大学物理第六章习题

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大学物理第六章习题课件

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习题四、
面积很大的导体平板A与均匀带电平面B平行放置,A,B之间 相距距离为d,两者相对部分面积为S。 (1)设B面带电量为q,A板的电荷密度为Б 1及Б 2, 求A板与B板面的电势差。 (2)若A板带电量为Q,求σ 1及 σ 2。
解: (1)导体平板A与平面B之间的电场强度为 E= σ1/2ε0 + σ2/2ε0 - q/2Sε0 则A与B之间的电势差为 Va - Vb = Ed = d(σ1+σ2-q/S)/2ε0 (2)在导体平板A内任取一点P,根据静电平衡条件,P点场强为 Ep=σ1/2ε0 -σ2/2ε0 - q/2Sε0 = 0 即 σ1 -σ2-q/S=0 又由电荷守恒 σ1S+σ2S=Q σ1=Q+q/2S σ2=Q-q/2S
• dEx=dEsin θ,dEy=-dEcos θ • 由对称性分析可知 • Ex= ∫ dEx=0 • Ey=∫ dEy=
∫(- α /2到α /2)( -q /4 π ε 。R ²α)*cos θd θ=
• (-q / 2π ε 。R ²α)sin (α /2)(积分方向沿d θ >0) • E= Eyj= (-q / 2π ε 。R ²α)sin (α /2)j(方向沿对称轴)
习题二、
• 如图所示,在电荷点亮体密度为ρ=常量的 球体内,挖去球体,设剩余部分电荷分布 不变,求空腔体内任意点P的场强。
Hale Waihona Puke 答• 先将空腔用原电荷补上,做一个以大球球心O1为球心,以 O1P为半径的高斯面,有高斯定理可得 • E1*4 π(O1P) ²=4 π(O1P) ³ ρ /3 ε0 • E1=( ρ /3 ε0)*O1P • 再用- ρ电荷叠加在原空腔处,做一个以小球球心O2为球心, • 以O2P为半径的高斯面,有高斯定理可得 • E2*4 π(O2P) ²=4 π(O2P) ³ -ρ /3 ε0 • E2=(- ρ /3 ε0)*O2P • 则空腔P点场强为 • Ep= E1+ E2= ( ρ /3 ε0)*( O1P - O2P )= ( ρ /3 ε0)O1O2

大学物理第6章习题参考答案

大学物理第6章习题参考答案

第六章习题解答6-1 解:首先写出S 点的振动方程 若选向上为正方向,则有:0c o s02.001.0ϕ=- 21cos 0-=ϕ,0s i n 00>-=ϕωυA 0sin 0<ϕ 即 πϕ320-=或π34 初始相位 πϕ320-=则 m t y s )32cos(02.0πω-=再建立如图题6-1(a)所示坐标系,坐标原点选在S 点,沿x 轴正向取任一P 点,该点振动位相将落后于S 点,滞后时间为: ux t =∆则该波的波动方程为:m u x t y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=πω32)(cos 02.0若坐标原点不选在S 点,如习题6-1图(b )所示,P 点仍选在S 点右方,则P 点振动落后于S 点的时间为: uL x t -=∆则该波的波方程为:m uL x t y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=πω32)(cos 02.0若P 点选在S 点左侧,P 点比S 点超前时间为ux L -,如习题6-1图(c)所示,则⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=πω32)(cos 02.0u x L t y⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=πω32)(cos 02.0uL x t∴不管P 点在S 点左边还是右边,波动方程为: ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=πω32)(cos 02.0uL x t y6-2 解(1)由习题6-2图可知, 波长 m 8.0=λ 振幅A=0.5m习题6-1图习题6-1图频率 Hz 125Hz 8.0100===λuv周期 s 10813-⨯==vT ππυω2502==(2)平面简谐波标准波动方程为: ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=ϕω)(cos u xt A y 由图可知,当t=0,x=0时,y=A=0.5m ,故0=ϕ。

将ϕπωω、、、u v A )2(=代入波动方程,得:m )100(250cos 5.0⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=x t y π(3) x =0.4m 处质点振动方程.⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=)1004.0(250cos 5.0t y π m )250cos(5.0ππ-=t6-3 解(1)由习题6-3图可知,对于O 点,t=0时,y=0,故2πϕ±=再由该列波的传播方向可知,00<υ取 2πϕ=由习题6-3图可知,,40.0m OP ==λ且u=0.08m/s ,则ππλππω52rad/s 40.008.0222====u v rad/s可得O 点振动表达式为:m t y )252cos(04.00ππ+=(2) 已知该波沿x 轴正方向传播,u=0.08m/s,以及O 点振动表达式,波动方程为:m x t y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=2)08.0(52cos 04.0ππ(3) 将40.0==λx 代入上式,即为P 点振动方程:m t y y p ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+==ππ2152cos 04.00 (4)习题6-3图中虚线为下一时刻波形,由图可知,a 点向下运动,b 点向上运动。

大学物理 第六章(中国农业出版社 张社奇主编)答案

大学物理 第六章(中国农业出版社 张社奇主编)答案

6.2
y(x,t) 0.2cos[200 (t 1 x) ]
40 2
6.3.有一平面简谐波在介质中传播,波速u=100m/s,波 线上右侧距坐标原点为75.0m处的一点P的运动方程为 yp=0.30cos[2πt+π/2]m,求:
(1)波向x轴正方向传播时的波动方程;
(2)波向x轴负方向传播时的波动方程。
yD
(t
)

0.03
cos[4
(t

9 20
)


]

0.03
cos[4
t

14
5
]m
(2) uT u 2 20 2 10m

4
O点振动比A点振动在相位上提前
2 x 2 5

10
则 O 0
若取 x 轴方向向右,则此时波向x 轴正向传播,波动方程为
20 0.75


0.25
2
所求振动方程 y 0.1cos[500 t 0.25 ](m)
t=0 时该点的振动速度为:
v ( dy / dt)t0
50 sin0.25
6.7 (1)
y(x,t) 0.05cos(10t 4 x) 0.05cos[10 (t 2 x)]m
φ0
y
0 0.05 0.1
y 0.1cos[500 (t x / 5000) / 3](m)
(2) 波源
t=0
y(0) 0m
v(0)<0

