第六章 静电场中的导体和电介质基本要求理解静电场中导体处于静电平衡时的条件,以及静电平衡状态下导体的电荷分布规律,了解静电现象的应用。了解电介质的极化及其微观机理,了解电极化强度的概念。理解电位移矢量D和电介质中的高斯定理,并会用它来计算对称电场的电场强度。理解电容的定义,并能计算几何形状简单的电容器的电容。理解电容器的储能以及静电场是电场能量的携带者。了解电场能量密度的概念;能用能量密度计算电场能量。习题6-1. 分子的正、负电荷中心重合的电介质叫做 电介质。在外电场的作用下,分子的正负电荷发生相对位移,形成 。9-2. 在一电场强度为E=1 kV•m的匀强电场中,垂直放置一个扁平大金属盒,盒内充满相对电容率为的均匀电介质(图9-2)。忽略边缘效应,试画出盒内、外沿Ox轴方向(沿电场强度方向)的电场强度和电势随x的变化关系曲线(设x=0处电势V=0)。图6-3. 有一平板空气电容器,它的两个极板接上恒定电源,然后注入相对电容率为的均匀电介质。则注入介质后,下述物理量与未注入介质前之比分别为:(A)电容器的电容C/C=(B)电容器中电场强度E/E=(C)电容器中的电位移D/D=(D)电容器储存的能量W/Wr=6-4. 一带正电荷的物体M,靠近一不带电的金属导体N,N的左端感应出负电荷,右端感应出正电荷。若将N的左端接地,则:(A)N上的负电荷入地;(B)N上的正电荷入地;(C)N上的电荷不动;(D)N上所有电荷都入地。6-5. 有两个带电不等的金属球,直径相等,但一个是空心,一个是实心的。现使他们相互接触,则这两个金属球上的电荷:(A)不变化;(B)平均分配;(C)空心球电量多;(D)实心球电量多。6-6. 一个带电导体达到静电平衡时:(A)表面上电荷密度较大处电势较高;(B)表面曲率较大处电势较高;(C)导体内部的电势比导体表面高;(D)导体内部任意一点与其表面上任意一点的电势差为0。6-7. 如图所示,一封闭的导体壳A内有两个导体B、C。A、C不带电,B带正电,则A、B、C三导体的电势U、U、U的大小关系是:(A);(B); 图(C);(D)。6-8. 关于静电场中的电位移线,下列说法中正确的是?(A)起自正电荷,止于负电荷,不形成闭合曲线,不中断;(B)任何两条电位移线互相平行;(C)起自正自由电荷,止于负自由电荷,任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交;(D)电位移线只出现在有电介质的空间。6-9. 一个大平行板电容器水平放置,两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质,另一半空间为空气,当两板带上恒定的等量异号电荷时,有一个质量为m,带电量为q的质点,平衡在极板间的空气区域中。此后,若把电介质抽去,则该质点:(A)保持不动;(B)向上运动;(C)向下运动;(D)是否运动不能确定。6-10. 一个平行板电容器,充电后与电源隔开,当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大,则两极板间的电势差U、电场强度的大小E、电场能量W将发生如下变化:(A)U减小,E减小,W减小;(B)U增大,E增大,W增大;(C)U增大,E不变,W增大;(D)U减小,E不变,W不变。作业6-11. 一导体球半径为R,外罩一个半径为R的同心薄导体球壳,外球壳所带的总电荷为Q,而内球的电势为V。求此系统的电势和电场分布。6-12. 如图所示,A,B,C三块平行导体平板的面积均为S,其中A板带电Q,B、C板不带电,A和B间距为d,A和C间距为d。求:(1)各导体板上的电荷分布和导体板间的电势差;(2)将B,C导体板分别接地,再求导体板上的电荷分布和导体板间的电势差。6-13. 如图所示,在点A和点B之间有五个电容器,其连接如图所示。(1)求A,B两点之间的等效电容;(2)若A,B之间的电势差为12 V,求U,U和U。6-14. 如图所示,半径 m的导体球带有电荷C,导体外有两层均匀介质,一层介质的,厚度m,另一层介质为空气,充满其余空间。求:(1)离球心为cm处的和; 图(2)离球心为cm处的V;6-15. 如图,有一空气平板电容器极板面积为S,间距为d,现将该电容器接在端电压为U的电源上充电。当(1)充足电后;(2)然后平行插入一块面积相同,厚度为,相对电容率为的电介质板;(3)将上述电介质换为同样大小的导体板时,分别求极板上的电荷Q,极板间的电场强度和电容器的电容C。6-16. 某介质的相对电容率为,击穿电场强度为18MV•m12,如果用它来做平板电容器的电介质,要获得电容为0.047F而耐压4000V为的电容器,它的极板面积至少要多大?
