精选-大学物理II练习册答案10

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大学物理(二)练习册答案

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1 大学物理(二)练习册参考解答第12章真空中的静电场一、选择题1(D),2(C),3(C),4(A),5(C),6(B),7(C),8(D),9(D),10(B),二、填空题(1). 电场强度和电势,0/q F E=,l E q W U aaò×==00d /(U 0=0). (2). ()042e /q q+,q 1、q 2、q 3、q 4 ;(3). 0,l / (2e 0);(4). s R / (2e 0) ;(5). 0 ;(6). ÷÷øöççèæ-p 00114r r qe ;(7). -2³103 V ;(8). ÷÷øöççèæ-p a br r q q 11400e (9). 0,pE sin a ;(10). ()i a x A2+-.三、计算题1. 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l =q / L ,在x 处取一电荷元d q = l d x = q d x / L ,它在P 点的场强:()204d d x d L qE -+p =e ()204d x d L L xq -+p =e 总场强为ò+p =Lx d L x Lq E 020)(d 4-e ()d L d q +p =04e 方向沿x 轴,即杆的延长线方向.2.一个细玻璃棒被弯成半径为R 的半圆形,沿其上半部分均匀分布有电荷+Q ,沿其下半部分均匀分布有电荷-Q ,如图所示.试求圆心O 处的电场强度.解:把所有电荷都当作正电荷处理. 在q 处取微小电荷d q = l d l = 2Q d q / p 它在O 处产生场强Ldq P +Q-QROxyPLdd qx (L+d -x ) d ExOq e e d 24d d 20220RQRq E p =p =按q 角变化,将d E 分解成二个分量:分解成二个分量:q q e q d sin 2sin d d 202RQE E x p ==q q e q d cos 2cos d d 202RQE E y p -=-=对各分量分别积分,积分时考虑到一半是负电荷对各分量分别积分,积分时考虑到一半是负电荷úûùêëé-p =òòpp p q q q q e 2/2/0202d sin d sin 2R QE x =0 2022/2/0202d cos d cos 2R Q R QE y e q q q q e pp p p -=úûùêëé-p -=òò所以所以j R Q j E i E E y x202e p -=+=3. “无限长”均匀带电的半圆柱面,半径为R ,设半圆柱面沿轴线OO'单位长度上的电荷为l ,试求轴线上一点的电场强度.,试求轴线上一点的电场强度.解:设坐标系如图所示.将半圆柱面划分成许多窄条.d l 宽的窄条的电荷线密度为荷线密度为q l l l d d d p=p =l R取q 位置处的一条,它在轴线上一点产生的场强为位置处的一条,它在轴线上一点产生的场强为q e l e l d 22d d 020RR E p =p =如图所示. 它在x 、y 轴上的二个分量为:轴上的二个分量为:d E x =d E sin q , d E y =-d E cos q 对各分量分别积分对各分量分别积分 R R E x 02002d sin 2e lq q e l pp =p =ò 0d c o s 202=p -=òp q q e lRE y场强场强 i Rj E i E E y x02e lp =+=4. 实验表明,在靠近地面处有相当强的电场,电场强度E垂直于地面向下,大小约为100 N/C ;在离地面1.5 km 高的地方,E也是垂直于地面向下的,大小约为25 N/C . (1) 假设地面上各处E都是垂直于地面向下,试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度;体密度;(2) 假设地表面内电场强度为零,假设地表面内电场强度为零,且地球表面处的电场强度完全是由均匀分布在地表面且地球表面处的电场强度完全是由均匀分布在地表面的电荷产生,求地面上的电荷面密度.(已知:真空介电常量0e =8.85³10-12 C 2²N -1²m -2) d qR Oxyqd qqq d E y y d l d q R q O d E xx d EOR’O'解:(1) 设电荷的平均体密度为r ,取圆柱形高斯面如图(1)(侧面垂直底面,底面D S 平行地面)上下底面处的上下底面处的 场强分别为E 1和E 2,则通过高斯面的电场强度通量为:,则通过高斯面的电场强度通量为:òòE²S d =E 2D S -E 1D S =(E 2-E 1) D S 高斯面S 包围的电荷∑q i =h D S r由高斯定理(E 2-E 1) D S =h D S r /e∴ () E Eh121-=er =4.43³10-13 C/m 3(2) 设地面面电荷密度为s .由于电荷只分布在地表面,所以电力线终止于地面,取高斯面如图(2) 由高斯定理由高斯定理òòE ²S d =åi 01q e-E D S =SD se1∴ s=-e 0 E =-8.9³10-10 C/m 35. 一半径为R 的带电球体,其电荷体密度分布为的带电球体,其电荷体密度分布为r =Ar (r ≤R ) , r =0 (r >R ), A 为一常量.试求球体内外的场强分布.为一常量.试求球体内外的场强分布.解:在球内取半径为r 、厚为d r 的薄球壳,该壳内所包含的电荷为的薄球壳,该壳内所包含的电荷为 r r Ar V q d 4d d 2p ×==r在半径为r 的球面内包含的总电荷为的球面内包含的总电荷为 403d 4Ar r Ar dV q rV p =p ==òòr (r ≤R) 以该球面为高斯面,按高斯定理有以该球面为高斯面,按高斯定理有 0421/4e Ar r E p =p ×得到得到 ()0214/e ArE =, (r ≤R ) 方向沿径向,A >0时向外, A <0时向里.时向里.在球体外作一半径为r 的同心高斯球面,按高斯定理有的同心高斯球面,按高斯定理有0422/4e AR r E p =p ×得到得到 ()20424/rAR E e =, (r >R ) 方向沿径向,A >0时向外,A <0时向里.时向里.6. 如图所示,一厚为b 的“无限大”带电平板的“无限大”带电平板 , 其电荷体密度分布为r =kx (0≤x ≤b ),式中,式中k 为一正的常量.求:为一正的常量.求: (1) 平板外两侧任一点P 1和P 2处的电场强度大小;处的电场强度大小;(2) 平板内任一点P 处的电场强度;处的电场强度; (3) 场强为零的点在何处?场强为零的点在何处?解:解: (1) 由对称分析知,平板外两侧场强大小处处相等、方向垂直于平面且背离平面.设场强大小为E .作一柱形高斯面垂直于平面.其底面大小为S ,如图所示.,如图所示.E(2)xbP 1 P 2Px OSE 2D SE 1(1) h按高斯定理åò=×0e /d q S E S ,即,即 020002d d 12e e r e kSbx x kSxS SEb b ===òò得到得到 E = k b kb 2 / (4e 0) (板外两侧) (2) 过P 点垂直平板作一柱形高斯面,底面为S .设该处场强为E ¢,如图所示.按高斯定理有定理有()022ee k S bx d x kSSE Ex==+¢ò得到得到 ÷÷øöççèæ-=¢22220b x k E e (0≤x ≤b ) (3) E ¢=0,必须是0222=-bx , 可得2/b x =7. 一“无限大”平面,中部有一半径为R 的圆孔,设平面上均匀带电,电荷面密度为s .如图所示,试求通过小孔中心O 并与平面垂直的直线上各点的场强和电势(选O 点的电势为零).解:将题中的电荷分布看作为面密度为s 的大平面和面密度为-s 的圆盘叠加的的圆盘叠加的 结果.选x 轴垂直于平面,坐标原点O在圆盘中心,大平面在x 处产生的场强为处产生的场强为 i xx E012e σ=圆盘在该处的场强为圆盘在该处的场强为i x R x x E÷÷øöççèæ+--=2202112e σ ∴ i xR xE E E 220212+=+=e σ 该点电势为该点电势为()22222d 2xRR xR xx U x+-=+=òe se s8. 一半径为R 的“无限长”圆柱形带电体,其电荷体密度为r =Ar (r ≤R ),式中A 为常量.试求:求:(1) 圆柱体内、外各点场强大小分布;圆柱体内、外各点场强大小分布; (2) 选与圆柱轴线的距离为l (l >R ) 处为电势零点,计算圆柱体内、外各点的电势分布.解:(1) 取半径为r 、高为h 的高斯圆柱面(如图所示).面上各点场强大小为E 并垂直于柱面.则穿过该柱面的电场强度通量为:面.则穿过该柱面的电场强度通量为:xS P SE ESSEd xb E ¢sOROxPòp =×SrhE S E2d 为求高斯面内的电荷,r <R 时,取一半径为r ¢,厚d r ¢、高h 的圆筒,其电荷为的圆筒,其电荷为r r Ah V ¢¢p =d 2d 2r则包围在高斯面内的总电荷为则包围在高斯面内的总电荷为3/2d 2d 32Ahrr r Ah V rVp =¢¢p =òòr由高斯定理得由高斯定理得 ()033/22e Ahr rhE p =p 解出解出 ()023/e Ar E = (r ≤R ) r >R 时,包围在高斯面内总电荷为:时,包围在高斯面内总电荷为:3/2d 2d 32AhRrrAh VRVp=¢¢p=òòr由高斯定理由高斯定理 ()033/22e A h R r h E p =p 解出解出 ()r AR E 033/e = (r >R ) (2) 计算电势分布计算电势分布r ≤R 时 òòò×+==lRRrlrrr AR r r A r E U d 3d 3d 0320e e()Rl AR rR A ln 3903330e e +-=r >R 时 rl AR rr AR rE Ulrl rln3d 3d 033e e =×==òò9.一真空二极管,其主要构件是一个半径R 1=5³10-4 m 的圆柱形阴极A 和一个套在阴极外的半径R 2=4.5³10-3 m 的同轴圆筒形阳极B ,如图所示.阳极电势比阴极高300 300 VV ,忽略边缘效应. 求电子刚从阴极射出时所受的电场力.(基本电荷e =1.6³10-19 C) 解:与阴极同轴作半径为r (R 1<r <R 2 )的单位长度的圆柱形高斯面,设阴极上电荷线密度为l .按高斯定理有.按高斯定理有 2p rE = l / e 0 得到得到 E = l / (2p e 0r ) (R 1<r <R 2) 方向沿半径指向轴线.两极之间电势差方向沿半径指向轴线.两极之间电势差òòp -=×=-21d 2d 0R R BAB A rr r E U U el120ln 2R R elp -=得到得到()120/ln 2R R UUAB-=p e l, 所以所以 ()rR R UUE AB1/ln 12×-=在阴极表面处电子受电场力的大小为在阴极表面处电子受电场力的大小为 ()()11211/c R RR UUeReE F AB×-===4.37³10-14 N 方向沿半径指向阳极.方向沿半径指向阳极.RrhABR 2 R 1四 研讨题1. 真空中点电荷q 的静电场场强大小为的静电场场强大小为 241rq E pe=式中r 为场点离点电荷的距离.当r →0时,E →∞,这一推论显然是没有物理意义的,应如何解释?何解释?参考解答:参考解答:点电荷的场强公式仅适用于点电荷,当r →0时,任何带电体都不能视为点电荷,所以点电荷场强公式已不适用.点电荷场强公式已不适用.若仍用此式求场强E ,其结论必然是错误的.当r →0时,需要具体考虑带电体的大小和电荷分布,这样求得的E 就有确定值.就有确定值.2. 用静电场的环路定理证明电场线如图分布的电场不可能是静电场.参考解答:参考解答:证:在电场中作如图所示的扇形环路abcda .在ab 和cd 段场强方向与路径方向垂直.在bc 和da 段场强大小不相等(电力线疏密程度不同)而路径相等.因而同)而路径相等.因而d d d ¹×¢-×=×òòòc ba d l E l E l E 按静电场环路定理应有0d =×òl E , 此场不满足静电场环路定理,所以不可能是静电场.此场不满足静电场环路定理,所以不可能是静电场.3. 如果只知道电场中某点的场强,能否求出该点的电势?如果只知道电场中某点的电势,能否求出该点的场强?为什么?能否求出该点的场强?为什么?参考解答:参考解答:由电势的定义:由电势的定义: ò×=零势点场点l E U d式中E为所选场点到零势点的积分路径上各点的场强,所以,如果只知道电场中某点的场强,而不知道路径上各点的场强表达式,不能求出该点的电势。