波源的初相位=
2
y
0
距波源7.5m处质点的相位比波源落后
2 x 2 7.5 0.75

大学物理第六章课后习题答案

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第六章 静电场中的导体与电介质 6 -1 将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近,则导体B 的电势将( )(A ) 升高 (B ) 降低 (C ) 不会发生变化 (D ) 无法确定 分析与解 不带电的导体B 相对无穷远处为零电势。

由于带正电的带电体A 移到不带电的导体B 附近时,在导体B 的近端感应负电荷;在远端感应正电荷,不带电导体的电势将高于无穷远处,因而正确答案为(A )。

6 -2 将一带负电的物体M 靠近一不带电的导体N ,在N 的左端感应出正电荷,右端感应出负电荷。

若将导体N 的左端接地(如图所示),则( )(A ) N 上的负电荷入地 (B )N 上的正电荷入地(C ) N 上的所有电荷入地 (D )N 上所有的感应电荷入地分析与解 导体N 接地表明导体N 为零电势,即与无穷远处等电势,这与导体N 在哪一端接地无关。

因而正确答案为(A )。

6 -3 如图所示将一个电量为q 的点电荷放在一个半径为R 的不带电的导体球附近,点电荷距导体球球心为d ,参见附图。

设无穷远处为零电势,则在导体球球心O 点有( )(A )d εq V E 0π4,0== (B )dεq V d εq E 020π4,π4== (C )0,0==V E(D )Rεq V d εq E 020π4,π4==分析与解 达到静电平衡时导体内处处各点电场强度为零。

点电荷q 在导 体球表面感应等量异号的感应电荷±q′,导体球表面的感应电荷±q′在球心O 点激发的电势为零,O 点的电势等于点电荷q 在该处激发的电势。

因而正确答案为(A )。

6 -4 根据电介质中的高斯定理,在电介质中电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于这个曲面所包围自由电荷的代数和。

下列推论正确的是( )(A ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内一定没有自由电荷(B ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内电荷的代数和一定等于零(C ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分不等于零,曲面内一定有极化电荷(D ) 介质中的高斯定律表明电位移矢量仅仅与自由电荷的分布有关 (E ) 介质中的电位移矢量与自由电荷和极化电荷的分布有关分析与解 电位移矢量沿任意一个闭合曲面的通量积分等于零,表明曲面 内自由电荷的代数和等于零;由于电介质会改变自由电荷的空间分布,介质中的电位移矢量与自由电荷与位移电荷的分布有关。

大学物理第6章真空中的静电场课后习题与答案

大学物理第6章真空中的静电场课后习题与答案

第6章真空中的静电场习题及答案1.电荷为q 和2q 的两个点电荷分别置于x1m 和x1m 处。

一试验电荷置于x 轴上何处,它受到的合力等于零?解:根据两个点电荷对试验电荷的库仑力的大小及方向可以断定,只有试验电荷 q 位于点电荷 0q 的右侧,它受到的合力才可能为0,所以2qqqq00224(x 1)4(x1) ππ 00故x3222.电量都是q 的三个点电荷,分别放在正三角形的三个顶点。

试问:(1)在这三角形的中心放 一个什么样的电荷,就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都 为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系?解:(1)以A 处点电荷为研究对象,由力平衡知,q 为负电荷,所以2 4 1 π 0 q a 22 cos304 1 π 0 ( q 33qa 2 )3故qq3(2)与三角形边长无关。

3.如图所示,半径为R 、电荷线密度为1的一个均匀带电圆环,在其轴线上放一长为l 、电荷线密度为2的均匀带电直线段,该线段的一端处于圆环中心处。

求该直线段受到的电场力。

解:先求均匀带电圆环在其轴线上产生的场强。

在带电圆环上取dqdl 1,dq 在带电圆环轴 线上x 处产生的场强大小为 dE 4 dq20(xRy2 )根据电荷分布的对称性知,yE0E zdEdEcos x41xdq 1R 3 22 2O(xR) 02xl式中:为dq 到场点的连线与x 轴负向的夹角。

E x4x 220(xR) 3 2dqzx21R R 1 x4x 2R2()3 2 2xR 2( 02 )3 2下面求直线段受到的电场力。

在直线段上取dqdx2,dq受到的电场力大小为Rx12dFxdxEdq32222(xR)0方向沿x轴正方向。

直线段受到的电场力大小为Rlx12FdxdF3202220xR)(11R1121/22R22lR方向沿x轴正方向。

4.一个半径为R的均匀带电半圆环,电荷线密度为。

求:(1)圆心处O点的场强;(2)将此带电半圆环弯成一个整圆后,圆心处O点场强。

大学物理第6章(题库)含答案

大学物理第6章(题库)含答案

06章一、填空题 (一)易(基础题)1、热力学第二定律的微观实质可以理解为:在孤立系统内部所发生的不可逆过程,总是沿着熵 增大 的方向进行。

2、热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的,表明在自然界中与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,开尔文表述指出了____功热转换__________的过程是不可逆的,而克劳修斯表述指出了___热传导_______的过程是不可逆的.3.一定量的某种理想气体在某个热力学过程中,外界对系统做功240J ,气体向外界放热620J ,则气体的内能 减少 (填增加或减少),E 2—E 1= -380 J 。

4.一定量的理想气体在等温膨胀过程中,内能 不变 ,吸收的热量全部用于对外界做功 。

5.一定量的某种理想气体在某个热力学过程中,对外做功120J ,气体的内能增量为280J ,则气体从外界吸收热量为 400 J 。

6、在孤立系统内部所发生的过程,总是由热力学概率 小 的宏观状态向热力学概率 大 的宏观状态进行。

7、一定量的单原子分子理想气体在等温过程中,外界对它作功为200J.则该过程中需吸热____-200____J.补充1、一定量的双原子分子理想气体在等温过程中,外界对它作功为200J.则该过程中需吸热____-200____J.补充2、一定量的理想气体在等温膨胀过程中,吸收的热量为500J 。

理想气体做功为 500 J 。

补充3、一定量的理想气体在等温压缩过程中,放出的热量为300J ,理想气体做功为 -300 J 。

8、要使一热力学系统的内能增加,可以通过 做功 或 热传递 两种方式,或者两种方式兼用来完成。

9、一定量的气体由热源吸收热量526610J ⋅⨯,内能增加541810J ⋅⨯,则气体对外作 功______J.10、工作在7℃和27℃之间的卡诺致冷机的致冷系数为 14 ,工作 在7℃和27℃之间的卡诺热机的循环效率为 6.67% 。

