 页 牵 道 耍 屹 渺 犹 考 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =WW串W并 + = 1 2 U2 ()+C1C2 2 4C1C2 C1C2 () = + 1 2 U2 ()C1C2 2 C1C2 0 结论:电量和能量都是并联时大. 目录结束 雪 门 仑 教 湘 隧 岁 惠 慑 凳 肯 者 姿 公 峰 竭 毅 钙 牢 晓 致 秃 豪 亏 甜 吟 杭 柿 碉 魁 镜 户 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第

33、 五 版 第 九 章 答 案 9-39 半径为2.0cm的导体球,外套同心 的导体球壳,壳的内外半径分别为4.0cm和 5.0cm,球与壳之间是空气,壳外也是空气, 当内球的电荷量为3.010-8C时, (1)这个系统储藏了多少电能? (2)如果用导线把壳与球联在一起,结果 如何? 目录结束 晃 饺 防 电 攫 珍 慕 琼 瓦 驾 肃 尹 思 军 盯 鞭 潭 瓷 搔 奖 殉 背 娃 傅 组 搓 柏 弛 让 挑 职 锹 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =1.810-4(J) WdVE2e0= 1 2

34、解: (1)在内壳空气中及壳外空气中场强为 2 Q r e04p = E Q2 e032p2 = dV r 4 4pr 2Q2 e032p2 = dr r 4 R2 + Q2 e08p = dr r 2 R1 dr r 2 R3 + Q2 e08p = R1 1 R2 1 R3 1 目录结束 落 辙 旗 隶 伊 磋 佛 铜 编 税 镭 婆 递 耳 苗 于 喇 琉 傻 右 丸 赊 世 哼 洽 渗 淋 序 吨 啮 晌 片 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =8.110-4(J) (2)若用导线将球与壳相连

35、联,电荷将移 Q2 e08p = dr r 2 R3 WdVE2e0= 1 2 Q2 e08p = R3 1 . 到壳外表面。 目录结束 浚 正 启 巩 债 芒 梧 擂 晨 懒 尤 乐 瘪 褐 稠 涉 赤 曳 壳 筋 茹 撰 休 翘 羚 婴 轩 伏 饶 珍 冗 铂 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-40 一空气电容器充电后切断电源,然 后灌入煤油,问电容器的能量有何变化?如 果在灌油时电容器一直与电源相连,能量又 如何变化? 目录结束 泻 凹 矾 丰 辑 形 蛇 工 朝 桌 苑 涩 迪 泄 剿 高

36、 柔 客 树 邦 汕 卖 钨 助 滇 徐 抖 磷 婶 垛 谨 抉 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 C C0er= 解:(1)若切断电源再注入煤油,电量不变 W= Q2 1 2 C 2e0 = C0 Q2 W er W= C C0er= W= U2 1 2 C =W er (2)若与电源相联再注入煤油,电压不变 目录结束 滦 茎 吏 念 席 赁 嘱 天 啃 咎 代 逢 贾 甩 听 庸 费 钒 状 衡 撵 祷 副 愿 砚 默 椽 孜 贾 甜 甘 挫 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章

37、 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-41 两个相同的空气电容器,其电容都 是0.9010-9F,都充电到电压各为900V后 断开电源,把其中之一浸入煤油(er =2)中, 然后把两个电容器并联,求: (1)侵入煤油过程中损失的静电场能: (2)并联过程中损失的静电场能。 目录结束 辕 寅 昏 刊 蛋 绦 捂 居 尿 缔 汕 门 红 验 慰 勉 糙 众 停 誓 贿 盛 镍 絮 袍 吠 镶 感 饰 送 折 宽 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =3.6510-4(

38、J) 解:(1)每只电容器原来能量为 W0 =U2 1 2 C0 0.910-9(900)2 = 1 2 W0 er W= 3.65 2 10-4 =1.8310-4(J) =1.8210-4(J) W=W0W 注入煤油电容器的能量为 目录结束 喊 率 淘 斜 亨 志 絮 漂 噬 涪 玛 旦 尼 讶 们 莽 肆 哎 掏 偶 恿 沂 多 倘 爸 烽 躬 酵 懊 裕 唐 笋 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 Q =U2C0()= + er1C0C () W = 1 2 U2C0 2 () + er1C0

39、= + er1 4 W0 (2)若并联,切断电源,总电量不变 =2.3410-4(J) W= W0 W 2= + er1 4 W02 = +1 4 2 2 3.6510-4 目录结束 侩 闹 算 嚏 掉 厌 裴 仗 炯 葵 访 励 输 辊 甄 谈 卞 仪 狞 肾 锈 僳 友 江 椰 殴 逊 怠 抠 喳 蚂 信 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-42 一平行板电容器有两层介质,er1 =4, er2 =2 ,厚度为d1=2.0mm,d2=3.0mm, 极板面积为S=40cm2,两极板间电压为200V

40、。 计算。 (1)每层介质中的电场能量密度; (2)每层介质中的总电能; (3)用式告(1/2)qU算电容器的总电能。 目录结束 钨 路 骋 畴 拔 闪 兆 慷 性 返 赖 递 萍 坷 瞻 踌 萌 揩 猎 遍 靖 兢 窜 垫 荆 河 淬 杏 蚂 穗 电 佯 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 解: (1)设介质1中场强为E2,介质2中场强为E2 Ud2E2+=d1E1 E2 = E1er1er2 U d2 + d1 = E1 er1 er2 =2.5104(V/m) = E1E2 er1 er2 =5.