大学物理第二版习题答案

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13级应用化学(2)班物理习题详解习题精解1-1某质点的速度为j t i v 82-=,已知t=0时它经过点(3,7),则该质点的运动方程为( )A.j t i t 242-B.()()j t i t 74322+-+ C.j 8- D.不能确定解:本题答案为B.因为 dt rd v =所以 ()dt j t i r d82-=于是有()d t j t i r d t rr ⎰⎰-=0820即 j t i t r r2042-=-亦即 ()j t i t j i r 24273-=-- 故 ()()j t i t r 74322+-+=1-2 一质点在平面上作曲线运动,1t 时刻位置矢量为j i r 621+-=,2t 时刻的位置矢量为j i r 422+=,求:(1)在12t t t -=∆时间内质点的位移矢量式;(2)该段时间内位移的大小和方向;(3)在坐标图上画出21,r r及r∆。

解 (1)在12t t t -=∆时间内质点的位移矢量式为()()m j i r r r 2412-=-=∆ (2)该段时间内位移的大小 ()()m r 522422=+=∆该段时间内位移的方向与轴的夹角为 ︒-=⎪⎭⎫⎝⎛-=-6.2642tan 1α (3)坐标图上的表示如图1.1所示1-3某质点作直线运动,其运动方程为214x t t =+- ,其中x 以m 计,t 以s 计,求:(1)第3s 末质点的位置;(2)头3s 的位移大小;(3)头3s 内经过的路程。

解 (1)第3s 末质点的位置为2(3)14334()x m =+⨯-=(2)头3s 的位移大小为 ()(3)03()x x m -=(3)因为质点做反向运动是有()0v t =,所以令0dxdt=,即420,2t t s -==因此头3s 内经过的路程为 (3)(2)(2)(0)45515()x x x x m -+-=-+-=1-4 已知某质点的运动方程为22,2x t y t ==-,式中t 以s 计,x 和y 以m 计。

大学物理2习题参考答案

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题1-3图第一章 流体力学1.概念(3)理想流体:完全不可压缩又无黏性的流体。

(4)连续性原理:理想流体在管道中定常流动时,根据质量守恒定律,流体在管道内既不能增 多,也不能减少,因此单位时间内流入管道的质量应恒等于流出管道的质量。

(6)伯努利方程:C gh v P =++ρρ221(7)泊肃叶公式:LPR Q ηπ84∆=2、从水龙头徐徐流出的水流,下落时逐渐变细,其原因是( A )。

A. 压强不变,速度变大; B. 压强不变,速度变小;C. 压强变小,流速变大;D. 压强变大,速度变大。

3、 如图所示,土壤中的悬着水,其上下两个液面都与大气相同,如果两个页面的曲率半径分别为R A 和R B (R A <R B ),水的表面张力系数为α,密度为ρ,则悬着水的高度h 为___)11(2BA R R g -ρα__。