填空题12.( 5.0 分 ) 实验证明，当金属或半导体处于较强磁场中时，一般磁阻传感器电阻相对变化率与磁感应强度是______关系.第 1 空
处于激发态的钠原子，发出波长为589nm的光子的时间平均约为(10)^-8s。根据不确定度关系式，光子能量不确定量的大小Delta E= ，发射波长的不确定度范围（即所谓谱线宽度）是 。
什么是定态？定态有什么性质？
6投手榴弹时,投出的水平距离与下列哪些因素有关? __-|||-(5.0分)-|||-__-|||-投手距地面的高度-|||-初速度大小与方向-|||-C 以上皆是-|||-手榴弹的自重及空气阻力
____年美国科学家提出了“激光原理”，1960年美国科学家梅曼宣布获得了激光，到1960年7月7日世界上第一台____诞生，用了1年。A. 1945B. 1952C. 激光炮D. 激光器E. 1958
(单选题) _是两力合成公理。A作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点,合力的大小和方向,由这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线确定。B两个物体间的作用力与反作用力总是同时存在,且大小相等,方向相反,沿着同一条直线,分别作用在两个物体上C作用在刚体上的两个力,使刚体处于平衡的充要条件是:这两个力大小相等,方向相反,且作用在同一直线上D若刚体受三个力作用而平衡,且其中两个力的作用线相交于一点,则此三个力必共面且汇交于同一点
将一频率为 2000Hz 的正弦电压信号输入示波器的 Y 输入端,要使荧光屏上 出现 4 个周期的正弦波 ,示波器的扫描周期应为 2 ms。 3、按有效数字运算规则计算: (6.82×103-355×0.23)×12.002= 7.45×103 。 4、千分尺零点不准产生系统误差,电压扰动使电压读数不准产生随机误差。 5、由不确定度决定测量结果的有效数字是处理一切有效数字问题的总的根据和原则。 三、改错题 1、M=45.427g, ΔM/M=0.12% ( M=45.43g, ΔM/M=0.12% ) 2、800.0mm=80cm=0.8m (800.0mm=80.00cm=0.8000m) 3、E=(4.628×109±6.35×107)N/m2 (E=( 4.63±0.06)×109N/m2 ) 4、用千分尺测一金属丝直径,正好为 5.1 毫米,应记为 5.10mm ( 5.100mm ) 5、0.005020Km 的有效数字是 6 位 ( 4位 ) 四、计算与问答题 1. 测得一长方体的质量 M=(250.00±0.05)g,长 L=(5.015±0.003)cm,宽 B=(3.983±0.002)cm,高 H=(2.008±0.002)cm,求其密度ρ及其相对不确定度Δρ/ρ。(5')
在惯性参考系S(0-XYZ)中，于A(0,0,0),B(0,0,d)两地先后发生两事件的时间间隔t另一参考系S'(0'-X'Y'Z'与s系相应的坐标轴平行)系相对于S系沿x轴方向以0.6c匀速直线运动则在S系中测得两事件的时间间隔Delta (t)^1和空间间隔Delta (t)^1分别为()(A)1.25t,1.25d(B)0.8t,d(C)1.25t,d(D)1.25t,0.8 d
本实验中,改变入射光频率是通过以下哪种方式来实现的()A. 调节滤色片型号B. 调节入射光孔径C. 调节汞灯与光电管距离D. 调节反向电压
热门问题
静止流体不显示粘性。A. 正确B. 错误
