2021-2022學年高二物理競賽靜電場課件（15張PPT）

1、靜電場課件 圖示為一個均勻帶電的球層，其電荷體密度為 ,球層內表面半徑為 ，外表面半徑為 設無窮遠處為電勢零點，求空腔內任一點的電勢， ， ， 解法1：由電勢疊加法求電勢。在球層內取半徑為 的薄球層 該薄層電荷在球心處產(chǎn)生的電勢為 整個帶電球層在球心處產(chǎn)生的電勢為 OR (2) 球外電勢 解法2：由高斯定理求場強，由場強積分法求電勢。如圖所示，一內半徑為a、外半徑為b的金屬球殼，帶有電荷Q，在球殼空腔內距離球心r處有一點電荷q設無限遠處為電勢零點，試求： (1) 球殼內外表面上的電荷 (2) 球心O點處，由球殼內表面上電荷產(chǎn)生的電勢 (3) 球心O點處的總電勢 解：(1) 由靜電感應，金屬球殼

2、的內表面上非均勻分布感應電荷-q，外表面上均勻分布電荷q+Q 如圖所示，兩個共面的平面帶電圓環(huán)，其內外半徑分別為 、 和 、 ，外面的圓環(huán)以每秒鐘 轉的轉速順時針轉動，里面的圓環(huán)以每秒鐘 轉的轉速反時針轉動若電荷面密度都是 ，求 和 的比值多大時，圓心處的磁感強度為零。、解： 整個內圓環(huán)在O點產(chǎn)生的磁感強度為 方向垂直紙面向外 同理得外圓環(huán)在O點產(chǎn)生的磁感強度 方向垂直紙面向內 如圖，一半徑為R的帶電塑料圓盤，其中半徑為r的陰影部分均勻帶正電荷，面電荷密度為+ ，其余部分均勻帶負電荷，面電荷密度為- 。當圓盤以角速度 旋轉時，測得圓盤中心O點的磁感強度為零，問R與r滿足什么關系？解： 圖所示為

3、兩條穿過y軸且垂直于xy平面的平行長直導線的正視圖，兩條導線皆通有電流I，但方向相反，它們到x軸的距離皆為a.(1) 推導出x軸上P點處的磁感強度 的表達式. (2) 求P點在x軸上何處時，該點的B取得最大值 、 的方向如圖所示P 點總場強 解（1）兩導線在P點產(chǎn)生的磁感強度的大小為： (2) 由此可得：x = 0處，B有最大值 解：由安培環(huán)路定理： 0 r R區(qū)域： 真空中無限長圓柱形銅導體，半徑為R,電流I均勻分布，求磁場分布和通過圖中陰影區(qū)的磁通量。面積方向向內r R3區(qū)域： R1 r R2區(qū)域： (2022)一根同軸線由半徑為R1的實心長金屬導線和套在它外面的半徑為R3的同軸導體圓筒組

4、成R1與R2之間充滿磁導率為 的各向同性均勻非鐵磁介質，R2與R3之間真空，如圖傳導電流I沿實心導線向上流去，由圓筒向下流回，在它們的截面上電流都是均勻分布的求同軸線內外的磁感強度大小B的分布解：由安培環(huán)路定理： 0 r R1區(qū)域： R2 r R3區(qū)域： H = 0，B = 0 （2022）如圖所示，有一根長直導線，載有直流電流 ，近旁有一個兩條對邊與它平行并與它共面的矩形線圈，以勻速 沿垂直于導線的方向離開導線設t =0時，線圈位于圖示位置，求(1) 在任意時刻t通過矩形線圈的磁通量F(2) 在圖示位置時矩形線圈中的感應電動勢。解：回路方向順時針，面積方向向內。 (2022)如圖所示，一根長為L的金屬細桿ab繞豎直軸O1O2以角速度w在水平面內旋轉O1O2在離細桿a端L /5處若已知地磁場在豎直方向的分量為 求ab兩端間的電勢差間的動生電動勢： 解：b點電勢高于O點間的動生電動勢：a點電勢高于O點 （2022）、載有電流I的長直導線附近，放一導體半圓環(huán)MeN與長直導線共面，且端點MN的連線與長直導線垂直半圓環(huán)的半徑為b，環(huán)心O與導線相距a設半圓環(huán)以速度 平行導線平移，求半圓環(huán)內感應電動