(解题:BB A A A B R P P R P P gh P P ααρ2,2,00-=-==-) 4、已知动物的某根动脉的半径为R, 血管中通过的血液流量为Q , 单位长度血管两端的压强差为ΔP ,则在单位长度的血管中维持上述流量需要的功率为____ΔPQ ___。

5、城市自来水管网的供水方式为:自来水从主管道到片区支管道再到居民家的进户管道。

一般说来,进户管道的总横截面积大于片区支管的总横截面积,主水管道的横截面积最小。

不考虑各类管道的海拔高差(即假设所有管道处于同水平面),假设所有管道均有水流,则主水管道中的水流速度 大 ,进户管道中的水流速度 小 。

10、如图所示,虹吸管的粗细均匀,略去水的粘滞性,求水流速度及A 、B 、C 三处的压强。

221.2 理想流体的定常流动'2gh v C =∴222121'CC D D v P v gh P ρρρ+=++0,0≈==D C D v P P P 练习5:如图,虹吸管粗细均匀,略去水的粘滞性,求管中水流流速及A 、B 、C 三处的压强。

大物2练习册答案22页PPT

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大物2练习册答案

6、黄金时代是在我们的前面,而不在 我们的 后面。

7、心急吃不了热汤圆。

8、你可以很有个性,但某些时候请收 敛。

9、只为成功找方法,不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。

10、只要下定决心克服恐惧,便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为,请 记住, 除了在 脑海中 ,恐惧 无处藏 身。-- 戴尔. 就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智,自知者明。胜人者有力,自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利

大学物理2课后习题答案.docx

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解:回路磁通=BS = Bn r 2感应电动势大小:£— = — (B TI r 2) = B2n r — = 0A0 V At dr dr10-2^-Bcosa2同理,半圆形ddc 法向为7,则0”2鸟与亍夹角和另与7夹角相等,a = 45°①和=Bn R 2 cos a10-6解:0/z? =BS = 5—cos(^ + 久)叫一加&sin (血+久)dr _2Bit r~O) Bn r~2 _ 2 2 2Bf2n f =兀 2『BfR R 解:取半圆形"a 法向为Z ,dt — HR? ABcos a —— dt -8.89 xlO'2V方向与cbadc 相反,即顺时针方向. 题10-6图(1)在Ob 上取尸T 尸+ dr 一小段71 同理•• • r 1 9 % - 3 ca^BAr = 一 Bco, °"」) 18 1 2 1 , £ab - £aO +% =(一花' + 石)广=(2)・・・£ah >0即U a -U h <0 :.b 点电势高.10-11在金属杆上取dr 距左边直导线为r ,则(2) |nj 理, £dc = 碇・d7>0U d -U c v0即 / >U d10-15 设长直电流为/ ,其磁场通过正方形线圈的互感磁通为%蓄绘/警5210-16Q)见题10-16图Q),设长直电流为/,它产生的磁场通过矩形线圈的磁通为丛(丄+丄)d- I 2龙 r 2a-r •:实际上感应电动势方向从g T A , 即从图中从右向左,71 a-b10-14•d5 知, 此吋E 旋以。

为中心沿逆时针方向.(1) V ab 是直径,在〃上处处E 旋与ab m§E 旋• d7 = 0• • £亦也 U Q =Ub心 2n r 2TI 由样旋• M -/z 0/v a + b71 a-b(a (b12-4解:⑴由0 =—,务=£_知,各级条纹向棱边方 2/ 2向移动,条纹间距不变;(2)各级条纹向棱边方向移动,H.条纹变密. 12 5解:工件缺陷是凹的.故各级等厚线(在缺陷附近的)向棱边方向弯曲・按题意,每一条纹弯曲部分的顶点恰与左邻的直线部分连线相切,说明弯曲部分相当于条纹2向棱边移动了一条,故相应的空气隙厚度差为Ae = -,这也是工件缺陷的程度.2 12-6 ・・・ A/ = ^^- = A^^ln2 = 2.8xlO~6 H1 2JI(b)・・•长直电流磁场通过矩形线圈的磁通*2 = 0,见题10-16图(b)・・・ M = O10-17如图10-17图所示,取dS = /dr①二U(如+ ^_炖=做 广「丄)做(In 厶-In 丄) 2〃r 2兀(d-r)2兀 “ r r-d 2K a d-a = ^Il_Xn d-a_7i a:.L / =如1门上£I TI a10-18•・•顺串时厶=厶+厶2 +2M反串联时//二厶+厶2-2M・•・ L_L f = 4MM = --------- = 0.15 H 412-1 y 不变,为波源的振动频率;A,n =— 变小;u = A n v 变小. n 12- 2由心=三久知,(1)条纹变疏;(2)条纹变密;(3)条纹变密;(4)零级明纹在屏幕上作相反方向的上下移动;(5)零 a级明纹向下移动.12- 3解:不同媒质若光程相等,则其儿何路程定不相冋其所需吋间相同,为&€・因为△中已经将光在介质中的路程折算为光在真空中所走的路程。