1.如图1所示,BC为波密介质的反射面,波由P点反射,已知入射波t时刻的波形曲线如左图所示,则-|||-反射波的波形曲线为: [ ]-|||-y y y-|||-B P-|||-x x-|||-P-|||-o x (A) (B)-|||--A y y-|||-C ∠ P-|||-图1 x-|||-(C) (D)
有一系列成功的实验，物理学家们却从未真正认真看待“标准模型”。这个理论至少第一眼看上去零零碎碎、东拼西凑。它由不同的理论和方程集合而成，看不出有什么清晰的秩序。它描述了某些场，通过由某些常数决定的某些力相互作用，表现出某些对称性。它对世界进行预测的方式也复杂得离谱，直接使用这些方程会得出毫无意义的预测。它距离广义相对论和量子力学的简洁方程还很远。但迄今为止，它仍然是解释物质世界最好的理论，它的预测全部得到了证实。读上文，作者认为“标准模型”（）。A. 虽然不优美，但解释力强B. 在简洁性方面还有所欠缺C. 过于复杂和凌乱D. 应该被物理学家们真正重视起来
11.如右图4所示,载流为I的竖直无限长直导线,与半径为R半圆形导体框共面,其中直径-|||-AB是水平状态,A点与载流线相距为a。当导体框由静止下落H高度时,求:(1)该瞬时半圆形-|||-导体框中的感应电动势:(2)该瞬时AB边的电动势大小和方向。 C-|||-a-|||-A B-|||-I H
下图实验中某同学测得开路电压为4.0V 短路电流为 12mA 则当为 666 Ω时电流表的 读数 [ 填空 1 ] mA ( 精确到个位 )
[题目]如图所示,两个匀质长方体A,B叠放在水-|||-平桌面上,水平拉力F作用在物体B上,使物体A,-|||-B一起沿水平桌面做匀速直线运动,请作出物体A受-|||-力的示意图-|||-A-|||-F-|||-B-|||-77 7 7
产生感生电动势的非静电力是A. 洛伦兹力B. 涡旋电场力C. 静电场力D. 安培力
用伏安法测金属电阻时,()用内接法A. 待测电阻阻值远小于电流表内阻B. 待测电阻阻值远大于电流表内阻C. 任何情况都可以
空气中传播的两列声波大小分别_(1)=f和_(1)=f,那么它们叠加形成拍频大小为()_(1)=f_(1)=f_(1)=f_(1)=f
处于激发态的钠原子，发出波长为589nm的光子的时间平均约为(10)^-8s。根据不确定度关系式，光子能量不确定量的大小Delta E= ，发射波长的不确定度范围（即所谓谱线宽度）是 。
下列表达式中的有效数字位数100.00±0.100cm的有效数字是___位100.00±0.10cm的有效数字是____ 位100.00±0.1cm的有效数字是____ 位
核能是通过核反应从( )中获取的能量。 、原子核、原子、中子、质子
光的衍射特征是光在受限制的方位上展开;限制越强光展得越开,衍射现象越明显.A. 正确B. 错误
在容积V=4×10^-3m^3的容器中,装有压强P=500Pa的理想气体,则容器中气体分子的平动动能总和为 J
关于磁场的高斯定理 iint ____(S)overline (B)cdot d overline (S)=0, 下面的叙述中不正确的是( )A. 该定理表明磁场是无源场B. 该定理表明磁场是涡旋场C. 一批磁感线可以完全被封闭在闭合曲面内D. 穿入任一闭合曲面的磁感线的条数一定等于穿出该曲面的磁感线的条数
填空题(共9题,45.0分)-|||-12.(5.0分)一质点在xy平面内做曲线运动,其运动方程为 overline (r)=(t)^2overline (i)+((t)^2-2t)overline (j)(S1) ,则在任意t时亥-|||-质点切向加速度的大小为 __ -o