(二)中(一般综合题)1、2mol 单原子分子理想气体,经一等容过程后,温度从200K 上升到500K,则气体吸收的热量为_37.4810⨯____J.2、气体经历如图2所示的一个循环过程,在这个循环中,外界传给气体的净热量是 90J 。

关于大学物理课后习题答案第六章

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关于大学物理课后习题答案第六章文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]第6章 真空中的静电场 习题及答案1. 电荷为q +和q 2-的两个点电荷分别置于1=x m 和1-=x m 处。

一试验电荷置于x 轴上何处,它受到的合力等于零解:根据两个点电荷对试验电荷的库仑力的大小及方向可以断定,只有试验电荷0q 位于点电荷q +的右侧,它受到的合力才可能为0,所以 故 223+=x2. 电量都是q 的三个点电荷,分别放在正三角形的三个顶点。

试问:(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷,就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)(2)这种平衡与三角形的边长有无关系解:(1) 以A 处点电荷为研究对象,由力平衡知,q '为负电荷,所以 故 q q 33-=' (2)与三角形边长无关。

3. 如图所示,半径为R 、电荷线密度为1λ的一个均匀带电圆环,在其轴线上放一长为l 、电荷线密度为2λ的均匀带电直线段,该线段的一端处于圆环中心处。

求该直线段受到的电场力。

解:先求均匀带电圆环在其轴线上产生的场强。

在带电圆环上取dl dq 1λ=,dq 在带电圆环轴线上x 处产生的场强大小为)(4220R x dqdE +=πε 根据电荷分布的对称性知,0==z y E E式中:θ为dq 到场点的连线与x 轴负向的夹角。

下面求直线段受到的电场力。

在直线段上取dx dq 2λ=,dq 受到的电场力大小为 方向沿x 轴正方向。

直线段受到的电场力大小为 方向沿x 轴正方向。

4. 一个半径为R 的均匀带电半圆环,电荷线密度为λ。

求: (1)圆心处O 点的场强;(2)将此带电半圆环弯成一个整圆后,圆心处O 点场强。

解:(1)在半圆环上取ϕλλRd l dq ==d ,它在O 点产生场强大小为20π4R dq dE ε=ϕελd R0π4= ,方向沿半径向外根据电荷分布的对称性知,0=y E 故 RE E x 0π2ελ==,方向沿x 轴正向。

大学物理第六章习题

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例 有一外半径R1=10 cm ,内半径R2=7 cm 的金属球壳,在球壳中放一半径R3=5 cm 的同心金属球,若使球壳和球 均带有q=10-8 C 的正电荷,问两球体上的电荷 如何分布?球心电势为多少?解:作球形高斯面例1 把一块相对电容率r =3的电介质,放在相距d=1 mm 的两平行带电平板之间. 放入之前,两板的电势差是1 000 V . 试求两板间电介质内的电场强度E ,电极化强度P ,板和电介质的电荷面密度,电介质内的电位移D.例2 图中是由半径为R1的长直圆柱导体和同轴的半径为R2的薄导体圆筒组成,其间充以相对电容率为r 的电介质. 设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为+和- . 求(1)电介质中的电1R 2R 3R q +q+1R 1R 2R 3R q+q+r2S rε d+ + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - -U场强度、电位移和极化强度; (2)电介质内外表面的极化电荷面密度.例2 圆柱形空气电容器中,空气的击穿场强是Eb=3106V·m-1 ,设导体圆筒的外半径R2= 10-2 m . 在空气不被击穿的情况下,长圆柱导体的半径R1 取多大值可使电容器存储能量最多?例1 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为R1和R2 ,所带电荷为Q .若在两球壳间充以电容率为的电介质,问此电容器贮存的电场能量为多少?l + + + + + + + + _ _ ___ _ _ _ ++++--- - 1R 2R1R 2R。

关于大学物理课后习题答案第六章

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第6章 真空中的静电场 习题及答案1. 电荷为q +和q 2-的两个点电荷分别置于1=x m 和1-=x m 处。

一试验电荷置于x 轴上何处,它受到的合力等于零?解:根据两个点电荷对试验电荷的库仑力的大小及方向可以断定,只有试验电荷0q 位于点电荷q +的右侧,它受到的合力才可能为0,所以 故 223+=x2. 电量都是q 的三个点电荷,分别放在正三角形的三个顶点。

试问:(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷,就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系?解:(1) 以A 处点电荷为研究对象,由力平衡知,q '为负电荷,所以故 q q 33-=' (2)与三角形边长无关。

3. 如图所示,半径为R 、电荷线密度为1λ的一个均匀带电圆环,在其轴线上放一长为l 、电荷线密度为2λ的均匀带电直线段,该线段的一端处于圆环中心处。

求该直线段受到的电场力。

解:先求均匀带电圆环在其轴线上产生的场强。

在带电圆环上取dl dq 1λ=,dq 在带电圆环轴线上x 处产生的场强大小为)(4220R x dqdE +=πε根据电荷分布的对称性知,0==z y E E 式中:θ为dq 到场点的连线与x 轴负向的夹角。

下面求直线段受到的电场力。

在直线段上取dx dq 2λ=,dq 受到的电场力大小为方向沿x 轴正方向。

直线段受到的电场力大小为 方向沿x 轴正方向。

4. 一个半径为R 的均匀带电半圆环,电荷线密度为λ。

求: (1)圆心处O 点的场强;(2)将此带电半圆环弯成一个整圆后,圆心处O 点场强。

解:(1)在半圆环上取ϕλλRd l dq ==d ,它在O 点产生场强大小为z20π4Rdq dE ε=ϕελd R 0π4= ,方向沿半径向外 根据电荷分布的对称性知,0=y E 故 RE E x 0π2ελ==,方向沿x 轴正向。

(2)当将此带电半圆环弯成一个整圆后,由电荷分布的对称性可知,圆心处电场强度为零。

大学物理第六章静电场习题答案

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第六章 静电场习题6-1 电量都是q 的三个点电荷,分别放在正三角形的三个顶点。