大学物理(二)答案

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大学物理(二)练习册 参考解答第12章 真空中的静电场一、选择题1(A),2(C),3(C),4(A),5(C),6(B),7(C),8(D),9(D),10(B), 二、填空题(1). 电场强度和电势,0/q F E=,l E q W U aa⎰⋅==00d /(U 0=0).(2). ()042ε/q q +, q 1、q 2、q 3、q 4 ;(3). 0,λ / (2ε0) ; (4). σR / (2ε0) ; (5). 0 ; (6).⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π00114r r qε ; (7). -2³103V ; (8).⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-πb a r r q q 11400ε(9). 0,pE sin α ; (10). ()()j y x i xy40122482+-+-- (SI) ;三、计算题1. 将一“无限长”带电细线弯成图示形状,设电荷均匀分布,电荷线密度为λ,四分之一圆弧AB 的半径为R ,试求圆心O 点的场强.解:在O 点建立坐标系如图所示. 半无限长直线A ∞在O 点产生的场强:()j i R E -π=014ελ半无限长直线B ∞在O 点产生的场强:()j i R E +-π=024ελ四分之一圆弧段在O 点产生的场强:()j i R E +π=034ελ由场强叠加原理,O 点合场强为: ()j i RE E E E +π=++=03214ελBA∞O BA∞∞2. 实验表明,在靠近地面处有相当强的电场,电场强度E垂直于地面向下,大小约为100N/C ;在离地面1.5 km 高的地方,E也是垂直于地面向下的,大小约为25 N/C .(1) 假设地面上各处E都是垂直于地面向下,试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度;(2) 假设地表面内电场强度为零,且地球表面处的电场强度完全是由均匀分布在地表面的电荷产生,求地面上的电荷面密度.(已知:真空介电常量0ε=8.85³10-12 C 2²N -1²m -2)解:(1) 设电荷的平均体密度为ρ,取圆柱形高斯面如图(1)(侧面垂直底面,底面∆S 平行地面)上下底面处的 场强分别为E 1和E 2,则通过高斯面的电场强度通量为:⎰⎰E²S d =E 2∆S -E 1∆S =(E 2-E 1) ∆S高斯面S 包围的电荷∑q i =h ∆S ρ由高斯定理(E 2-E 1) ∆S =h ∆S ρ /ε 0∴() E E h1201-=ερ=4.43³10-13C/m 3(2) 设地面面电荷密度为σ.由于电荷只分布在地表面,所以电力线终止于地面,取高斯面如图(2) 由高斯定理⎰⎰E²S d =∑i1qε-E ∆S =S ∆σε01∴ σ =-ε 0 E =-8.9³10-10C/m 33. 带电细线弯成半径为R 的半圆形,电荷线密度为λ=λ0sin φ,式中λ0为一常数,φ为半径R 与x 轴所成的夹角,如图所示.试求环心O 处的电场强度.解:在φ处取电荷元,其电荷为d q =λd l = λ0R sin φ d φ它在O 点产生的场强为R R qE 00204d sin 4d d εφφλεπ=π= 在x 、y 轴上的二个分量d E x =-d E cos φ, d E y =-d E sin φ 对各分量分别求和⎰ππ=000d cos sin 4φφφελR E x =0 RRE y 000208d sin 4ελφφελ-=π=⎰π∴ j Rj E i E E y x008ελ-=+=(2)2(1)4. 一“无限长”圆柱面,其电荷面密度为: σ = σ0cos φ ,式中φ 为半径R 与x 轴所夹的角,试求圆柱轴线上一点的场强.解:将柱面分成许多与轴线平行的细长条,每条可视为“无限长”均匀带电直线,其电荷线密度为λ = σ0cos φ R d φ, 它在O 点产生的场强为:φφεσελd s co 22d 000π=π=R E它沿x 、y 轴上的二个分量为: d E x =-d E cos φ =φφεσd s co 220π-d E y =-d E sin φ =φφφεσd s co sin 20π 积分:⎰ππ-=2020d s co 2φφεσx E =2εσ0)d(sin sin 2200=π-=⎰πφφεσy E∴ i i E E x02εσ-==5. 一半径为R 的带电球体,其电荷体密度分布为4πRqr =ρ (r ≤R ) (q 为一正的常量)ρ = 0 (r >R )试求:(1) 带电球体的总电荷;(2) 球内、外各点的电场强度;(3) 球内、外各点的电势.解:(1) 在球内取半径为r 、厚为d r 的薄球壳,该壳内所包含的电荷为 d q = ρd V = qr 4πr 2d r /(πR 4) = 4qr 3d r/R 4 则球体所带的总电荷为 ()q r r Rq V Q rV===⎰⎰34d /4d ρ(2) 在球内作一半径为r 1的高斯球面,按高斯定理有4041241211d 414Rqr r r Rqr E r r εε=π⋅π=π⎰得402114R qr E επ=(r 1≤R),1E方向沿半径向外.在球体外作半径为r 2的高斯球面,按高斯定理有 0222/4εq E r =π得22024r q E επ=(r 2 >R ),2E方向沿半径向外.(3) 球内电势⎰⎰∞⋅+⋅=RR r r E r E U d d 2111⎰⎰∞π+π=RRr r rq r Rqrd 4d 4204021εε40310123Rqr R qεεπ-π=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π=3310412R r R qε ()R r ≤1 球外电势 2020224d 4d 22r q r rq r E U r Rr εεπ=π=⋅=⎰⎰∞()R r >26. 如图所示,一厚为b 的“无限大”带电平板 , 其电荷体密度分布为ρ=kx (0≤x ≤b ),式中k 为一正的常量.求: (1) 平板外两侧任一点P 1和P 2处的电场强度大小;(2) 平板内任一点P 处的电场强度; (3) 场强为零的点在何处?解: (1) 由对称分析知,平板外两侧场强大小处处相等、方向垂直于平面且背离平面.设场强大小为E .作一柱形高斯面垂直于平面.其底面大小为S ,如图所示.按高斯定理∑⎰=⋅0ε/d q S E S,即22d d 12εερεkSbx x kSx S SE bb===⎰⎰得到 E = kb 2/ (4ε0) (板外两侧) (2) 过P 点垂直平板作一柱形高斯面,底面为S .设该处场强为E ',如图所示.按高斯定理有()022εεk S b x d x kSSE E x==+'⎰得到 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-='22220b x k E ε (0≤x ≤b ) (3) E '=0,必须是0222=-bx , 可得2/b x =7. 一“无限大”平面,中部有一半径为R 的圆孔,设平面上均匀带电,电荷面密度为σ.如图所示,试求通过小孔中心O 并与平面垂直的直线上各点的场强和电势(选O 点的电势为零).解:将题中的电荷分布看作为面密度为σ的大平面和面密度为-σ的圆盘叠加的 结果.选x 轴垂直于平面,坐标原点O在圆盘中心,大平面在x 处产生的场强为i xx E012εσ='圆盘在该处的场强为i x R x x E⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=2202112εσ ∴ i xR xE E E 220212+=+=εσ该点电势为 ()220222d 2xR R xR x x U x+-=+=⎰εσεσ8.一真空二极管,其主要构件是一个半径R 1=5³10-4m 的圆柱形阴极A 和一个套在阴极外的半径R 2=4.5³10-3 m 的同轴圆筒形阳极B ,如图所示.阳极电势比阴极高300 V ,忽略边缘效应. 求电子刚从阴极射出时所受的电场力.(基本电荷e =1.6³10-19C)解:与阴极同轴作半径为r (R 1<r <R 2 )的单位长度的圆柱形高斯面,设阴极上电荷线密度为λ.按高斯定理有 2πrE = λ/ ε0得到 E = λ / (2πε0r ) (R 1<r <R 2) 方向沿半径指向轴线.两极之间电势差⎰⎰π-=⋅=-21d 2d 0R R B A B A rr r E U U ελ120ln 2R R ελπ-= 得到()120/ln 2R R UUAB-=πελ, 所以 ()rR R UUE AB1/ln 12⋅-=在阴极表面处电子受电场力的大小为()()11211/c R R R U U e R eE F A B ⋅-===4.37³10-14N 方向沿半径指向阳极.四 研讨题1. 真空中点电荷q 的静电场场强大小为 241rq E πε=式中r 为场点离点电荷的距离.当r →0时,E →∞,这一推论显然是没有物理意义的,应如何解释?参考解答:点电荷的场强公式仅适用于点电荷,当r →0时,任何带电体都不能视为点电荷,所以点电荷场强公式已不适用.若仍用此式求场强E ,其结论必然是错误的.当r →0时,需要具体考虑带电体的大小和电荷分布,这样求得的E 就有确定值.2. 用静电场的环路定理证明电场线如图分布的电场不可能是静电场.参考解答:证:在电场中作如图所示的扇形环路abcda .在ab 和cd 段场强方向与路径方向垂直.在bc 和da 段场强大小不相等(电力线疏密程度不同)而路径相等.因而0d d d ≠⋅'-⋅=⋅⎰⎰⎰cb a d l E l E l E按静电场环路定理应有0d =⋅⎰l E,此场不满足静电场环路定理,所以不可能是静电场.3. 如果只知道电场中某点的场强,能否求出该点的电势?如果只知道电场中某点的电势,能否求出该点的场强?为什么?参考解答:由电势的定义: ⎰⋅=零势点场点l E U d式中E为所选场点到零势点的积分路径上各点的场强,所以,如果只知道电场中某点的场强,而不知道路径上各点的场强表达式,不能求出该点的电势。

