大学物理第4章 静电场(终结版)习题解答4-6.ppt

大学物理 习题解答 2.1 * （1）当物体滑动瞬间，达到最大静摩擦力，其水平方向受力情况： 当物体匀速滑动时，物体受到滑动摩擦力，此时 当物体匀速滑动时，物体受到滑动摩擦力，此时 （2）全反力：法向支持力与摩擦力的合力称为支持面对物体的全反力。 摩擦角：当物体处于滑动的临界状态时，静摩擦力达到最大值,此时全反力与支持力的夹角。 显然，摩擦角仅与摩擦系数有关。 若将摩擦力与支持力用全反力代替，则此时物体仅受3个力作用。 此时，仅当外力F在全反力反向延长线右侧，物体才有可能运动，否则会出现自锁现象。 2.8 由牛顿第二定律 分离变量： 则： 则： 2.12 设左右两边绳子拉力分别为T1和T2，鼓轮转动角加速度为β。 对m1和m2分别运用牛顿第二定律： 对鼓轮运用转动定律：M=Jβ；有： 联立三式，可得： 2.13 m, R N F （1）由于杆静止，故合外力矩为0，即 F×（0.5+0.75）=N×0.5→N=250N 而欲求飞轮静止所需时间，可利用转动定律M=Jβ， 先求出转动的角加速度： f 即：μN×R=mR2β/2→飞轮角加速度为：β=13.3（减速转动） 而初始角速度 则，飞轮停止所需时间为： 再根据： 对应圈数： （2） 若要在2秒内使飞轮减速一半，则外力F为多大？ m, R N f 由题设可得： 其中， 则，对飞轮运用转动定律，有： 可得飞轮受到压力为 再由杆合外力矩为零，可得： F’×（0.5+0.75）=N’×0.5→F’=177N 3.6 M V m, v a ) (1)若炮弹相对地面的速度为v 则，根据水平方向动量守恒： MV=mv cosa (2)若炮弹相对炮车的速度为v 因动量守恒必须对同一惯性系才成立，因此必须讨论炮弹相对于地面的速度，根据相对运动关系，有： 根据水平方向动量守恒 4.8 （1）rR1 以半径r,取一同心球面为高斯面 故：E1=0 （2）R1rR2 以半径r,取一同心球面为高斯面 故： 故： （3）R2rR3 以半径r,取一同心球面为高斯面 （4）R3r 以半径r,取一同心球面为高斯面 4.11 利用电势叠加原理计算电势 电荷元产生电势 根据叠加原理 电荷元产生电势 4.13 R1 R2 (1)内外两筒的电势差 在两桶间取一半径为r，高为h的圆柱，根据高斯定理： 内外两筒的电势差为 4.13 R1 R2 (2)若外筒接地 仍可在两桶间取一半径为r，高为h的圆柱，根据高斯定理： 计算内筒电势，可将外筒（接地）视为电势零点 4.18 R1 R2 R3 B A （1）求两球间电势差 在两球面间取一半径为r的高斯面，利用电介质中的高斯定理： 则，两球间电势差为： R1 R2 R3 B A （2）离球心30cm处，（球壳外部真空中） P 取一半径为r的高斯面恰好经过P点， R1 R2 R3 B A （3）球A电势 电场分布： 定义无穷远处电势为零，则A球电势为： 电场分布： 4.19 A B P Q q (1) 求P、Q的电势 电场分布： 定义无穷远处电势为零，则 4.19 A B P Q q (2) 若AB链接在一起，求P、Q的电势 电场分布： 定义无穷远处电势为零，则 4.26 d/3 d/3 d/3 +q -q 假设上下极板分别带电±q,未插入电介质时，板间电场为： 当插入电介质后，电介质内部电场强度变为： 板间电势差：ΔU=E0×d 电容为： 则板间电势差为： 此时板间电容为： 电容变化量为： *