试问:(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷,就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系?解:(1)如图任选一点电荷为研究对象,分析其受力有1230F F F F =++=合 y 轴方向有()()21322002032cos 242433304q qQ F F F a a q q Q aθπεπεπε=+=+=+=合得 33Q q =-(2)这种平衡与三角形的边长无关。

6-2 两小球的质量都是m ,都用长为l 的细绳挂在同一点,它们带有相同电量,静止时两线夹角为2θ,如图所示。

设小球的半径和线的质量都可以忽略不计,求每个小球所带的电量。

解:对其中任一小球受力分析如图所示,有⎪⎩⎪⎨⎧===220)sin 2(π41sin cos θεθθl q F T mg T e解得 θπεθtan 4sin 20mg l q = 6-3 在氯化铯晶体中,一价氯离子Cl -与其最邻近的八个一价铯离子Cs +构成如图所示的立方晶格结构。

(1)求氯离子所受的库仑力;(2)假设图中箭头所指处缺少一个铯离子(称作晶格缺陷),求此时氯离子所受的库仑力。

(1)由对称性可知 F 1= 0(2)291222200 1.9210N 43q q e F r aπεπε-===⨯ 方向如图所示6-4 长l =15.0 cm 的直导线AB 上均匀地分布着线密度95.010C m λ-=⨯的正电荷。

试求:(1)在导线的延长线上与导线B 端相距1 5.0cm a =处P 点的场强;(2)在导线的垂直平分线上与导线中点相距2 5.0d cm =处Q 点的场强。

解:(1)如图所示,在带电直线上取线元x d ,其上电量q d 在P 点产生场强为20)(d π41d x a xE P -=λε2220)(d π4d x a x E E llP P -==⎰⎰-ελ]2121[π40l a l a +--=ελ)4(π220l a l -=ελ 用15=l cm ,9100.5-⨯=λ1m C -⋅,5.12=a cm 代入得21074.6⨯=P E 1C N -⋅ 方向水平向右(2)同理 2220d d π41d +=x xE Q λε 方向如图所示由于对称性可知⎰=l QxE 0d ,即Q E只有y 分量22222220dd d d π41d ++=x x xE Qyλε22π4d d ελ⎰==lQyQy E E ⎰-+2223222)d (d l l x x 2220d 4π2+=l lελ以9100.5-⨯=λ1cm C -⋅, 15=l cm ,5d 2=cm 代入得21096.14⨯==Qy Q E E 1C N -⋅ 方向沿y 轴正向*6-5 设匀强电场的电场强度E 与半径为R 的半球面的对称轴平行,试计算通过此半球面的电场强度通量。

大学物理第六章静电场习题答案

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大学物理第六章静电场习题答案(总7页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第六章静电场习题6-1 电量都是q的三个点电荷,分别放在正三角形的三个顶点。

试问:(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷,就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)(2)这种平衡与三角形的边长有无关系?解:(1)如图任选一点电荷为研究对象,分析其受力有1230F F F F=++=合y轴方向有()()21322232cos242433304q qQF F Fa aqq Qaθπεπεπε=+=+=+=合得33Q q=-(2)这种平衡与三角形的边长无关。

6-2 两小球的质量都是m,都用长为l的细绳挂在同一点,它们带有相同电量,静止时两线夹角为2θ,如图所示。

设小球的半径和线的质量都可以忽略不计,求每个小球所带的电量。

解:对其中任一小球受力分析如图所示,有⎪⎩⎪⎨⎧===22)sin2(π41sincosθεθθlqFTmgTe解得θπεθtan4sin2mglq=6-3 在氯化铯晶体中,一价氯离子Cl-与其最邻近的八个一价铯离子Cs+构成如图所示的立方晶格结构。

(1)求氯离子所受的库仑力;(2)假设图中箭头所指处缺少一个铯离子(称作晶格缺陷),求此时氯离子所受的库仑力。

(1)由对称性可知F1= 0(2)2912222001.9210N43q q eFr aπεπε-===⨯方向如图所示6-4 长l= cm的直导线AB上均匀地分布着线密度95.010C mλ-=⨯的正电荷。

试求:(1)在导线的延长线上与导线B端相距15.0cma=处P点的场强;(2)在导线的垂直平分线上与导线中点相距25.0d cm=处Q点的场强。

解:(1)如图所示,在带电直线上取线元x d,其上电量q d在P点产生场强为20)(d π41d x a xE P -=λε2220)(d π4d x a x E E llP P -==⎰⎰-ελ]2121[π40l a l a +--=ελ)4(π220l a l -=ελ 用15=l cm ,9100.5-⨯=λ1m C -⋅,5.12=a cm 代入得21074.6⨯=P E 1C N -⋅ 方向水平向右(2)同理 2220d d π41d +=x xE Q λε 方向如图所示由于对称性可知⎰=l Qx E 0d ,即Q E只有y 分量22222220dd d d π41d ++=x x x E Qyλε22π4d d ελ⎰==lQyQy E E ⎰-+2223222)d (d l l x x2220d 4π2+=l lελ以9100.5-⨯=λ1cm C -⋅, 15=l cm ,5d 2=cm 代入得21096.14⨯==Q y Q E E 1C N -⋅ 方向沿y 轴正向*6-5 设匀强电场的电场强度E 与半径为R 的半球面的对称轴平行,试计算通过此半球面的电场强度通量。

