1、 96 學年度第 2 學期物理期中考範圍以下解答僅供參考，請以任課教師課堂上實際授課內容為主一解釋名詞(30) 英文出題(1). Coulombs Law (庫倫定律)兩靜止電荷 及 q間的靜電力 正比於 與 的乘積，而與它們間距離(r)QFQq的平方成反比，即 ，此力為連心力，且遵守線性疊加原理。2|rqK(2). Conductor , Semiconductor , Insulator (導體,半導體,絕緣體)i. 導體是一種允許電荷通過其內部的物質，在金屬中移動的電荷是自由電子；而在游離的氣體或電解液中，兩種極性的離子都可移動。ii. 絕緣體是一種可以阻止熱(熱絕緣體)或電荷（電絕緣體
2、）流動的物質。電絕緣體是將所有電荷都被束縛於特定的位置，因此電荷不能流經一絕緣體。iii. 半導體是指常溫下導電性介於導體和絕緣體之間的材料。主要的半導體材料有矽、鍺、砷化鎵、矽鍺複合材料等。半導體通過電子傳導或空穴(電洞)傳導的方式傳輸電流。電子傳導的方式與銅線中電流的流動類似。半導體材料的純度很高時，它的行為近似絕緣體，但其導電性可經由加入特定的雜質而加以控制。(3). Electric field strength (電場強度)空間中某點的電場強度，定義為單位正電荷在該處所受的力。即 ，的方向是正電荷 受力的方向。tqFEtq(4). Electric dipole (電偶極) 與 Ee
3、lectric dipole moment(電偶極矩)兩電量相等且極性相反的點電荷 ，相隔距離 ，即形成電偶極，電偶qd極矩的定義為 ，它是向量，方向由 指向 ，其單位為 。qdp-qcm(5). Electric flux (電通量)電力線通過某一曲面(或平面時)，其射穿數目可以被量化為電通量 ，對E面積 的平面而言， 對電場不均勻或表面不平AcosEAE坦，則通量 。dAE(6). Gausss Law (高斯定律 )高斯定律乃是對電場所做的一般陳述，當通過一封閉面的電通量為 ，且E封閉面所包圍的淨電荷為 時，高斯定律描述兩者關係為Q0dAE(7). Electric potential
4、(電位)空間中某一點的電位，乃是將一單位正電荷由零電位處等速移動到該點時，外力所做的功，電位是純量，它代表保守電場內作功與電位能的關係。電場中點和點之間的電位變化 qUWVEXTBA(8). Electric potential Energy (電位能)在數個電荷所建立的電場中，將一點電荷 放置於電位 的位置上，此系qV統內儲存的電位能 ，若是兩電荷系統的電位能可解釋為：在不改qVU變其動能的狀況下將兩電荷由相距無窮遠移到相距 處，外力所需作功的大r小即： 。rkQ(9). Energy density of the Electric field (電場的能量密度)平行板電容器中每單位體積內所
5、儲存的能量，即 ，故能量201EuE是被儲存於電場 之中。E(10). Ohms Law (歐姆定律)歐姆（Georg Simon Ohm l7871854 德國物理學家）於 1826 年作的實驗，確定了電阻、電壓及電流的關係，此即是歐姆定律：當一裝置兩端之電位差 正比於流經該裝置的電流 ，可寫為 。若溫度保持固定，電阻VIIRV值 為常數，則 關係是線性的，若物質遵守歐姆定律，則稱為歐姆RVI性。(11). Electromotive force (電動勢)電動勢（emf，）指的是驅使電荷環繞封閉迴路作運動時，對每單位電荷所做的功，它是一種可將某種形式的能量（如化學能、熱能、輻射能或力學能）
6、轉變為電位能的裝置。(12). Kirchhoffs rule (克希荷夫定律)i. 克希荷夫接點法則： 電路上有兩個或兩個以上的支路時，進入或離開某個接點之電流，其代數和為零，即 0Iii. 克希荷夫迴路法則： 環繞一封閉迴路之電位變化量代數和為零， 0IRV(13). Current density (電流密度)當電流通過一導線截面積時，平均電流密度 ，某一點的電流密度AIJ是向量，方向即為帶電粒子之方向， ， ：表荷電載體的數目DnqV密度。 ：載體荷電量。 ：電荷之漂流速度。qDV(14). Equipotential surface (等位面)由電位相同的各點所連成的線或面，稱為電位
