大学物理答案

发布 2022-07-07 21:56:28 阅读 7964

11-1.直角三角形的点上,有电荷,点上有电荷,试求点的电场强度(设).

解:在c点产生的场强

在c点产生的场强

c点的合场强方向如图。

11-14. 一电偶极子的电矩为,放在场强为的匀强电场中,与之间夹角为,如图所示.若将此偶极子绕通过其中心且垂直于、平面的轴转,外力需作功多少?

解: 11-15. 两根相同的均匀带电细棒,长为,电荷线密度为,沿同一条直线放置.两细棒间最近距离也为,如图所示.假设棒上的电荷是不能自由移动的,试求两棒间的静电相互作用力。

解:以棒的一端为坐标原点,棒长为轴方向。

方向沿x轴正向;左棒受力:

11-9. 如图,在点电荷q的电场中,选取以q为中心、r为半径的球面上一点p处作电势零点,则与点电荷q距离为r的p'点的电势为

(ab) cd)

答:b12-3. 有一外半径为,内半径的金属球壳,在壳内有一半径为的金属球,球壳和内球均带电量,求球心的电势.

解。12-3.充了电的平行板电容器两极板(看作很大的平板)间的静电作用力与两极板间的电压之间的关系是怎样的?

答:对静电能的求导可以求得电场作用于导体上的力。

12-5. 在一个原来不带电的外表面为球形的空腔导体内,放一带有电荷为的带电导体,如图所示.则比较空腔导体的电势和导体的电势时,可得什么结论?

答:和都是等势体

13-3. 面积为的平行板电容器,两板间距为,求:(1)插入厚度为,相对介电常数为的电介质,其电容量变为原来的多少倍?(2)插入厚度为的导电板,其电容量又变为原来的多少倍?

解:(12)插入厚度为的导电板,可看成是两个电容的串联。

13-9. 半径为的导体外套有一个与它同心的导体球壳,球壳的内外半径分别为和。当内球带电量为时,求:

(1)系统储存了多少电能?(2)用导线把壳与球连在一起后电能变化了多少?

解:(1球与球壳之间的电能

球壳外部空间的电能。

系统储存的电能

2)球与球壳内表面所带电荷为0

外表面所带电荷不变

13-1. 介质的极化强度与介质表面的极化面电荷是什么关系?

答: 14-1. 如图所示的弓形线框中通有电流,求圆心处的磁感应强度。

解:圆弧在o点的磁感应强度

方向垂直纸面向外。

直导线在o点的磁感应强度

方向垂直纸面向里。

总场强方向垂直纸面向里。

14-3. 无限长细导线弯成如图所示的形状,其中部分是在平面内半径为的半圆,试求通以电流时点的磁感应强度。

解: a段

b段 c段

o点的总场强方向如图。

14-11. 在电视显象管的电子束中,电子能量为,这个显像管的取向使电子沿水平方向由南向北运动。该处地球磁场的垂直分量向下,大小为,问:

(1)电子束将偏向什么方向?(2)电子的加速度是多少?(3)电子束在显象管内在南北方向上通过时将偏转多远?

解:(1)根据可判断出电子束将偏向东。

14-1.在图()和()中各有一半径相同的圆形回路、,圆周内有电流、,其分布相同,且均在真空中,但在()图中回路外有电流,、为两圆形回路上的对应点,则:

答:的环流只与回路中所包围的电流有关,与外面的电流无关,但是回路上的磁感应强度却是所有电流在那一点产生磁场的叠加。所以c对。

16-1. 直导线中通以交流电,如图所示, 置于磁导率为的介质中,已知:,其中是大于零的常量。求:与其共面的n匝矩形回路中的感应电动势。

解: 16-2. 如图所示,长直导线中通有电流,在与其相距处放有一矩形线圈,共1000匝,设线圈长,宽。

不计线圈自感,若线圈以速度沿垂直于长导线的方向向右运动,线圈中的感生电动势多大?

解: 16-2. 图中电路有电阻,其中段的一部分绕成圆形,圆形区域有一与回路平面垂直的均匀磁场,在圆形导线的一边施加恒力,由于端固定,假定该圆开始的半径为,并维持以圆形的方式收缩,设导线非常柔软,忽略导线的质量,问需要多长的时间圆形部分完全闭合?

答: 17-1. 已知电磁波在空气中的波速为,试计算下列各种频率的电磁波在空气中的波长:

(1)上海人民广播电台使用的一种频率;(2)我国第一颗人造地球卫星**东方红乐曲使用的无线电波的频率;(3)上海电视台八频道使用的图像载波频率。解:

18-1.杨氏双缝的间距为,距离屏幕为,求:(1)若第一到第四明纹距离为,求入射光波长。(2)若入射光的波长为,求相邻两明纹的间距。

解:(1)根据条纹间距的公式:

所以波长为:

2)若入射光的波长为,相邻两明纹的间距:

18-8.由两平玻璃板构成的一密封空气劈尖,在单色光照射下,形成条暗纹的等厚干涉,若将劈尖中的空气抽空,则留下条暗纹。求空气的折射率。

解: ①由①/②得。

18-1在劈尖的干涉实验中,相邻明纹的间距填相等或不等),当劈尖的角度增加时,相邻明纹的间距离将填增加或减小),当劈尖内介质的折射率增加时,相邻明纹的间距离将填增加或减小)。

答:根据相邻条纹的间距: 条纹间距相等;

当劈尖的角度增加时,相邻明纹的间距离将减小。

当劈尖内介质的折射率增加时,相邻明纹的间距离将减小。

19-1.波长为的平行光垂直照射在缝宽为的单缝上,缝后有焦距为的凸透镜,求透镜焦平面上出现的衍射**明纹的线宽度。

解:**明纹的线宽即为两个暗纹之间的距离。

利用两者相等,所以:

19-6.一缝间距d=0.1mm,缝宽a=0.02mm的双缝,用波长的平行单色光垂直入射,双缝后放一焦距为f=2.

0m的透镜,求:(1)单缝衍射**亮条纹的宽度内有几条干涉主极大条纹;(2)在这双缝的中间再开一条相同的单缝,**亮条纹的宽度内又有几条干涉主极大?

解: 所以**亮条纹位置为:

**明条纹位于:中心位置的上下方各0.06m处。

而干涉条纹的条纹间距为:

**明条纹在中心位置的上下方各0.006m的位置上,第k级明条纹的位置为:

所以对应的k=4,即在单缝衍射**亮条纹的宽度内有9条干涉主极大条纹(两边各四条+**明纹)。

2)在这双缝的中间再开一条相同的单缝,

干涉条纹的条纹间距将变为:

**明条纹在中心位置的上下方各0.012m的位置上,第k级明条纹的位置为:

所以对应的k=2,即在单缝衍射**亮条纹的宽度内有5条干涉主极大条纹(两边各两条+**明纹)。

20-2.自然光投射到叠在一起的两块偏振片上,则两偏振片的偏振化方向夹角为多大才能使:

1)透射光强为入射光强的;

2)透射光强为最大透射光强的。 (均不计吸收)

解:设夹角为α,则透射光强。

通过第一块偏振片之后,光强为:1/2i0, 通过第二块偏振片之后:

由题意透射光强为入射光强的得。

i=i 0/3则。

α=arccos(),35.26°

同样由题意当透射光强为最大透射光强的时,也就是透射光强为入射光强的1/6,可得: α54.74°

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