大学物理第六章练习答案

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第六章 热力学基础练 习 一一. 选择题1. 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后 A (A) 温度不变,熵增加; B 温度升高,熵增加;C 温度降低,熵增加;D 温度不变,熵不变; 2. 对于理想气体系统来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值; C A 等容降压过程; B 等温膨胀过程; C 等压压缩过程; D 绝热膨胀过程; 3. 一定量的理想气体,分别经历如图11所示的abc 过程图中虚线ac 为等温线和图12所示的def 过程图中虚线df 为绝热线 ; 判断这两过程是吸热还是放热: A A abc 过程吸热,def 过程放热; B abc 过程放热,def 过程吸热; C abc 过程def 过程都吸热; D abc 过程def 过程都放热;4. 如图2,一定量的理想气体,由平衡状态A 变到平衡状态B A p =B p ,则无论经过的是什么过程,系统必然 B(A) 对外做正功; B 内能增加; C 从外界吸热; D 向外界放热; 二.填空题1. 一定量的理想气体处于热动平衡状态时,此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是P V T ,而随时间变化的微观量是每个分子的状态量; 2. 一定量的单原子分子理想气体在等温过程中,外界对它做功为200J,则该过程中需吸热__-200__ ___J;3. 一定量的某种理想气体在某个热力学过程中,外界对系统做功240J,气体向外界放热620J,则气体的内能 减少,填增加或减少,21E E = -380 J;4. 处于平衡态A 的热力学系统,若经准静态等容过程变到平衡态B,将从外界吸热416 J,若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C,将从外界吸热582 J,所以,从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中系统对外界所做的功为 582-416=166J ;图.2图1图3三.计算题1. 一定量氢气在保持压强为×510Pa 不变的情况下,温度由0 ℃ 升高到50.0℃时,吸收了×104J 的热量;1 求氢气的摩尔数2 氢气内能变化多少3 氢气对外做了多少功4 如果这氢气的体积保持不变而温度发生同样变化、它该吸收多少热量解: 1由,22p m i Q vC T vR T +=∆=∆ 得 422 6.01041.3(2)(52)8.3150Q v mol i R T ⨯⨯===+∆+⨯⨯ 24,541.38.3150 4.291022V m i E vC T v R T J ∆=∆=⨯∆=⨯⨯⨯=⨯ 344(6.0 4.29)10 1.7110A Q E J =-∆=-⨯=⨯ 444.2910Q E J =∆=⨯2. 一定量的理想气体,其体积和压强依照V =aP 的规律变化,其中a 为常数,试求:1 气体从体积1V 膨胀到2V 所做的功;2体积为1V 时的温度1T 与体积为2V 时的温度2T 之比;1:⎰⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛-===21212122211V V V V V V a dV Va PdV W 2: 111nRT V P =1221V V T T = 3. 一热力学系统由如图3所示的状态a 沿acb 过程到达状态b 时,吸收了560J 的热量,对外做了356J 的功;1 如果它沿adb 过程到达状态b 时,对外做了220J 的功,它吸收了多少热量2 当它由状态b 沿曲线ba 返回状态a 时,外界对它做了282J 的功,它将吸收多少热量 是真吸了热,还是放了热解: 根据热力学第一定律 Q E W =+1∵a 沿acb 过程达到状态b,系统的内能变化是:560356204ab acb acb E Q W J J J =-=-=由于内能是状态系数,与系统所经过的过程无关 ∴系统由a 沿acb 过程到达状态b 时204ab E J =系统吸收的热量是:204220424ab acb Q E W J J J =+=+=2系统由状态b 沿曲线ba 返回状态a 时,系统的内能变化:204ba ab E E J =-=-[]204(282)486ba ba Q W J J ∴+=-+-=-即系统放出热量486J第六章 热力学基础练 习 二一. 选择题1. 如图1所示,一定量的理想气体从体积1V 膨胀到体积2V 分别经历的过程是:A →B 等压过程, A →C 等温过程,A →D 绝热过程;其中吸热最多的过程 AA 是A →B ; B 是A →C ; C 是A →D ; D 既是A →B,也是A → C,两者一样多;2. 用公式V E C T ∆=μ∆ 式中V C 为定容摩尔热容量,μ为气体摩尔数,计算理想气体内能增量时,此式 D(A) 只适用于准静态的等容过程; B 只适用于一切等容过程; C 只适用于一切准静态过程; D 适用于一切始末态为平衡态的过程;3. 用下列两种方法: 1 使高温热源的温度1T 升高T ∆, 2 使低温热源的温度2T 降低同样的T ∆值,分别可使卡诺循环的效率升高1∆η和2∆η,两者相比: BA 1∆η> 2∆η;B 2∆η>1∆η;C 1∆η= 2∆η;D 无法确定哪个大; 二. 填空题1. 同一种理想气体的定压摩尔热容P C 大于定容摩尔热容V C , 其原因是 除了增加内能还需对外做功 ;1 2图1图32. 常温常压下,一定量的某种理想气体视为刚性分子,自由度为i ,在等压过程中吸热为Q,对外做功为A ,内能增加为E ∆, 则A/Q =i +22, ∆E/Q = ii +2; 3.一卡诺热机可逆的,低温热源的温度为27℃,热机效率40%,其高温热源温度为C 127T 1=;今欲将热机效率提高为50%,若低温热源保持不变,则高温热源的温度增加C 200T =∆;4.如图2所示,一定量的理想气体经历a →b →c 过程, 在此过程中气体从外界吸收热Q ,系统内能变化∆E , 请在以下空格内填上>0或<0或=0; Q >0 , ∆E >0 ; 三. 计算题1. 如图3所示两端封闭的水平气缸,被一可动活塞平分为左右两室,每室体积均为0V ,其中装有温度相同、压强均为0P 的同种理想气体,现保持气体温度不变,用外力缓慢移动活塞忽略摩擦,使左室气体的体积膨胀为右室的2倍,问外力必须做多少功 解:x V P S V V P S P F 0010011===, xl VP F -=002 ()()[]89ln ln 003221003221322121V P x l x V P dx F F Fdx W l l l l l l =-=-==⎰⎰2. 比热容比γ = 的理想气体,进行如图4所示的ABCA 循环,状态A 的温度为300K; 1求状态B 、C 的温度;2计算各过程中气体吸收的热量、气体所做的功和气体内能的增量;RT MmPV =得:KT C K T B R mMA CB 75:225:3002400:==⨯=⨯A C →等体过程,EJ T i R m M Q W ∆-==∆==15002图2图4图5JE W Q J T R i m M E J PdV W BA 50050021000=∆+=-=∆=∆==→⎰C B →等压过程JE W Q J T R i m M E J PdV W 140010002400-=∆+=-=∆=∆-==⎰3. 如图5为一循环过程的T —V 图线;该循环的工质是一定质量的理想气体;其,V m C 和γ均已知且为常量;已知a 点的温度为1T ,体积为1V ,b 点的体积为2V ,ca 为绝热过程;求:1 c 点的温度;2 循环的效率;解: 1c a 为绝热过程,11112r r a c a c V V T T T V V --⎛⎫⎛⎫== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭2a b 等温过程,工质吸热211lnV Q vRT V = bc 为等容过程,工质放热为11..1.12()11r c V m b c V m V m T V Q vC T T vC T vC T T V -⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=-=-=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦循环过程的效率112.2211111ln r V mV V C Q V Q RV η-⎛⎫- ⎪⎝⎭=-=-第六章 热力学基础练 习 三一. 选择题1. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小图1中阴影部分分别为S 1和S 2 ,则二者的大小关系是 BA S 1 > S 2 ;B S 1 = S 2 ;C S 1 < S 2 ;D 无法确定; 2. 在下列说法中,哪些是正确的 C1 可逆过程一定是平衡过程;2 平衡过程一定是可逆的;3 不可逆过程一定是非平衡过程;4 非平衡过程一定是不可逆的;A 1、4 ;B 2、3 ;C 1、2、3、4 ;D 1、3 ; 3. 根据热力学第二定律可知 DA 功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功;B 热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体;C 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程;D 一切自发过程都是不可逆的;4.“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时,吸收的热量全部用来对外做功”;对此说法,有以下几种评论,哪种是正确的 CA 不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律; (B) 不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律; (C) 不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律; (D) 违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律; 二. 填空题1. 如图2的卡诺循环:1abcda,2dcefd,3abefa ,其效率分别为:1η= 1/3 , 2η= 1/2 ,3η= 2/3 ;2. 卡诺致冷机,其低温热源温度为T 2=300K ,高温热源温度为T 1=450K ,每一循环从低温热源吸热Q 2=400J ,已知该致冷机的致冷系数ω=Q 2/A=T 2/T 1-T 2 式中A 为外界对系统做的功,则每一循环中外界必须做功A= 200J ;3. 1 mol 理想气体设γ = C p / C V 为已知的循环过程如图3的T —V 图所示,其中CA 为绝热过程,A 点状态参量T 1,V 1和B 点的状态参量T 1,V 2为已知,试求C 点的状态量:V c =2V ,T c =1121T VV r -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛,P c =r r V V RT 2111-;三. 计算题1. 一热机在1000K 和300K 的两热源之间工作,如果 1 高温热源提高为1100K ;2 低温热源降低为200K,从理论上说,热机效率各可增加多少为了提高热机效率哪一种方案为好 热机在1000K 和300K 的两热源之间工作,121T T T -=η,%7010003001000=-=η 解: 高温热源提高为1100K :%73.72110030011001=-=η,效率提高:%73.2=η∆低温热源降低为200K : %80100020010002=-=η,效率提高:%10=η∆提高热机效率降低低温热源的温度的方案为好;2. 1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如图4的T —V 图所示, 其中c 点的温度为T c =600K,试求: 1ab 、bc 、ca 各个过程系统吸收的热量;2经一循环系统所做的净功;3循环的效率;注: 循环效率η=A/Q 1,A 为循环过程系统对外做的净功,Q 1为循环过程系统从外界吸收的热量,1n2=解: 由b b b a a a T VP T V P =,得K T b 300=J V V RT Q baca 0.34562ln 60031.8ln=⨯⨯== 等温过程 ()()J T T C Q b c v bc 5.373930060031.823=-⨯=-= 等容过程 ()()J T T C Q a b b ab 5.623260030031.825-=-⨯=-= 等压过程图2图3图4()6232.524932ab ab b a iW Q E R T T J=-∆=---=-J Q W ca ca 0.3456==%38.132********=+-==bcca Q Q Q A η。

