大學(xué)物理C2練習(xí)題題解(課堂PPT)

1、人生最終的價(jià)值在于覺醒和思考的能力，而不只在于生存。 亞里斯多德,人生最終的價(jià)值在于覺醒和思考的能力，而不只在于生存。 亞里斯多德,解:,P2-1如圖所示，四個(gè)電量均為+q的點(diǎn)電荷，固定于水平 面內(nèi)邊長為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，O為正方形的兩 對(duì)角線的交點(diǎn)，P在O點(diǎn)的正上方（即PO垂直于正方形 所在平面），PO=a，求：（1）O點(diǎn)的電場強(qiáng)度和電勢； （2）P點(diǎn)的電場強(qiáng)度和電勢。,（1）,（2）,解（1）,P2-2如圖所示， 是以B為中心的圓弧，半徑為l，設(shè)A點(diǎn)有一個(gè)點(diǎn)電荷+q，B點(diǎn)有一個(gè)點(diǎn)電荷-q。試求：（1）把單位正電荷從O點(diǎn)沿 到D點(diǎn)，電場力所做的功；（2）把單位正電荷從O點(diǎn)沿OCDE到無

2、窮遠(yuǎn)處，外力所做的功。,P4-1如右上圖所示，有一均勻帶電+Q的四分之一圓環(huán)，圓環(huán)半徑為R，另有一個(gè)點(diǎn)電荷+Q置于A點(diǎn)，如圖所示。求O點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢。,解:,電荷線密度為,P4-1如右上圖所示，有一均勻帶電+Q的四分之一圓環(huán)，圓環(huán)半徑為R，另有一個(gè)點(diǎn)電荷+Q置于A點(diǎn)，如圖所示。求O點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢。,解:,P4-1如右上圖所示，有一均勻帶電+Q的四分之一圓環(huán)，圓環(huán)半徑為R，另有一個(gè)點(diǎn)電荷+Q置于A點(diǎn)，如圖所示。求O點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢。,解:,電荷線密度為,O,P4-1如右上圖所示，有一均勻帶電+Q的四分之一圓環(huán)，圓環(huán)半徑為R，另有一個(gè)點(diǎn)電荷+Q置于A點(diǎn)，如圖所示。求O點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢。,解:,O,P4

3、-2均勻帶電直線，帶電量為Q，長度為L。距其線端為2L處放置一帶電量為Q的點(diǎn)電荷（如圖所示）。求距線端為L處P點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢。,解:,P4-3如圖所示，一點(diǎn)電荷位于O點(diǎn)，帶電 -q，一半徑為R的均勻帶電球面的球心在O點(diǎn)，帶電量為+Q。試求電場強(qiáng)度和電勢的分布情況。,解:,解:,P6-1如圖所示，兩無限長直導(dǎo)線載有大小相同、方向相反的電流 I，試求 P 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。,解:,P6-2將無限長載流直導(dǎo)線彎成如圖所示的形狀，已知電流為I，圓弧半徑為R，求O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向。,垂直于紙面向內(nèi),解:,P6-3如圖所示，一載有電流I的長直導(dǎo)線旁有一三角形回路，試計(jì)算通過該三角形回路的磁通量。,P

4、8-1有一長直載流導(dǎo)體圓管，其內(nèi)、外半徑分別為 和 ，其中通有電流I，且均勻分布在橫截面上，試計(jì)算下列各區(qū)域中磁感強(qiáng)度大小B的分布：（1） ；（2） ；（3） 。,解：（1）,（2）,（3）,P8-2如圖所示，在通有電流I1的長直導(dǎo)線旁有一載有電流I2的直導(dǎo)線AB。求導(dǎo)線AB上受到的安培力。,解：,向上,解:,a,b,I,解:,P10-2長度為L的金屬棒CD與通有電流I的無限長直導(dǎo)線共面，并以恒定速度v向右運(yùn)動(dòng)，如圖所示。求：（1）金屬棒CD的動(dòng)生電動(dòng)勢；（2）C、D兩端哪端電勢高。,D端高,12-1 有兩個(gè)同軸圓筒形導(dǎo)體 , 其半徑分別為 和 , 通過它們的電流均為 ,但電流的流向相反.設(shè)在