大学物理2课后习题答案.docx

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解:回路磁通=BS = Bn r 2感应电动势大小:£— = — (B TI r 2) = B2n r — = 0A0 V At dr dr10-2^-Bcosa2同理,半圆形ddc 法向为7,则0”2鸟与亍夹角和另与7夹角相等,a = 45°①和=Bn R 2 cos a10-6解:0/z? =BS = 5—cos(^ + 久)叫一加&sin (血+久)dr _2Bit r~O) Bn r~2 _ 2 2 2Bf2n f =兀 2『BfR R 解:取半圆形"a 法向为Z ,dt — HR? ABcos a —— dt -8.89 xlO'2V方向与cbadc 相反,即顺时针方向. 题10-6图(1)在Ob 上取尸T 尸+ dr 一小段71 同理•• • r 1 9 % - 3 ca^BAr = 一 Bco, °"」) 18 1 2 1 , £ab - £aO +% =(一花' + 石)广=(2)・・・£ah >0即U a -U h <0 :.b 点电势高.10-11在金属杆上取dr 距左边直导线为r ,则(2) |nj 理, £dc = 碇・d7>0U d -U c v0即 / >U d10-15 设长直电流为/ ,其磁场通过正方形线圈的互感磁通为%蓄绘/警5210-16Q)见题10-16图Q),设长直电流为/,它产生的磁场通过矩形线圈的磁通为丛(丄+丄)d- I 2龙 r 2a-r •:实际上感应电动势方向从g T A , 即从图中从右向左,71 a-b10-14•d5 知, 此吋E 旋以。

为中心沿逆时针方向.(1) V ab 是直径,在〃上处处E 旋与ab m§E 旋• d7 = 0• • £亦也 U Q =Ub心 2n r 2TI 由样旋• M -/z 0/v a + b71 a-b(a (b12-4解:⑴由0 =—,务=£_知,各级条纹向棱边方 2/ 2向移动,条纹间距不变;(2)各级条纹向棱边方向移动,H.条纹变密. 12 5解:工件缺陷是凹的.故各级等厚线(在缺陷附近的)向棱边方向弯曲・按题意,每一条纹弯曲部分的顶点恰与左邻的直线部分连线相切,说明弯曲部分相当于条纹2向棱边移动了一条,故相应的空气隙厚度差为Ae = -,这也是工件缺陷的程度.2 12-6 ・・・ A/ = ^^- = A^^ln2 = 2.8xlO~6 H1 2JI(b)・・•长直电流磁场通过矩形线圈的磁通*2 = 0,见题10-16图(b)・・・ M = O10-17如图10-17图所示,取dS = /dr①二U(如+ ^_炖=做 广「丄)做(In 厶-In 丄) 2〃r 2兀(d-r)2兀 “ r r-d 2K a d-a = ^Il_Xn d-a_7i a:.L / =如1门上£I TI a10-18•・•顺串时厶=厶+厶2 +2M反串联时//二厶+厶2-2M・•・ L_L f = 4MM = --------- = 0.15 H 412-1 y 不变,为波源的振动频率;A,n =— 变小;u = A n v 变小. n 12- 2由心=三久知,(1)条纹变疏;(2)条纹变密;(3)条纹变密;(4)零级明纹在屏幕上作相反方向的上下移动;(5)零 a级明纹向下移动.12- 3解:不同媒质若光程相等,则其儿何路程定不相冋其所需吋间相同,为&€・因为△中已经将光在介质中的路程折算为光在真空中所走的路程。

大学物理2习题答案汇总上课讲义

大学物理2习题答案汇总上课讲义

一、 单项选择题:1. 北京正负电子对撞机中电子在周长为L 的储存环中作轨道运动。

已知电子的动量是P ,则偏转磁场的磁感应强度为: ( C )(A) eL P π; (B) eL P π4; (C) eLP π2; (D) 0。

2. 在磁感应强度为B ρ的均匀磁场中,取一边长为a 的立方形闭合面,则通过该闭合面的磁通量的大小为: ( D )(A) B a 2; (B) B a 22; (C) B a 26; (D) 0。

3.半径为R 的长直圆柱体载流为I , 电流I 均匀分布在横截面上,则圆柱体内(R r 〈)的一点P 的磁感应强度的大小为 ( B )(A) r I B πμ20=; (B) 202R Ir B πμ=; (C) 202r I B πμ=; (D) 202RI B πμ=。

4.单色光从空气射入水中,下面哪种说法是正确的 ( A )(A) 频率不变,光速变小; (B) 波长不变,频率变大;(C) 波长变短,光速不变; (D) 波长不变,频率不变.5.如图,在C 点放置点电荷q 1,在A 点放置点电荷q 2,S 是包围点电荷q 1的封闭曲面,P 点是S 曲面上的任意一点.现在把q 2从A 点移到B 点,则 (D )(A) 通过S 面的电通量改变,但P 点的电场强度不变;(B) 通过S 面的电通量和P 点的电场强度都改变;(C) 通过S 面的电通量和P 点的电场强度都不变;(D) 通过S 面的电通量不变,但P 点的电场强度改变。

6.如图所示,两平面玻璃板OA 和OB 构成一空气劈尖,一平面单色光垂A C直入射到劈尖上,当A 板与B 板的夹角θ增大时,干涉图样将 ( C )(A) 干涉条纹间距增大,并向O 方向移动;(B) 干涉条纹间距减小,并向B 方向移动;(C) 干涉条纹间距减小,并向O 方向移动;(D) 干涉条纹间距增大,并向O 方向移动.7.在均匀磁场中有一电子枪,它可发射出速率分别为v 和2v 的两个电子,这两个电子的速度方向相同,且均与磁感应强度B 垂直,则这两个电子绕行一周所需的时间之比为 ( A )(A) 1:1; (B) 1:2; (C) 2:1; (D) 4:1.8.如图所示,均匀磁场的磁感强度为B ,方向沿y 轴正向,欲要使电量为Q的正离子沿x 轴正向作匀速直线运动,则必须加一个均匀电场E u r ,其大小和方向为 ( D )(A) E = B ,E u r 沿z 轴正向; (B) E =v B ,E u r 沿y 轴正向; (C) E =B ν,E u r 沿z 轴正向; (D) E =B ν,E u r 沿z 轴负向。

大学物理2习题册(含答案)

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题1第⼀一章流体⼒力力学1、基本概念(3)理理想流体:完全不不可压缩,没有粘滞性的流体。

(4)连续性原理理:流管上⼀一节流速与截⾯面积的乘积是⼀一个常量量,截⾯面⼤大的流速⼩小,反之⼤大(6)伯努利利⽅方程:P 1+12ρv 12+ρg h 1=P 2+12ρv 22+ρg h 2=c(7)泊肃叶公式:2、从⽔水⻰龙头徐徐流出的⽔水流,下落时逐渐变细,其原因是(A )。

A.压强不不变,速度变⼤大; B.压强不不变,速度变⼩小;C.压强变⼩小,流速变⼤大;D.压强变⼤大,速度变⼤大。

3、如图所示,⼟土壤中的悬着⽔水,其上下两个液⾯面都与⼤大⽓气相同,如果两个⻚页⾯面的曲率半径分别为R A 和R B (R A <R B ),⽔水的表⾯面张⼒力力系数为α,密度为ρ,则悬着⽔水的⾼高度h 为_____。