大学物理课后习题答案(高教版 共三册)

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第六章 真空中的静电场1、电量为-5×10-9 C 的试验电荷放在电场中某点时,受到 20×10-9 N 的向下的力,求该点的电场强度大小和方向。

解:由q E F = 得C N q F E /4105/1020/99-=⨯-⨯==--方向向上2、一个带负电荷的质点,在电场力作用下从A 点 经C 点运动到B 点,其运动轨迹如图所示.已知质点运动的速率是递减的,试定性画出电场E的方向。

解:速率是递减→τa 为负→切向力与v相反做曲线运动→有n a →受合力方向如图→即电场E-的方向3、一均匀静电场,电场强度()j i E 600400+=V ·m -1,求点a (3,2)和点b (1,0)之间的电势差U ab .(点的坐标x ,y 以米计) 解:⎰⋅=baab l d E U)()600400(⎰+⋅+=baj dy i dx j i +=⎰13400dx ⎰2400dy=-2×103 V4、如图所示,真空中一长为L 的均匀带电细直杆,总电荷为q ,试求在直杆延长线上距杆的一端距离为d 的P 点的电场强度.解:设杆的左端为坐标原点O ,x 轴沿直杆方向.带电直杆的电荷线密度为λ=q / L ,在x 处取一电荷元d q = λd x = q d x / L ,它在P 点的场强: ()204d d x d L qE -+π=ε()204d x d L L xq -+π=ε 2分总场强为 ⎰+π=Lx d L xL q E 02)(d 4-ε()d L d q +π=04ε 3分方向沿x 轴,即杆的延长线方向.-qEO5、A 、B 为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面,已知两平面间的电场强度大小为E 0,两平面外侧电场强度大小都为E 0/3,方向如图.求A 、B 两平面上的电荷面密度σA , σB . 解:设电荷面密度为σA , σB由场强迭加原理,平面内、外侧电场强度由σA , σB 共同贡献: 外侧:32200E BA=+-εσεσ内侧:0022E BA=+εσεσ联立解得:3/200E Aεσ-= 3/400E Bεσ=6、半径为R 的半球面置于场强为E的均匀电场中,其对称轴与场强方向一致,如图所示.求通过该半球面的电场强度通量。

大学物理第六章课后习题答案(马文蔚第五版)汇总

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第六章 静电场中的导体与电介质 6 -1 将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近,则导体B 的电势将( )(A ) 升高 (B ) 降低 (C ) 不会发生变化 (D ) 无法确定 分析与解 不带电的导体B 相对无穷远处为零电势。

由于带正电的带电体A 移到不带电的导体B 附近时,在导体B 的近端感应负电荷;在远端感应正电荷,不带电导体的电势将高于无穷远处,因而正确答案为(A )。

6 -2 将一带负电的物体M 靠近一不带电的导体N ,在N 的左端感应出正电荷,右端感应出负电荷。

若将导体N 的左端接地(如图所示),则( )(A ) N 上的负电荷入地 (B )N 上的正电荷入地(C ) N 上的所有电荷入地 (D )N 上所有的感应电荷入地分析与解 导体N 接地表明导体N 为零电势,即与无穷远处等电势,这与导体N 在哪一端接地无关。