5、兩圓筒間充滿磁導(dǎo)率為 的均勻磁介質(zhì) , 求其自感 .,解 兩圓筒之間,如圖在兩圓筒間取一長為 的面 , 并將其分成許多小面元.,則,即,由自感定義可求出,單位長度的自感為,解:,P12-2假定從地面到海拔6106m的范圍內(nèi)，地磁場為0.510-4 T，試粗略計(jì)算在這區(qū)域內(nèi)地磁場的總磁能。(其中地球半徑R = 6106m),解(1),P14-1在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，兩縫之間的距離d=0.5mm，縫到屏的距離為25cm，若先后用波長為400nm和600nm兩種單色光入射，求：（1）兩種單色光產(chǎn)生的干涉條紋間距各是多少？（2）兩種單色光的干涉條紋第一次重疊處距屏中心距離為多少？各是第幾級(jí)條紋？,(2),

6、解,P14-2在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫間距d=1.5mm，縫與屏的距離為1.5m，中央兩側(cè)第五級(jí)明紋之間的距離為6.0mm,求所用單色光的波長。,解,P16-1用波長 的單色光觀察牛頓環(huán)，測得某一級(jí)亮環(huán)直徑為3mm，在它外面第5個(gè)亮環(huán)直徑為4.6mm，求組成牛頓環(huán)的平凸透鏡的球面曲率半徑。,解,P16-2 波長=680nm的平行光垂直照射在兩塊玻璃片上，兩塊玻璃片的一端相互接觸，另一端用直徑為 D=0.048mm的金屬絲分開。求在空氣劈尖上呈現(xiàn)多少條明條紋？,解1),P16-3一油輪漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域, 在海水(n2=1.30)表面形成一層薄薄的油污. (1)如果太

7、陽正位于海域上空,一直升飛機(jī)的駕駛員從機(jī)上向下觀察,他所正對(duì)的油層厚度為460nm,則他將觀察到油層呈什么顏色? (2)如果一潛水員潛入該區(qū)域水下,又將看到油層呈什么顏色?,2),解(1),P18-1用波長=600nm的單色光，垂直照射到b=0.3mm的單縫上，設(shè)縫后透鏡的焦距為f=0.5m，求：（1）中央明條紋的寬度；（2）第一級(jí)明條紋的寬度。,(2),解(1),P18-2 在某個(gè)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，光源發(fā)出的光含有兩種波長1和2，并垂直入射于單縫上。假如1的第一級(jí)衍射極小與2的第二級(jí)衍射極小相重合，試問（1）這兩種波長之間有何關(guān)系？（2）在這兩種波長的光所形成的衍射圖樣中，是否還有其他極小相重

8、合？,(2),解,P18-3 波長范圍在450650nm之間的復(fù)色平行光垂直照射在每厘米有5000條刻線的光柵上，屏幕放在透鏡的焦面處，屏上第二級(jí)光譜各色光在屏上所占范圍的寬度為35.1cm。求透鏡的焦距f。,P20-1將兩個(gè)偏振片疊放在一起，此兩偏振片的偏振化方向之間的夾角為 ，束光強(qiáng)為I0的線偏振光垂直入射到偏振片上，該光束的光矢量振動(dòng)方向與二偏振片的偏振化方向皆成 角 (1）求透過每個(gè)偏振片后的光束強(qiáng)度；(2)若將原入射光束換為強(qiáng)度相同的自然光，求透過每個(gè)偏振片后的光束強(qiáng)度。,解(1),(2),P20-2如圖安排的三種透光媒質(zhì)I、 II 、III,其折射率分別為n11.33，n21.50

9、，n3=1兩個(gè)交界面相互平行。一束自然光自媒質(zhì)I中入射到I與II的交界面上，若反射光為線偏振光，(1)求入射角i. (2) 媒質(zhì)II 、III界面上的反射光是不是線偏振光？為什么？,解(1),(2) 不是線偏振光,解:,P22-1 在S 慣性系中，相距 的兩個(gè)地方發(fā)生兩事件，時(shí)間間隔 ；而在相對(duì)于 S 系沿正方向運(yùn)動(dòng)的 S系中觀察到這兩事件是同時(shí)發(fā)生的, 則在 S 系中測量這兩事件的地點(diǎn)間隔是多少？,解:,P22-2一艘宇宙飛船的船身固有長度為 ,相對(duì)于地面以 (c為真空中光速)的勻速度在地面觀測站的上空飛過。（1）觀測站測得飛船船身的長度是多少？（2）觀測站測得飛船船身通過觀測站的時(shí)間間隔是