4、已知动物的某根动脉的半径为R,⾎血管中通过的⾎血液流量量为Q ,单位⻓长度⾎血管两端的压强差为ΔP ,则在单位⻓长度的⾎血管中维持上述流量量需要的功率为ΔPQ 。

5、城市⾃自来⽔水管⽹网的供⽔水⽅方式为:⾃自来⽔水从主管道到⽚片区⽀支管道再到居⺠民家的进户管道。

⼀一般说来,进户管道的总横截⾯面积⼤大于⽚片区⽀支管的总横截⾯面积,主⽔水管道的横截⾯面积最⼩小。

不不考虑各类管道的海海拔⾼高差(即假设所有管道处于同⽔水平⾯面),假设所有管道均有⽔水流,则主⽔水管道中的⽔水流速度⼤大,进户管道中的⽔水流速度⼩小。

6、如图所示,虹吸管的粗细均匀,略略去⽔水的粘滞性,求⽔水流速度及A 、B 、C 三处的压强。

题1-10图解:在管外液⾯面上任选⼀一点D ,CD 两点:BC两点:AC两点:7、⼀一开⼝口容器器截⾯面积为S1,底部开⼀一截⾯面积为S2的孔。

当容器器内装的液体⾼高度为h时,液体从孔中喷出的速度为多⼤大?设液体为理理想流体且作定常流动。

解:由于液体为理理想流体且作定常流动,根据连续性原理理,有根据伯努利利⽅方程,有从上两式联⽴立解得8、⼀一圆筒中的⽔水深为H=0.70m,底⾯面积S1=0.06m2,桶底部有⼀一⾯面积为1.0×10-4m2的⼩小孔。

大学物理第二版下册答案

大学物理第二版下册答案
m
大学物理第二版下册答案
由初始条件 x 0
l 0 , 求得 A
l0
0 .1m , 故物体 A 的运动方程为
v0
x=0.1cos(7t+ π)m (2) 当考虑滑轮质量时,两段绳子中张力数值不等,如图所 示,分别为 T 1、 T2,则对 A 列出任一位置 x 处的牛顿方程式 为:
2
dx
mg sin
T1 m 2
故振动周期:
2
2
T
1 .256 (s) 1. 26 (s)
5
(2) t=0 时,由振动方程得:
5(rad/s)
大学物理第二版下册答案
x0
0 .60 m
dx
0
|t 0 3. 0 cos( 5t
)0
dt
2
(3) 由旋转矢量法知,此时的位相: 3
速度 加速度 所受力
A sin
0 .60 5 (
3 ) m / s 2.6(m / s )
Mg k O P 将 A 与 B 粘合后,挂在弹簧下端,静止平衡所在位置
O 点,取 O 点为原坐标原点如图题
8-5 所示,则有: k O O ( M m ) g
设当 B 与 A 粘在一起后, 在其运动过程的任一位置, 弹簧形变量 O O 所受合力为:
x ,则 A、B 系统
F ( M m ) g k (O O x) kx
(2)
dt
对 滑 轮 列 出 转动 方 程为 :
2
T1 r T 2 r J
1 Mr 2 a
1 dx Mr
2
(3)
2
r 2 dt
式中 ,T 2=k(l0+x)
( 4)
1 d2x

大学物理学 (第3版.修订版) 北京邮电大学出版社 下册 第十章 习题10答案

大学物理学 (第3版.修订版) 北京邮电大学出版社 下册  第十章 习题10答案

习题1010.1选择题(1) 对于安培环路定理的理解,正确的是:(A )若环流等于零,则在回路L 上必定是H 处处为零; (B )若环流等于零,则在回路L 上必定不包围电流;(C )若环流等于零,则在回路L 所包围传导电流的代数和为零; (D )回路L 上各点的H 仅与回路L 包围的电流有关。

[答案:C](2) 对半径为R 载流为I 的无限长直圆柱体,距轴线r 处的磁感应强度B () (A )内外部磁感应强度B 都与r 成正比;(B )内部磁感应强度B 与r 成正比,外部磁感应强度B 与r 成反比; (C )内外部磁感应强度B 都与r 成反比;(D )内部磁感应强度B 与r 成反比,外部磁感应强度B 与r 成正比。

[答案:B](3)质量为m 电量为q 的粒子,以速率v 与均匀磁场B 成θ角射入磁场,轨迹为一螺旋线,若要增大螺距则要() (A ) 增加磁场B ;(B )减少磁场B ;(C )增加θ角;(D )减少速率v 。

[答案:B](4)一个100匝的圆形线圈,半径为5厘米,通过电流为0.1安,当线圈在1.5T 的磁场中从θ=0的位置转到180度(θ为磁场方向和线圈磁矩方向的夹角)时磁场力做功为() (A )0.24J ;(B )2.4J ;(C )0.14J ;(D )14J 。

[答案:A]10.2 填空题(1)边长为a 的正方形导线回路载有电流为I ,则其中心处的磁感应强度 。

[答案:aIπμ220,方向垂直正方形平面](2)计算有限长的直线电流产生的磁场 用毕奥——萨伐尔定律,而 用安培环路定理求得(填能或不能)。

[答案:能, 不能](3)电荷在静电场中沿任一闭合曲线移动一周,电场力做功为 。

电荷在磁场中沿任一闭合曲线移动一周,磁场力做功为 。

[答案:零,正或负或零](4)两个大小相同的螺线管一个有铁心一个没有铁心,当给两个螺线管通以 电流时,管内的磁力线H 分布相同,当把两螺线管放在同一介质中,管内的磁力线H 分布将 。

大学物理习题答案稳恒电流的磁场

大学物理习题答案稳恒电流的磁场

第十章 稳恒电流的磁场1、四条相互平行的无限长直载流导线,电流强度均为I ,如图放置,若正方形每边长为2a ,求正方形中心O 点的磁感应强度的大小和方向。

解:43210B B B B B r r r r r +++=无限长载流直导线产生的磁感应强度 rI2B 0πμ=由图中的矢量分析可得a 2I a 2I22B B 0042πμ=πμ=+a I45cos a2I 2B 0000πμ=⋅πμ= 方向水平向左2、把一根无限长直导线弯成图 (a)、(b) 所示形状,通以电流I ,分别求出O 点的磁感应强度B 的大小和方向。

解:(a )(b )均可看成由两个半无限长载流直导线1、3和圆弧2组成,且磁感应强度在O 点的方向相同 (a )方向垂直纸面向外。

)38(R16I43R 4I R 4I R 4I B 00000π+πμ=π⋅πμ+πμ+πμ=(b )由于O 点在电流1、3的延长线上,所以0B B 31==r r方向垂直纸面向外。

R8I323R I 4B B 0020μ=π⋅πμ==14(a ) I(b )3、真空中有一边长为l 的正三角形导体框架,另有互相平行并与三角形的bc 边平行的长直导线1和2分别在a 点和b 点与三角形导体框架相连 (如图) 。

已知直导线中的电流为I ,求正三角形中心点O 处的磁感应强度B 。

解:三角形高为 l l360sin h .0==4 它在 θθπμ=θ=d sin R 2Isin dB dB 20x θθπμ−=θ−=d cos R2I cos dB dB 20yRI d sin R2I dB B 20200x x πμ=∫θθπμ∫==π0d cos R2I dB B 020y y =∫∫θθπμ−==π)T (1037.6100.10.5104RI B B 522720x P −−−×=××π××π=πμ==∴轴正方向。

