(20分)如图所示,接地的空心导体球壳内半径为R,在空腔内一直径上的P1P2处,放置电量分别为q1q2的点电荷,q1q2q,两点电荷到球心的距离均为a.由静电感应与静电屏蔽可知:导体空腔内表面将出现感应电荷分布,感应电荷电量等于-2q.空腔内部的电场是由q1q2和两者在空腔内表面上的感应电荷共同产生的.由于我们尚不知道这些感应电荷是怎样分布的,所以很难用场强叠加原理直接求得腔内的电势或场强.但理论上可以证明,感应电荷对腔内电场的贡献,可用假想的位于腔外的(等效)点电荷来代替(在本题中假想(等效)点电荷应为两个),只要假想的(等效)点电荷的位置和电量能满足这样的条件,即:设想将整个导体壳去掉,由q1在原空腔内表面的感应电荷的假想(等效)点电荷q1共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0;由q2在原空腔内表面的感应电荷的假想(等效)点电荷q2共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0.这样确定的假想电荷叫做感应电荷的等效电荷,而且这样确定的等效电荷是唯一的.等效电荷取代感应电荷后,可用等效电荷q1q2来计算原来导体存在时空腔内部任意点的电势或场强。

1.试根据上述条件,确定假想等效电荷的位置及电量.

2.求空腔内部任意点A的电势UA.已知A点到球心O的距离为r的夹角为q

(20分)薄膜材料气密性能的优劣常用其透气系数来加以评判.对于均匀薄膜材料,在一定温度下,某种气体通过薄膜渗透过的气体分子数,其中t为渗透持续时间,S为薄膜的面积,d为薄膜的厚度,为薄膜两侧气体的压强差.k称为该薄膜材料在该温度下对该气体的透气系数.透气系数愈小,材料的气密性能愈好.

图为测定薄膜材料对空气的透气系数的一种实验装置示意图.EFGI为渗透室,U形管左管上端与渗透室相通,右管上端封闭;U形管内横截面积A=0.150cm2.实验中,首先测得薄膜的厚度d =0.66mm,再将薄膜固定于图中处,从而把渗透室分为上下两部分,上面部分的容积,下面部分连同U形管左管水面以上部分的总容积为V1,薄膜能够透气的面积S =1.00cm2.打开开关K1、K2与大气相通,大气的压强P1=1.00atm,此时U形管右管中气柱长度.关闭K1、K2后,打开开关K3,对渗透室上部分迅速充气至气体压强,关闭K3并开始计时.两小时后, U形管左管中的水面高度下降了.实验过程中,始终保持温度为.求该薄膜材料在时对空气的透气系数.(本实验中由于薄膜两侧的压强差在实验过程中不能保持恒定,在压强差变化不太大的情况下,可用计时开始时的压强差和计时结束时的压强差的平均值来代替公式中的.普适气体常量R = 8.31Jmol-1K-1,1.00atm = 1.013×105Pa).

 0  31460  31468  31474  31478  31484  31486  31490  31496  31498  31504  31510  31514  31516  31520  31526  31528  31534  31538  31540  31544  31546  31550  31552  31554  31555  31556  31558  31559  31560  31562  31564  31568  31570  31574  31576  31580  31586  31588  31594  31598  31600  31604  31610  31616  31618  31624  31628  31630  31636  31640  31646  31654  176998 

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