物理（二）：电磁学：练习题和考试题

电荷、电场力与电场、直流电路、电容器与 RC 电路以及交流电：大学物理的第二学期。

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本课程的主题

物理（二）：电磁学考试技巧

多个电荷产生的力和电场按矢量相加：先把每一个都画出来再相加。
使用库仑定律前，先把 µC 换算成 C，把 cm 换算成 m。
电容器充满电后会隔断直流；时间常数 τ = RC 决定这一过程有多快。
对于磁力和感应电流，每次都画出 ⊗ 和 ⊙ 并使用右手定则：大多数失分都是因为方向错误。

例题详解

库仑定律与电场简单

+4 µC 和 +1 µC 的两个点电荷之间的作用力为 20 N。它们相距多远 r？答案以 cm 表示。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².

q₁ = +4 µCq₂ = +1 µCF = 20 N

求： r (cm)

显示提示

将库仑定律变形求 r。
r = √(k·|q₁·q₂|/F)。
r² = 0.001798 m².

显示答案和分步解答

Coulomb’s law: two point charges attract or repel with F = k·|q₁·q₂|/r², with k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C². The field of a point charge is E = k·|q|/r², pointing away from a positive charge and towards a negative one. Forces and fields from several charges add as vectors.

求距离

r = √(8.99 × 10⁹·4 × 10⁻⁶·1 × 10⁻⁶/20) = 0.0424 m

r = 4.24 cm

答案

r = 4.24 cm

串并联电阻中等

求电源输出并流过 R₁ 的电流 I_R1。

V₁ = 18 VR₁ = 6 ΩR₂ = 3 ΩR₃ = 3 ΩR₄ = 6 Ω

求： I_R1 (A)

显示提示

逐步化简网络。串联电阻相加。两个并联电阻合并为 R₁R₂/(R₁ + R₂)。
R₃ 和 R₄ 流过相同电流，所以串联。该支路与 R₂ 并联，结果再与 R₁ 串联。
R_eq = 8.25 Ω.

显示答案和分步解答

串联和并联电阻：串联时每个电阻流过相同电流，R = R₁ + R₂ + …。并联时每个电阻两端电压相同，1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …。梯形网络每次合并一对，直到只剩一个等效电阻。

从远端开始合并电阻

从离电源最远的一端开始，逐步向电源合并。流过相同电流的电阻为串联；接在同一对节点之间的电阻为并联。

R₃ + R₄ = 3 + 6 = 9 Ω

R₂ ∥ 9 = 3·9/(3+9) = 2.25 Ω

R_eq = R₁ + 2.25 = 6 + 2.25 = 8.25 Ω

电源电流

电源只看到 R_eq，由欧姆定律得到它输出的电流。该电流流过 R₁。

I_R1 = V₁/R_eq = 18/8.25 = 2.182 A

答案

I_R1 = 2.182 A

练习方式

“练习本课程”会混合出该课程所有主题的题目，就像真正的考试一样。
每道题的数值都不同，让你掌握方法，而不是记住答案。
卡住了？先打开一个小提示，需要时再查看完整解析。
模拟考试限时且没有提示，结束后你会得到分数和完整的回顾。

本课程的计算器

串并联电阻计算器分压器计算器 RC 时间常数计算器 RLC 阻抗计算器库仑定律计算器欧姆定律计算器（电压、电流、电阻和功率）电阻色环码计算器（4、5 和 6 环）电容计算器（串联、并联、电荷和能量）磁场计算器（导线、圆环、螺线管和螺绕环）