光计是测量光线偏转角度的仪器 要想在分光计平台上开展实验 必须把分光计调整到工作状态 分光计调整完毕时的状态是 A 望远镜平行光管的光轴垂直于分光计主轴 B 管能发出平行光 ; C 望远镜适合接收平行光 ; D 载物台的台面垂直于分光计主 轴 ;
如图所示，波源S激起的水面波穿过两个狭缝A，B向右传播，SA=12cm，SB=10cm，AC=BC=20cm，AD=19cm，BD=21cm，水面波波长为λ=4cm，则A，B两点的振动 (同相/反相)，在C点处引起的振动 (加强/减弱)，在D点处引起的振动 (加强减弱)．A.-|||-D-|||-S C-|||-B
13 单选(2分)-|||-一闭合回路处于变化的磁场中,通过回路的磁通量为 Phi =6(t)^2+2t wb ,t的单位-|||-为秒,则 =1s 时线圈中产生的感应电动势为 () 心-|||-A.14伏-|||-B. -8 伏-|||-C.8伏-|||-D. -14 伏
材料一 2月10日，天问一号火星探测器顺利实施火星捕捉制动，正式踏入环火轨道。所谓火星捕捉制动，就是指高速“行驶”的火星探测器在靠近火星时“踩一脚刹车”，在大速度增量减速后被火星的引力场捕获，进入环火轨道。制动捕获的机会是唯一的，所以如何实施近火制动以保证探测器被成功捕获，是整个火星探测任务中技术风险最高、技术难度最大的环节之一，决定着整个探火任务的成败。如何“踩好刹车”，大有学问。 首先，这脚“刹车”的力道大小是极为考究的：如果探测器“刹车”太轻，就会飞越火星继续围绕太阳公转，耗费数年时间等待下一个“制动窗口”；如果探测器“刹车”太重，就有可能直接撞上火星。据公开资料显示，苏联、美国、日本的火星探测任务都曾在“火星捕获段”遭遇失败。据了解，天问一号的目标轨道距离火星最近处仅400km，而此时它的速度已高达28km/s，想要成功实施近火捕捉制动，就必须在10分钟内将它的速度降低到约1km/s，其难度可想而知。中国航天科技集团的科研团队攻坚克难、不畏艰辛，通过无数次仿真实验和反复分析，最终确定为天问一号配置1台3000N的轨道控制发动机，实现制动。 此外，“视觉盲区”也是天问一号踏入环火轨道面临的巨大挑战。这是因为天问一号在实施火星制动捕获时，距离地球达1.92亿公里，它将数据传输回地球需要10.7分钟。如此漫长的通讯延时形成了一段“视觉盲区”，导致地球的工作人员无法对火星捕获情况进行实时监控。天问一号必须“自主”完成“踩一脚刹车”。为确保这一环节顺利实施，科研团队特别能吃苦、特别能攻关，在分析了近千种故障工况后，确定了关键参数及阈值，编写了近两百份故障预案，设计研发了器务自主管理器双大脑、姿轨控计算机三核心、测控通信多通道切换策略等技术，确保天问一号在无法实时控制的情况下，对可能发生的情况进行准确的判断和反应。 成功实施火星制动捕获，标志着中国首次火星探测任务“绕、落、巡”三大目标中环绕目标的顺利达成，为后续探测器着陆与巡视任务的顺利实施奠定了基础，充分展现了中国航天人的智慧，是我国航天事业自主创新、跨越发展的标志性成就。（取材于赵竹青、章斐然等的文章）材料二 1月28日，我国第五部航天白皮书——《2021中国的航天》正式发布。这是我国进入新发展阶段、开启全面建设社会主义现代化国家新征程后的第一版白皮书，具有重要的现实意义。 白皮书总结了过去5年中国航天取得的进展。一是运载火箭发展迅猛：据统计，5年间，我国共实施207次火箭发射，长征运载火箭发射成功率为96.7%；以长征五号为代表的新一代无毒无污染运载火箭陆续投入使用；商业运载火箭不断涌现，形成陆地、海上多样化的发射能力。二是中国空间站建造全面实施：6名航天员先后进驻中国空间站，开启了中国长期驻留太空的时代。三是探月工程取得重大进展：“环绕、着陆、返回”三环节圆满收官、“嫦娥四号”首次着陆月背巡视探测、“嫦娥五号”带回1731克月壤。