7、線或等位面。電荷在同一等位面上移動時不須作功。(15). Mass spectrometer (質譜儀)質譜儀是一種裝置，可以根據帶電粒子的電荷與質量，進入磁場中，產生不同的軌道半徑，而將離子中不同質量的物質分離開，即可測量這些離子的質量，或分析同位素。二計算題(70) 中文出題例題 22-1(P.577)考慮圖 22.14，試求 受到的淨力。已知 ， ， ，1qCq51q82Cq153。Cq164解答：受力的方向如圖所示。 在 上造成的力量大小為：1q2q1212|rkF216629)03()08(5/0.(mCCN4同樣地，我們求得 及 。淨力的分量為：F7.13N5.41。2cos041
8、31Fx 。-.0in2y上淨力為1q。j.1習題 22-12(P.582)兩相同保麗龍球各帶電荷 ，質量均為 。它們各由長度為 的絲線Qgm2mL1懸吊著，如圖 22.23 所示。因兩球間的電力互斥，絲線與鉛垂線成 15夾角，求為若干？Q解答： 0.258mLsind-(1)gTco-(2)2)(kQsidFe2)(tan)1(2mg223 29 )58.0(/8.015t mskQcNQ=0.395 10-6(coul)=0.395C例題 23-1(P.587)在晴朗的日子裡，若地球的表面有一約 的電場直指向下。試比較一電CN/10子在此處所受的電力及重力。解答：電力的大小為： )/10)
9、(6.(9CNeEF170且其方向為垂直向上，如圖 23.2 所示。重力的大小為： )/8.9)(1.9(3kgmgFN08其方向向下時。比值為： 136.5/Eg粒子(例如電子或質子) 若同時受到重力和電力的作用，則重力可以略而不計。習題 23-17 (P.608)一電荷 位於原點，且空間中另有一外加均勻電場 。若再將C2 CiNE/50電荷放至(3m,4m)處，則此電荷所受的淨力為何？5解答： )/( 501CNiE2rkq26910)/(7CN 53sin720 )53cos5(21 jiE )/76 93CNji)576 932(105( jiqEF)8.2 6.4( Nji習題 23
10、-29(P.609)一質子以初速 射出，依反方向射入一均勻電場 之內。問sm/1085 CN/104.2（a）在靜止前它行進多遠？（b）達到靜止狀態費時多久？ )6.(19Cq解答：（a） meEaeExkgCNx2741906./.2/3.sxaV02 x)103.()18(22539.mx（b） at0215/3.28sVt)(47習題 23-37(P.610)一點電荷 放在無窮平行板附近。平板帶有均勻面電荷密度Cq2，且與電荷相距 。試問（a）點電荷受力若干？（b）空/0mcmd20間中何處的總電場強度為零？解答：（a）平板上的電場 02E21266/85.1mNCCqF)(2.N（b）
11、 0rk 2216269 /085.210/1 NCrm處cmr6.12.0習題 24-18(P.627)一長直同軸電纜線（圖 24.25）之內導線半徑為 ，面電荷密度 ；外部圓柱殼a半徑為 ，面電荷密度為 。試求下列區域之電場：（a）a rb；（b）brb。解答：（a）arb 0)2()(aLEr（b）rb 02)2(LbaEL0rb例題 25-1(P.636)質量為 的一個質子，進入相距 的兩平行板之間。這個區域內kg27106.cm20有均勻電廠 ，如圖 25.6 所示。如果質子的初速為 ，則其末mV/35 kg6105速為何？解答：由 25.7 式可知動能變化量為：（i ）Vqvif
12、221因為位移是沿著電場線的方向，所以電位變化量為負。由 25.6c 式：VEdV4106由（i）我們得到： mqvif22kgCs274192606.)()/105( 。.3所以， 。svf/6例題 25-2(P.640)三個點電荷 ， 及 ，被固定於圖 25.13 所示的位置上Cq12Cq3（a）在四方形角落 點上的電位為何？（ b）將一電荷 由無窮遠處PCq5.24移到 點位置，需做功若干？（c） 、 及 的總電荷為何？1q23解答：（a）. 點的總電位為純量和：P321321 rkqrkVP代入各已知值： VmCNV36291 105.4)0(/0.( 同理， 及 。合計之位能為 。326.V31P36.7（b）. 外力做功為 。在此情況下 ，所以)(ifEXTqW0i)1065.7)(105.2(34 VCVqWPEXT J9.0（c）. 三個電荷的總電位能為純量和： 2312Urqkrqk例如計算 和 之間儲存的位能時：12mCCNU3)102)(/0.9( 66212 J36同理， 及314.5JU3235.因此總電位能為 。J10.系統的電位能為負值，意味著分離這些粒子而使彼此相距無窮遠處時，需要外力做功。習題 25-24(P.652)在與點電荷 相距 處，電場強度為 及電位為 。求 及 。QrmV/20V60Qr解答： 2rkE-(1)0rkQV