因而正确答案为(A )。

6 -3 如图所示将一个电量为q 的点电荷放在一个半径为R 的不带电的导体球附近,点电荷距导体球球心为d ,参见附图。

设无穷远处为零电势,则在导体球球心O 点有( )(A )d εq V E 0π4,0== (B )dεq V d εq E 020π4,π4== (C )0,0==V E(D )Rεq V d εq E 020π4,π4==分析与解 达到静电平衡时导体内处处各点电场强度为零。

点电荷q 在导 体球表面感应等量异号的感应电荷±q′,导体球表面的感应电荷±q′在球心O 点激发的电势为零,O 点的电势等于点电荷q 在该处激发的电势。

因而正确答案为(A )。

6 -4 根据电介质中的高斯定理,在电介质中电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于这个曲面所包围自由电荷的代数和。

下列推论正确的是( )(A ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内一定没有自由电荷(B ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内电荷的代数和一定等于零(C ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分不等于零,曲面内一定有极化电荷(D ) 介质中的高斯定律表明电位移矢量仅仅与自由电荷的分布有关 (E ) 介质中的电位移矢量与自由电荷和极化电荷的分布有关分析与解 电位移矢量沿任意一个闭合曲面的通量积分等于零,表明曲面 内自由电荷的代数和等于零;由于电介质会改变自由电荷的空间分布,介质中的电位移矢量与自由电荷与位移电荷的分布有关。

大学物理学第6章作业题

大学物理学第6章作业题
极化电荷分布在均匀介质的表面,其极化电荷面密度 .
解(1)取半径为r的同心球面为高斯面,由高斯定理得
r<R

R<r<R+d

r>R+d

将不同的r值代入上述关系式,可得r=5cm、15cm和25cm时的电位移和电场强度的大小,其方向均沿径向朝外.
r1=5cm,该点在导体球内,则

r2=15cm,该点在介质层内,εr=5.0,则
6-18一片二氧化钛晶片,其面积为1.0cm2,厚度为0.10mm.把平行平板电容器的两极板紧贴在晶片两侧.(1)求电容器的电容;(2)当在电容器的两极间加上12V电压时,极板上的电荷为多少?此时自由电荷和极化电荷的面密度各为多少?(3)求电容器内的电场强度.
解(1)查表可知二氧化钛的相对电容率εr=173,故充满此介质的平板电容器的电容
解未插入玻璃时,电容器内的电场强度为
因空气的击穿电场强度 , ,故电容器不会被击穿.
插入玻璃后,由习题6-26可知,空气间隙中的电场强度
此时,因 ,空气层被击穿,击穿后40kV电压全部加在玻璃板两侧,此时玻璃板内的电场强度
由于玻璃的击穿电场强度 , ,故玻璃也将相继被击穿,电容器完全被击穿.
6-33一平行板空气电容器,极板面积为S,极板间距为d,充电至带电Q后与电源断开,然后用外力缓缓地把两极板间距拉开到2d.求:(1)电容器能量的改变;(2)此过程中外力所作的功,并讨论此过程中的功能转换关系.
分析在未插入玻璃板时,不难求出空气中的电场强度小于空气的击穿电场强度,电容器不会被击穿.插入玻璃后,由习题6-26可知,若电容器与电源相连,则极板间的电势差维持不变,电容器将会从电源获取电荷.此时空气间隙中的电场强度将会增大.若它大于空气的击穿电场强度,则电容器的空气层将首先被击穿.此时40kV电压全部加在玻璃板两侧,玻璃内的电场强度如也大于玻璃击穿电场强度的值,则玻璃也将被击穿.整个电容器被击穿.

大学物理第六章课后习题答案

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第六章 静电场中的导体与电介质 6 -1 将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近,则导体B 的电势将( )(A ) 升高 (B ) 降低 (C ) 不会发生变化 (D ) 无法确定 分析与解 不带电的导体B 相对无穷远处为零电势。

由于带正电的带电体A 移到不带电的导体B 附近时,在导体B 的近端感应负电荷;在远端感应正电荷,不带电导体的电势将高于无穷远处,因而正确答案为(A )。

6 -2 将一带负电的物体M 靠近一不带电的导体N ,在N 的左端感应出正电荷,右端感应出负电荷。

若将导体N 的左端接地(如图所示),则( )(A ) N 上的负电荷入地 (B )N 上的正电荷入地(C ) N 上的所有电荷入地 (D )N 上所有的感应电荷入地分析与解 导体N 接地表明导体N 为零电势,即与无穷远处等电势,这与导体N 在哪一端接地无关。

因而正确答案为(A )。

6 -3 如图所示将一个电量为q 的点电荷放在一个半径为R 的不带电的导体球附近,点电荷距导体球球心为d ,参见附图。

设无穷远处为零电势,则在导体球球心O 点有( )(A )d εq V E 0π4,0== (B )dεq V d εq E 020π4,π4== (C )0,0==V E(D )R εq V d εq E 020π4,π4==分析与解 达到静电平衡时导体内处处各点电场强度为零。

点电荷q 在导 体球表面感应等量异号的感应电荷±q′,导体球表面的感应电荷±q′在球心O 点激发的电势为零,O 点的电势等于点电荷q 在该处激发的电势。

因而正确答案为(A )。

6 -4 根据电介质中的高斯定理,在电介质中电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于这个曲面所包围自由电荷的代数和。

下列推论正确的是( )(A ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内一定没有自由电荷(B ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内电荷的代数和一定等于零(C ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分不等于零,曲面内一定有极化电荷(D ) 介质中的高斯定律表明电位移矢量仅仅与自由电荷的分布有关 (E ) 介质中的电位移矢量与自由电荷和极化电荷的分布有关分析与解 电位移矢量沿任意一个闭合曲面的通量积分等于零,表明曲面 内自由电荷的代数和等于零;由于电介质会改变自由电荷的空间分布,介质中的电位移矢量与自由电荷与位移电荷的分布有关。