四是火星探测任务顺利完成：“天问一号”实现从地月系到行星际探测的跨越，在火星上首次留下中国印迹。五是空间基础设施不断完善：北斗全球卫星导航系统建成开通、高分辨率对地观测系统形成…… 总体来看，航天技术的更新推动了新能源、新材料等大批新兴产业的发展，促进了智慧城市、无人驾驶汽车等新业态产业的兴起，也为未来中国航空事业的发展奠定了坚实基础。 白皮书更擘画了未来5年中国的太空发展蓝图，明确未来5年中国航天的发展方向，并介绍了在“探月工程”“行星探测”和“深空探测”等方面的重点任务和重点工程。 探月工程方面，中国政府批准了三次登月任务，计划在月球南极建立月球基地：拟定2024年发射“嫦娥七号”对月球南极进行详细勘测，绘制月球南极阴影陨石坑中冰的分布图；预计2030年发射“嫦娥八号”，测试载人国际月球科研站的“核心技术”；计划在2025年以后在月球上建立国际月球科研站等。行星探测方面，主要包括两项内容：一是计划在2024年发射首颗小行星探测器，名为“郑和”，它将对近地小行星进行采样并研究具有类似小行星轨道的冰冻彗星；二是计划在2028年完成火星采样返回任务，完成木星系探测等关键技术的攻关等。深空探测方面，计划于2024年发射“巡天”太空望远镜，它具有与美国国家航空航天局（NASA）的哈勃太空望远镜（世界上现用最伟大的望远镜）相同的波长，堪与其媲美。在未来5年发展的基础上，还计划于21世纪30年代初发射“太极”天基引力波探测器，以便观测到频率更低的波，从而将有效提升探测极端天体和极端事件发生几率的能力。 白皮书还指出，中国始终把发展航天事业作为国家整体发展战略的重要组成部分，始终坚持为了和平目的探索，不断拓展外层空间，这中间饱含着一代又一代航天人艰苦奋斗的心血与汗水。我国伟大的航天人创造了以“两弹一星”、载人航天、月球探测为代表的辉煌成就，走出了一条自力更生、自主创新的发展道路，体现了深厚博大的航天精神。（取材于王帝元、谢龙、赵竹青、初梓瑞等的文章）（1）根据材料一，下列表述正确的一项是 ____ A.火星捕捉制动，是指通过“踩一脚刹车”，使探测器被火星的引力场捕获。B.火星制动捕获的力道大小极为考究，太轻会与火星相撞，太重会飞离火星。C.“视觉盲区”导致天问一号无法对可能出现的情况作出恰当的判断和反应。D.天问一号的成功，标志着中国火星探测任务完成“绕、落、巡”三大目标。（2）根据材料二，下列对中国航天事业取得的成就及未来规划理解不正确的一项是 ____ A.中国空间站建造全面实施，开启了中国长期驻留太空的时代。B.新能源、新材料等新兴产业的发展，推动了航天技术的更新。C.“嫦娥七号”计划绘制月球南极阴影陨石坑中冰的分布图。D.即将发射的“巡天”可与NASA的哈勃太空望远镜相媲美。（3）根据材料一和材料二，下列表述不正确的一项是 ____ A.2月10日，天问一号探测器“刹车”顺利，完成火星捕获，正式踏入环火轨道。B.天问一号将数据传输回地球需要10.7分钟，漫长的通讯延时被称为“视觉盲区”。C.“郑和”小行星探测器将于2024年发射，研究具有类似小行星轨道的冰冻彗星。D.未来5年，将发射“太极”天基引力波探测器，能有效提升探测极端天体的能力。（4）根据材料一和材料二，下列理解与推断不正确的一项是 ____ A.天问一号探测器是中国航天首次从地月系到行星际探测的有效尝试。B.未来中国对木星系的探测，同样可能面临如何踩好“刹车”的问题。C.未来5年，对小行星、火星、木星的探索将是航天工作的重中之重。D.以天问一号等为代表的航天工程凝聚了航天人深厚博大的航天精神。（5）请结合以上两则材料，简要说明我国航天事业获得快速发展的原因。