AP物理C电学:电学

学习AP物理C电学的概念,示例问题和解释

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例子问题

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问题1:了解静电学

直径为10cm的空心金属球的净电荷为均匀分布在其表面上的。距离球体中心2.0米处的场的大小是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释:

相关方程:

(点电荷电场)

在金属球外的任何地方,电场都和同样大小的点电荷在球中心的电场是一样的。因此,计算给定点电荷的电场:

插入得到:

问题1:电磁学考试

两个无限平行的导电片各有正电荷密度.右薄片右边电场的大小和方向是多少?

可能的答案:

,在左边

,向右

,向右

,向右

正确答案:

,向右

解释:

相关方程:

(单无限平面场)

电场是加性的;换句话说,两个平面的总电场是它们各自电场的总和:

电场的方向远离正电荷源。因此,在这些带正电的平面的右边,电场指向右边。

问题1:电磁学考试

四个粒子,每个都带电荷,组成一个正方形的四个边长相等的角.对于正方形左上角的电荷,由于它与其他三个粒子的相互作用,它所受到的合力方向是什么?

可能的答案:

就在右边

右下方

左上方

就在左边

正确答案:

左上方

解释:

正确答案是左上45度。因为所有的粒子都带电荷,所有的力都是排斥力(没有吸引力)。右上角的粒子产生了一个直接向左的斥力,而左下角的粒子产生了一个直接向上的斥力。它们的大小相等,因为它们都在距离上从左上角开始。右下角也产生了一个排斥力,但作用的方向与向左和向上的矢量和方向相同。

问题2:电磁学考试

考虑一个由两个嵌套球体组成的球形电容器。较小的球体的半径为还有一个电荷,位于一个半径较大的球体内还有一个电荷

下列哪个方程准确地描述了这个球形电容器的电容?

可能的答案:

由于对称性,这种情况不会产生电容

正确答案:

解释:

为了解决这个问题,我们需要推导出一个方程。

我们知道:

我们可以用高斯定律推导出两个圆之间的电场,产生:

做关于的积分,我们得到:

我们可以把它代回到电容方程中,得到:

问题1:电磁学考试

我们有一个点电荷.求距离处的电场远离那个指控。

可能的答案:

正确答案:

解释:

由点电荷产生的电场的库仑定律是,其中我们知道以下变量的值。

利用这些值,我们可以解出电场。

问题1:电磁学考试

两个正电荷地方有距离吗彼此远离,如下图所示。如果测试电荷为正,,是放在中间,在什么距离上远离这个测试电荷会受到零合力吗?

指控

可能的答案:

正确答案:

解释:

要找出测试电荷受净力为零的位置,将净力方程写为,在那里作用在测试物体上的力来自哪里,作用在测试电荷上的力是相同的吗.利用库仑定律,我们可以重写力的方程,令它等于零。

在这个方程中,距离,,是测试电荷距离,而表示测试电荷距离.现在,我们化简求解

交叉相乘。

我们可以取消.为了解决问题,我们不需要知道这些值。

现在我们已经分离了,我们可以代入题目中给出的值并求解。

问题2:电磁学考试

你站在一个很大的带正电的金属板上,表面电荷为

假设平板无限大,质量是你的身体需要多少电荷才能漂浮起来?

可能的答案:

正确答案:

解释:

考虑作用在你身上的力。有向下(负方向)的重力,.为了让你浮起来,必须有一个向上的(正方向)力,这个向上的力来自金属板,.为了表示你会浮起来,合力方程写成,在那里是你的费用。

对于带电的盘子,要知道

知道了这个,力方程就变成了

解出

现在我们可以代入已知值,解出电荷。

问题1:

的点电荷施加的力为另一项指控是.这两个电荷的距离有多远?

可能的答案:

正确答案:

解释:

要算出两个电荷之间的距离,可以用库仑定律。

既然我们想求距离,,我们解出

我们知道力和两个电荷的值。

我们可以代入这些值,解出距离。

问题1:

两个电荷之间的电磁力是多少,,位于分开吗?

可能的答案:

正确答案:

解释:

求两个电荷之间的电场力的方程是,在那里.利用这个,我们可以重写力方程。

现在,我们可以用问题中给出的值来解出两个粒子之间的电磁力。

问题1:用库仑定律

电场点处电场的大小是多少从点电荷

可能的答案:

正确答案:

解释:

求电场强度的方程是

我们可以用给定的值求出距离处的场强

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