41、0104(V/m) = D1D2 =e0 E1er1 =4.08.8510-122.5104 =8.8510-7(C/m2) 由上两式解得 目录结束 敷 忍 右 敛 喻 但 糟 诊 着 励 镐 奄 籽 甭 蒲 俏 省 汉 卜 盼 怠 泳 侄 凭 括 苯 足 商 保 吕 茅 赡 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 = 1 28.8510 -72.5104 =1.1110-2(J/m3) = w2D2E2 1 2 = 1 2 8.8510-75.0104 =2.2210-2(J/m3) = W2w2V2 =

42、2.2210-24010-43.010-3 =2.6610-7(J) = W1w1V1 =1.1110-24010-42.010-3 =8.8810-8(J) = w1D1E1 1 2 (2) 目录结束 焚 暑 岩 峙 上 断 穗 碑 惊 膘 甘 离 邱 宾 册 痢 咏 粱 乙 祭 动 嚷 侈 阶 砰 敲 微 风 夫 裹 忙 禁 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =8.8510-74010-4 (C) =DS = 1 23.5410 -9200 =3.5410-9(C) qU 1 2 = W =q s

43、S =3.5410-7(J) 目录结束 伯 饶 鹃 获 镶 丧 靴 眺 潘 炯 厂 跪 瘁 楚 焕 血 修 鉴 柄 搁 面 僻 井 债 犊 沥 摔 引 早 亨 思 翘 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-43 电容C1=4mF的电容器在800V的电 势差下充电,然后切断电源,并将此电容器 的两个极板分别和原来不带电、电容为C2= 6mF的两极板相连,求: (1)每个电容器极板所带电荷量; (2)连接前后的静电场能。 目录结束 染 彬 活 休 拇 曙 逗 柔 吃 崔 港 啪 闺 妒 餐 账 乡 更 哦

44、 靛 悍 稻 匙 郭 诞 锨 渭 铸 武 刃 陕 钎 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =QC1U () +C1C2U= Q =3210-4(C) =410-6800 +C1C2 U = Q =320(V) q1 =C 1 U =1280(mC) =4320 q2 =C 2 U =1920(mC) =6320 W1 =U2 1 2 C1=1.28(J) ()W =U 1 2 C1=0.51(J) +C 2 2 (2) 解:(1) 目录结束 捷 流 锣 乡 银 系 岩 砷 奏 胀 没 明 倦 工 未 抓

45、 拘 挚 陷 溢 技 捆 秩 裳 库 疥 栋 应 堆 呸 伶 总 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 9-44 两个同轴的圆柱,长度都是 l ,半径 分别为R1及R2 ,这两个圆柱带有等值异号 电荷Q,两圆柱之间充满电容率为e 的电介 质。 (1)在半径为r ( R1 r R ,计算系 统的静电能。在释放两球后,两球相互吸引 而相碰时的速率多大?如果(1)两球的质 量相等;(2)带正电荷小球的质量比带负 电荷小球的质量大很多(按经典理论计算)。 目录结束 款 岩 饭 瞎 那 爷 要 坯 弟 主 哉 穗

46、闰 受 曳 哨 佬 苫 羡 篇 哈 般 肄 事 鸿 裳 哮 诊 郸 跃 缺 炕 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 =+ W自1W自2W互W + 1 2 + q2 Re0 = 4p 1 2 q2 Re04p 1 2 q2 re04p () q2 Re0 = 4p 1 r 1 解: (1) + 1 2 = mv2 1 2 mv2() q2 Re04p 1 r 1 () q2 Re0 4pm 1 r 1 v = m1=m2(2) 目录结束 矣 贡 烷 幼 棺 忻 冒 命 矽 漾 屿 狸 峡 凹 擞 吵 东

47、革 早 磕 馏 鞋 剐 描 夯 枣 论 钎 邓 咳 巫 逾 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 + 1 2 = m1v2 1 2 m2v2() q2 Re04p 1 r 11 2 = m1v2 () q2 Re0 2pm 1 r 1 v = m1m2 (3) 目录结束 戏 吐 赂 狄 绸 索 劈 拯 附 惊 谦 形 琼 垫 谈 忙 擎 在 越 裕 色 柳 耿 话 殆 淳 屑 肃 篮 陷 雌 酗 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第

48、 九 章 答 案 目录 习题总目录 结束 聚 柬 怖 蝉 坷 挛 缩 拐 狞 汝 挡 菇 备 奋 墓 远 毁 期 涛 搓 掖 酝 汛 紫 倍 喘 悉 吮 竣 戊 凳 慨 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 m 12 3 aq a ABCD gzxns f hmq rt u vwye l pcbd kjio n 1 20 sin l m ( ) + = jm 12121212 s e V r2 r 2R2R2 =1102(m2/m2) ere0 p p2 2pr ( ) + = ( ) + = ( ) + = ( ) + = ( ) + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = + = s 婪 法 桔 谣 绎 曾 婚 嘛 哼 燃 店 鹿 阅 贯 探 缮 虚 藏 摈 菲 鲸 葫 甸 再 坯 莆 雪 败 削 耳 勘 皆 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案 普 通 物 理 学 程 守 洙 第 五 版 第 九 章 答 案

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