《新编大学物理》(下册)教材习题答案new

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1、第9章静电场一、选择题9.1答案：B9.2答案：C解：根据高斯定理，通过整个立方体表面的电通量为，由于电荷位于立方体的中心，从立方体各个面穿出的电力线一样多，所以穿过一个表面的电场强度通量为．9.3答案：B9.4答案：A解：根据电势的定义式知，空间中某点的电势高低与电势零点的选择有关，所以B、C、D均不正确；如果某一区域内电势为常数，则该区域内任意两点的电势差为0，即，要使其成立，该区域内电场强度必为零．9.5答案：A解：根据电势和电势差的定义式，知，空间中某点电势的高低与电势零点的选择有关，选择不同的电势

2、零点，同一点的电势数值是不一样的．而任意两点的电势差总是确定的，与电势零点的选择无关．9.6答案：D解：根据电势叠加原理，两个点电荷中垂线上任意一点的电势为由于中垂线上的任意一点到两电荷的距离相等，即，所以．要使其为零，则，所以．9.7答案：A解：根据保守力做功和势能的关系知，负电荷沿电力线移动电场力做负功，所以电势能增加．根据等势面的定义，等势面上各点的电势相等，而电势相等的点场强不一定相等；根据电场力做功的公式知，初速度为零的点电荷,仅在电场力的作用下，如何运动取决于点电荷本身和电势的高低．正电荷从高电

3、势向低电势运动；负电荷从低电势向高电势运动．习题9.8图9.8解习题9.8图答案：C解：达到静电平衡后，根据高斯定理设各板上的电荷密度如图所示．根据静电平衡条件，有由于A、B板由导线相连，所以其与中间板C的电势差必然相等，所以9.9答案：D解：根据动能定理，有二、填空题9.10答案：；方向水平向右解：根据场强叠加原理，本题可以利用割补法，等效于一个均匀带电圆环和一个带相同电荷密度的异号电荷缺口在圆心处的电场．由于均匀带电圆环电荷分布的对称性，在圆心处产生的电场强度为零．异号电荷缺口在圆心处产生的电场强度大小

4、为方向水平向右．习题9.10图习题9.11图习题9.12图9.11答案：解：根据题意知穿过半球面的电力线条数和穿过底面的电力线的条数相同，所以根据电通量的定义，有9.12答案：，水平向左；，水平向左；，水平向右解：根据教材例9-7的结果和电场强度叠加原理，以水平向右为正有“+”表示电场强度的方向水平向右，“-”表示电场强度的方向水平向左．三、计算题9.13解：（1）如图所示，在θ处取一小段弧为电荷元，其电量为根据点电荷的场强分布知，它在O点处产生的电场强度大小为习题9.13图在x、y轴上的分量为，根据场强叠

5、加原理，有解习题9.13图所以（2）根据点电荷的电势分布，有根据电势叠加原理，有9.14解：（1）由于均匀带电的球体可以看作是由许多半径不同均匀带电的球面构成，根据教材例9.5的分析知，均匀带电球面的电场分布具有球对称性分布，所以均匀带电球体的电场分布也具有球对称性分布，即到球心距离为的所有点的电场强度的大小都相等，方向为各自的径向．可以利用高斯定理求解．根据电场的这种球对称性分布，过P点作半径为的同心球面为高斯面，如图所示．根据高斯定理，有解习题9.14图根据已知，有电荷的分布为：所以，电场强度的大小为根

6、据分析知，电场强度E的方向为径向．如果Q＞0，则电场强度的方向沿径向指向外；若Q＜0，则电场强度的方向沿径向指向球心．（2）根据电势的定义式，为了便于积分，我们沿径向移到无穷远，所以9.15解：（1）如图所示，在空间任取一点P，过P点作无限长圆柱面轴的垂线交于O点，O、P的距离为．为了便于分析P点的电场强度，作其俯视图，则俯视图圆上任意一段弧代表一根无限长均匀带电直线．根据教材例9-6的分析知，无限长均匀带电直线周围的电场强度呈轴对称分布，即任意点的场强方向垂直于直线．由于圆柱面电荷分布的对称性，所以P点的

7、场强方向沿垂线向外（假设λ＞0）．同理，距离直线也为r的另一点P＇的电场强度方向也沿该点的垂线方向向外．可见，到柱面的轴距离相同的所有点的场强大小都相等，方向沿各点的垂线方向向外，即场强也呈轴对称分布，可以用高斯定理求解．根据电场强度的这种对称性分布，过P点作同轴的圆柱面为高斯面，如图所示．该闭合的高斯面由上、下底面和侧面组成，其面积分别为S1、S2和S3，半径为r，长为l．根据高斯定理有解习题9.15图由于上、下底面的外法线方向都与场强E垂直，，所以上式前两项积分为零；又由于圆柱侧面外法线方向与场强E的方

8、向一致，因此有根据已知，有电荷的分布为：所以，电场强度的大小为根据分析知，场强的方向是垂直于轴的垂线方向．如果λ＞0，则电场强度的方向沿垂线向外辐射；若λ＜0，则电场强度的方向沿垂线指向直线．（2）由于均匀带电无限长圆柱面的电荷分布到无限远，所以不能选择无穷远处为电势零点，必须另选零电势的参考点．原则上来说，除“无穷远”处外，其他地方都可选．本题我们选择距圆柱面轴为处电势为零，即．根据电势的定义式，有解习题9.1