大学物理习题二

大学物理习题二
R1
(3)
1 P cos ( r 1)
; 2 P cos 0 ( r 1) 2 r R1 2 r R2
12、厚度为 b 的无限大平板内分布有均匀电荷密度(>0)的自由电荷,在板外两侧 分别充有介电常数为 1、2 的电介质,如图所示。求(1)板内 外的电场分布;(2)板外的 A 点与 B 点分别距左右两板壁为 l, 求电势差 UAB 解:板内存在一平面 E 为零,以此面为原点建立图示坐标,设 d1、d2,d1+d2=b,作高斯面 1、2、3,见图示 板内
C
C1
C 2 C3
C
1
C
C1 (C 2 C3 ) 25F C1 C 2 C3
C
2
C
3
(2)设 AB 两端的电压为 U
Q1 CU 25 10 6 100 2.5 10 3 C
B
U1
Q1 2.5 10 3 50V C1 50 10 6

r R1 U q内 q内 q Q 内 4 0 r 40 R 2 4 0 R 3 U q内 Q R2 r R3 4 0 R 3 q Q 内 r R3 40 r
R1 r R 2
注上式采用带电球壳的电势叠加,也可用 u E d l 获得 2、半径为 R1 和 R2 (R1<R2 )的相互绝缘的两同心导体球壳,现使内球壳带上+q 电量时 求: (1) 外球的电荷与电势;(2) 若把外球接地后再重新绝缘,外球的电势与电荷; (3) 然后把内球壳再接地,这时内球的电荷为多少?这时外球的电势又为多少? 解: (1)

q1 d1 0S
1.0 10 7 4.0 10 3 2.3 10 3 V 8.85 10 12 0.2

大学物理二练习册答案

大学物理二练习册答案


3. 如图所示,一电容器由两个同轴圆筒组成,内筒半径为 a,外筒半径为 b,筒长都是 L,中间充满相对介电常量为r 的各向同性均匀电介质. 内、 外筒分别带有等量异号电荷+Q 和-Q.设 (b- a) << a,L >> b,可以忽略边缘效应,求: (1) 圆柱形电容器的电容; (2) 电容器贮存的能量.
思考题 3:有一上下极板成 θ 角的非平行板电容器(长为 a ,宽为 b) ,其电 容如何计算?
参考解答: 设 一 平 行 板 电 容 器 是 由 长 为 a , 宽 为 b 的 两 导 体板 构 成 , 板 间 距 为 d , 则 电 容 为
ab , 若该电容器沿两极板的长度同一方向有 d x的长度增 d a (b d x ) a d x 量,则电容为 C C0 , 在此基础上推广到 d d
L b a
解:由题给条件 ( b a) a 和 L b ,忽略边缘效应, 应用高斯定理可求出两 筒之间的场强为: 两筒间的电势差 电容器的电容 电容器贮存的能量
E Q /(2 0 r Lr )
b
U
Q dr Q b ln 2 0 r L r 2 0 r L a a
3
参考解答: 由极性分子组成的电介质(极性电介质)放在外电场中时,极性分子的固有电矩将沿外 电场的方向取向而使电介质极化。 由于极性分子还有无规则热运动存在, 这种取向不可能完 全整齐。 当电介质的温度升高时,极性分子的无规则热运动更加剧烈,取向更加不整齐,极化的 pi 效果更差。此情形下,电极化强度 P 将会比温度升高前减小。 V 在电介质中的电场 E 不太强时,各向同性电介质的 P 和 E 间的关系为 P 0 ( r 1) E . 很明显,在同样的电场下,当温度升高后,相对介电常量 εr 要减小。

大学物理2-2第十章课后答案

大学物理2-2第十章课后答案

习 题 十10-1 卢瑟福实验证明:两个原子核之间的距离小到1510-m 时,它们之间的斥力仍遵守库仑定律。

已知金原子核中有79个质子,α粒子中有2个质子,每个质子的带电量为C 19106.1-⨯,α粒子的质量为6.682710-⨯kg 。

当α粒子与金原子核相距6.91210-⨯m 时,试求:(1) α粒子所受的力;(2) α粒于的加速度。

[解] (1) α粒子电量2e ,金核电量为79e 。

两点间的库仑力为N .ree F 22010*******⨯=⋅=πε (2) α粒子的加速度22927210141106861067sm ...m F a ⨯=⨯⨯==-10-2 如图所示,真空中一长为L 的均匀带电细直杆,总电量为q ,试求在直杆延长线上到杆的一端距离为d 的点P 的电场强度。

[解] 在带电直导线上取电荷元dx Lqdq =,它在P 点产生的电场强度为 ()()dx x d L Lq x d L dqdE 20204141-+=-+=πεπε则整个带电直导线在P 点产生的电场强度为()()d L d qdx x d L Lq E L+=-+=⎰00204141πεπε故()i E ˆd L d q +=04πε10-3 两根相同均匀带电细棒,长为L ,电荷线密度为λ,沿同一直线放置,两细棒间最近距离也是L ,如图所示。

设棒上的电荷不能自由移动,试求两棒间的静电相互作用力。

[解一] 先按左棒为场源电荷,而右棒为受力电荷。

计算左棒场强再求右棒所受电场力。

取坐标如图所示,左棒在x '处的场强为()⎪⎭⎫⎝⎛'--'=-'=⎰x L x x x dxE l11440020πελπελ 右棒x '处电荷元x d 'λ受的电场力为x d x L x E x d dF '⎪⎭⎫⎝⎛'--'=⋅'=11402πελλ 右棒受的总电场力为λdx'x x'0l 2l 3l λdx344232341140202320232ln L L ln LL LL ln x d x L x dF F L L L L πελπελπελ=⎪⎭⎫ ⎝⎛---='⎪⎭⎫ ⎝⎛'--'==⎰⎰ [解二] 求电荷元dx λ与x d 'λ的库仑力叠加。

大学物理第二版下册答案

大学物理第二版下册答案

0. 65
可知 A 与 B 振动系统的振动表达式为: x 0. 0447 cos( 10 t 0 .65 ) m
大学物理第二版下册答案
(3) 弹簧所受的最大拉力,应是弹簧最大形变时的弹力,最大形变为:
Mm
x OO A
g A 0 .1447 m
k
则最大拉力
F max k x 72 .4 N
8-6 解: (1) 已知 A=0.24m,
(1)
k
(1) A 物体共受三力;重 mg, 支持力 N, 张力 T.不计滑轮质量时,有
T=kx 列出 A 在任一位置 x 处的牛顿方程式
mg sin
T mg sin
2
dx k (l 0 x) m 2
dt
将( 1)式代入上式,整理后得
d2x k
2
x0
dt m
故物体 A 的运动是简谐振动,且
k 7 ( rad/s )
定理可知:
m u
Mm
不计摩擦,弹簧压缩过程中系统机械能守恒,即:
2.0 ( m/s)
1 (M
2
2
m )u
12 kx 0
2
( x0 为弹簧最大形变量)
Mm
2
x0
u 5 .0 10 m
k
由此简谐振动的振幅
2
A x 0 5 .0 10
系统圆频率
k Mm
40 ( rad/s)
大学物理第二版下册答案
若取物体静止时的位置 O(平衡位置)为坐标原点, Ox 轴水平向右为正,则初始条件为: t=0 时, x=0, 0 u 2 .0 m/s 0
2
2
a A cos
2
0 .60 5

大学物理第二册习题答案详解 (修复的)