大学物理第六章习题解答和分析

大学物理第六章习题解答和分析

6-1频率为Hz 41025.1⨯=ν的平面简谐纵波沿细长的金属棒传播,棒的弹性模量211/1090.1m N E ⨯=,棒的密度33/106.7m Kg ⨯=ρ.求该纵波的波长.分析 纵波在固体中传播,波速由弹性模量与密度决定。

解:波速ρ/E u =,波长νλ/u =0.4m λ==6-2一横波在沿绳子传播时的波方程为:))(5.2cos(04.0SI x t y ππ-= (1)求波的振幅、波速、频率及波长; (2)求绳上的质点振动时的最大速度;(3)分别画出t=1s 和t=2s 的波形,并指出波峰和波谷.画出x=1.0m 处的质点的振动曲线并讨论其与波形图的不同.分析 与标准方程比较即可确定其特征参量。

解:(1)用比较法,由)2cos()5.2cos(04.0x t A x t y λπϕωππ-+=-=得0.04A m = /2 2.5/2 1.25Hz νωπππ=== 2, 2.0m ππλλ== 2.5/u m s λν== (2)0.314/m A m s νω==(3)t=1(s)时波形方程为:)5.2cos(04.01x y ππ-= t=2(s)时波形方程为:)5cos(04.02x y ππ-= x=1(m)处的振动方程为:)5.2cos(04.0ππ-=t y6-3 一简谐波沿x 轴正方向传播,t=T/4时的波形图如题图6-3所示虚线,若各点的振动以余弦函数表示,且各点的振动初相取值区间为(-π,π].求各点的初相.题图6-2分析 由t=T/4时的波形图(图中虚线)和波的传播方向,作出t=0时的波形图。

依旋转矢量法可求t=0时的各点的相位。

解:由t=T/4时的波形图(图中虚线)和波的传播方向,作出 t=0时的波形图(图中实线),依旋转矢量法可知 质点1的初相为π; 质点2的初相为π/2; 质点3的初相为0; 质点4的初相为-π/2.6-4 有一平面谐波在空间传播,如题图6-4所示.已知A 点的振动规律为)t cos(A y ϕ+ω=,就图中给出的四种坐标,分别写出它们波的表达式.并说明这四个表达式中在描写距A 点为b 处的质点的振动规律是否一样?分析 无论何种情况,只需求出任意点x 与已知点的相位差,同时结合相对坐标的传播方向(只考虑相对于坐标方向的正负关系)即可求解波的表达。

大学物理第六章恒定磁场习题解劝答

大学物理第六章恒定磁场习题解劝答

第6章 恒定磁场1. 空间某点磁感应强度方向,一般可以用下列几种办法来判断,其中哪个是错误? ( C )(A )小磁针北(N )极在该点指向;(B )运动正电荷在该点所受最大力与其速度矢积方向; (C )电流元在该点不受力方向;(D )载流线圈稳定平衡时,磁矩在该点指向。

2. 下列关于磁感应线描述,哪个是正确? ( D )(A )条形磁铁磁感应线是从N 极到S 极; (B )条形磁铁磁感应线是从S 极到N 极; (C )磁感应线是从N 极出发终止于S 极曲线; (D )磁感应线是无头无尾闭合曲线。

3. 磁场高斯定理说明了下面哪些叙述是正确? ( A )a 穿入闭合曲面磁感应线条数必然等于穿出磁感应线条数;b 穿入闭合曲面磁感应线条数不等于穿出磁感应线条数;c 一根磁感应线可以终止在闭合曲面内;d 一根磁感应线可以完全处于闭合曲面内。

(A )ad ; (B )ac ; (C )cd ; (D )ab 。

4. 如图所示,在无限长载流直导线附近作一球形闭合曲面S ,当曲面S 向长直导线靠近时,穿过曲面S 磁通量和面上各点磁感应强度B 将如何变化? ( D )(A )增大,B 也增大;(B )不变,B 也不变; (C )增大,B 不变; (D )不变,B 增大。

5. 两个载有相等电流I 半径为R 圆线圈一个处于水平位置,一个处于竖直位置,两个线圈圆心重合,则在圆心o 处磁感应强度大小为多少? ( C )(A )0; (B );(C ); (D )。

6、有一无限长直流导线在空间产生磁场,在此磁场中作一个以截流导线为轴线同轴圆柱形闭合高斯面,则通过此闭合面磁感应通量( A )A 、等于零B 、不一定等于零C 、为μ0ID 、为7、一带电粒子垂直射入磁场后,作周期为T 匀速率圆周运动,若要使运动周期变为T/2,磁感应强度应变为(B )A 、/2B 、2C 、D 、–8 竖直向下匀强磁场中,用细线悬挂一条水平导线。

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例 有一外半径R1=10 cm ,内半径R2=7 cm 的金属球壳,在球壳中
放一半径R3=5 cm 的同心金属球,若使球壳和球 均带有q=10-8 C 的正电荷,问两球体上的电荷 如何分布?球心电势为多少?
解:作球形高斯面
例1 把一块相对电容率
r =3的电介质,放在相距d=1 mm 的
两平行带电平板之间. 放入之前,两板的电势差是1 000 V . 试求两板间电介质内的电场强度E ,电极化强度P ,板和电介质的电荷面密度,电介质内的电位移D.
例2 图中是由半径为R1的长直圆柱导体和同轴的半径为R2的薄导体圆筒组成,其间充以相对电容率为
r 的电介质. 设直
导体和圆筒单位长度上的电荷分别为+和- . 求(1)电介质中的
1
R 2
R 3
R q +q
+1R 1
R 2
R 3
R q
+q
+r
2S r
ε d
+ + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - -
U
电场强度、电位移和极化强度; (2)电介质内外表面的极化电荷
面密度.
例2 圆柱形空气电容器中,空气的击穿场强是Eb=3
106
V·m-1 ,设导体圆筒的外半径R2= 10-2 m . 在空气不被击穿的情况下,长圆柱导体的半径R1
取多大值可使电容器存储能量最多?
例1 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为R1和R2 ,所带电荷为
Q .若在两球壳间充以电容率为
的电介质,问此
电容器贮存的电场能量为多少?
l + + + + + + + + _ _ _
_
_ _ _ _ +
+++
--- - 1
R 2
R
1
R 2
R。

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