大学物理第二册习题答案详解 (修复的)

习题八8-1 根据点电荷场强公式204r q E πε=,当被考察的场点距源点电荷很近(r →0)时,则场强E →∞,这是没有物理意义的,对此应如何理解?解: 020π4r r q Eε=仅对点电荷成立,当0→r 时,带电体不能再视为点电荷,再用上式求场强是错误的,实际带电体有一定形状大小,考虑电荷在带电体上的分布求出的场强不会是无限大.8-2 在真空中有A ,B 两平行板,相对距离为d ,板面积为S ,其带电量分别为+q 和-q .则这两板之间有相互作用力f ,有人说f =2024d q πε,又有人说,因为f =qE ,SqE 0ε=,所以f =Sq 02ε.试问这两种说法对吗?为什么? f 到底应等于多少?解: 题中的两种说法均不对.第一种说法中把两带电板视为点电荷是不对的,第二种说法把合场强SqE 0ε=看成是一个带电板在另一带电板处的场强也是不对的.正确解答应为一个板的电场为Sq E 02ε=,另一板受它的作用力Sq S qq f 02022εε==,这是两板间相互作用的电场力. 8-3 一个点电荷q 放在球形高斯面的中心,试问在下列情况下,穿过这高斯面的E 通量是否改变?高斯面上各点的场强E 是否改变?(1) 另放一点电荷在高斯球面外附近. (2) 另放一点电荷在高斯球面内某处.(3) 将原来的点电荷q 移离高斯面的球心,但仍在高斯面内.(4) 将原来的点电荷q 移到高斯面外.答:根据高斯定理,穿过高斯面的电通量仅取决于面内电量的代数和,而与面内电荷的分布情况及面外电荷无关,但各点的场强E 与空间所有分布电荷有关,故:(1) 电通量不变, Φ1=q 1 / ε0,高斯面上各点的场强E 改变(2) 电通量改变,由Φ1变为Φ2=(q 1+q 2 ) /ε 0,高斯面上各点的场强E 也变(3) 电通量不变,仍为Φ1.但高斯面上的场强E 会变 。

(4) 电通量变为0,高斯面上的场强E 会变.8-4 以下各种说法是否正确,并说明理由.(1) 场强为零的地方,电势一定为零;电势为零的地方,场强也一定为零.(2) 在电势不变的空间内,场强一定为零.(3) 电势较高的地方,场强一定较大;场强较小的地方,电势也一定较低.(4) 场强大小相等的地方,电势相同;电势相同的地方,场强大小也一定相等.(5) 带正电的带电体,电势一定为正;带负电的带电体,电势一定为负.(6) 不带电的物体,电势一定为零;电势为零的物体,一定不带电.答:场强与电势的微分关系是, U E -∇=.场强的大小为电势沿等势面法线方向的变化率,方向为电势降落的方向。

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大学物理练习十
一.选择题:
1.C 1和C 2两空气电容器串联起来接上电源充电。

然后将电源断开,再把一电介质板插入C 1中,则
(A) C 1上电势差减小,C 2上电势差增大。

(B) C 1上电势差减小,C 2上电势差不变。

(C) C 1上电势差增大,C 2上电势差减小。

(D) C 1上电势差增大,C 2上电势差不变。

解∶电源断开意味着电量不变。

由于C 1 放入介质,C 1电容增大, 则电势差减小。

[ B ] 2.两只电容器,F C F C μ
μ2,821==,分别把它们充电到1000V ,
然后将它们反接(如图所示),此时两极板间的电势差为:
(A) 0V (B) 200V
(C) 600V (D) 1000V [C ]
解∶311108
-⨯==V C Q 库 ,3
2
2102-⨯==V C Q 库。

将它们反接3
21106-⨯=-=Q Q Q 库,
3.一个大平行板电容器水平放置,两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质,另一半为空气,如图。

当两极板带上恒定的等量异
号电荷时,有一个质量为m 、带电量为+q 的质点,平衡在极板间的空气区域中。

此后,若把电介质抽去,则该质点 (A) 保持不动 (B) 向上运动 (C) 向下运动 (D) 是否运动不能确定 [ B ] 解∶
原来+q 的质点平衡在极板间的空气区域中,
qE mg =
故电势差增大,场强
E 增大。

电场力大于重力。

4.一球形导体,带电量q ,置于一任意形状的空腔导体中。

当用
导线将两者连接后,则与未连接前相比系统静电场能将 (A) 增大 (B ) 减小
(C) 不变 (D) 如何变化无法确定 [ B ]
+Q
解∶任意形状的空腔导体中,球形导体带电量q 不变 未连接前腔内、腔外均有电场存在。

只不过连接后电量q 跑到空腔的外表面上,则腔外电场不变。

但腔内电场则为 零了。

故与未连接前相比系统静电场能将减小。

5.用力F 把电容器中的电介质板拉出,在图(a)和图(b)的两种情况下,电容器中储存的静电能量将 (A) 都增加。

(B) 都减少。

(C) (a)增加,(b)减少。

(D) (a)减少,(b)增加。

[D ]
解∶图(a)
抽去介质,则电容减小,故
e W 减小。

图(b)
抽去介质,则电容减小,故
e W 增加。

6.两个薄金属同心球壳,半径各为R 1和R 2 (R 2 > R 1),分别带有电荷q 1和q 2,二者电势分别为U 1和U 2 (设无穷远处为电势零点),现用导线将二球壳联起来,则它们的电势为
(A) U 1 (B) U 2
(C) U 1 + U 2 (D) (U 1 + U 2) / 2 [ B ]
7.如图,在一带电量为Q 的导体球外,同心地包有一各向同性均匀电介质球壳,相对介电常数为r ε,壳外是真空。

则在介质球壳中的P 点处(设r OP =)的场强和电位移的大小分别为 [ C ]
(A)).4/(),4/(22r Q D r Q E r ππε== (B)).4/(),4/(202r Q D r Q E r πεπε== (C)).4/(),4/(220r Q D r Q E r πεπε== (D)).
4/(),4/(2020r Q D r Q E r πεεπε==
充电后仍与电源连接 充电后与电源断开
解∶E D
r εε0=
二.填空题:
1.如图所示,两同心导体球壳,内球壳带电量+q ,外球壳带电量-2 q 。

静电平衡时,外球壳的电荷分布为:内表面 -q ;外表 面 -q 。

2.分子的正负电荷中心重合的电介质叫做___无极分子__电介质 .在外电场
作用下,分子的正负电荷中心发生相对位移,形成__电偶极子____。

3.半径分别为R 1和R 2(12R R >)的两个同心导体薄球壳,分别带电量Q 1和Q 2,今将内球壳用细导线与远处的半径为r 的导体球相连,导体
球原来不带电,则相连后导体球所带电量
q 为 。

解∶ 设相连后导体球所带电量q ,导体球的电势
r
q U 04πε=
内球壳的电势2
02
101144R Q R q Q U πεπε+-=
两电势相等,则 )()
(122112r R R Q R Q R r q ++=
4.两根平行“无限长”均匀带电直导线,导线半径都是R (R 《d )。

两导线中心相距为d ,导线上电荷线密度分别为λ+和λ-。

则两导线间的电势差
U = ;该导体组单位长度的电容C = 。

解∶
两导线间的任一点(X)处的场强:
O
+q
O R 2
R 1
r
)(2200x d x E -+
=πελπελ
两导线之间的电势差:
所以单位长度的电容
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