10、多少？,P22-3 介子是一不穩(wěn)定粒子，其靜止時(shí)平均壽命為 ，當(dāng) 介子以 的速度相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室飛行時(shí)，試求：（1）由實(shí)驗(yàn)室測得的 介子壽命為多長？（2）實(shí)驗(yàn)室測得 介子的運(yùn)動(dòng)距離是多少？,解:,P23-1已知X光光子的能量為0.60 MeV，在康普頓散射之后波長變化了20%，求反沖電子的能量。,能量守恒,解:,愛因斯坦方程,P24-2從鋁中移出一個(gè)電子需要逸出功 4.2eV(電子伏特）的能量，今用波長為200鈉米的光照射鋁的表面。求： （1）由放射出來的光電子的初動(dòng)能為多少？（用eV表示） （2）遏止電壓是多少伏？ （3）鋁的截止頻率和波長各為多少？,解:,P24-3光子與電子的波長都是0.2n

11、m，它們的動(dòng)量和總能量各為多少?,相對(duì)論能量和動(dòng)量關(guān)系,解:,(1),+ + + + + + + +,解:對(duì)稱性分析；選擇合適的高斯面；,P28-1 一均勻帶電球體，半徑為 ，帶有電荷+Q，另一與其同心的球殼，半徑為 ，均勻分布電荷-Q，求空間電場強(qiáng)度 和電勢V的分布。,(2),解:對(duì)稱性分析；選擇合適的高斯面；,P28-1 一均勻帶電球體，半徑為 ，帶有電荷+Q，另一與其同心的球殼，半徑為 ，均勻分布電荷-Q，求空間電場強(qiáng)度 和電勢V的分布。,+ + + + + + + +,(3),+ + + + + + + +,+ + + + + + + +,P29-2如圖所示，一均勻帶電球體，帶有電量+

12、Q，試求下列情況下將點(diǎn)電荷+q和-q從無窮遠(yuǎn)處移到該電場中，電場力所作的功。先將+q移到電場中距球心r處，然后將-q移到r+l處，且lr。,解:作半徑r的高斯面,P29-2如圖所示，一均勻帶電球體，帶有電量+Q，試求下列情況下將點(diǎn)電荷+q和-q從無窮遠(yuǎn)處移到該電場中，電場力所作的功。先將+q移到電場中距球心r處，然后將-q移到r+l處，且lr。,對(duì)+q,P29-2如圖所示，一均勻帶電球體，帶有電量+Q，試求下列情況下將點(diǎn)電荷+q和-q從無窮遠(yuǎn)處移到該電場中，電場力所作的功。先將+q移到電場中距球心r處，然后將-q移到r+l處，且lr。,對(duì)-q,P29-2如圖所示，一均勻帶電球體，帶有電量+Q，

13、試求下列情況下將點(diǎn)電荷+q和-q從無窮遠(yuǎn)處移到該電場中，電場力所作的功。先將+q移到電場中距球心r處，然后將-q移到r+l處，且lr。,對(duì)-q,對(duì)+q,P29-3 將通有電流I的導(dǎo)線在同一平面內(nèi)彎成如圖所示的形狀，求D點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。,解:,P29-3 將通有電流I的導(dǎo)線在同一平面內(nèi)彎成如圖所示的形狀，求D點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。,解:,圓：,方向垂直紙面向內(nèi),P30-4長直導(dǎo)線豎直放置，其上載有電流I，其旁另有一導(dǎo)線ABC，以速率向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線ABC與無限長直導(dǎo)線處在一個(gè)平面中，其位置與尺寸如圖所示。試求：（1）AB間的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，哪一端電勢高？ （2）BC間的感應(yīng)電動(dòng)

14、勢的大小，哪一端的電勢高：,解:,A端高,P30-4長直導(dǎo)線豎直放置，其上載有電流I，其旁另有一導(dǎo)線ABC，以速率向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線ABC與無限長直導(dǎo)線處在一個(gè)平面中，其位置與尺寸如圖所示。試求：（1）AB間的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，哪一端電勢高？ （2）BC間的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，哪一端的電勢高：,解:,A端高,B端高,解:,P30-5 一無限長直導(dǎo)線緊靠著一矩形導(dǎo)線線框，線框與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)的相對(duì)位置如圖所示，彼此絕緣。若直導(dǎo)線中通有 的電流 （A為恒量），則線框中的感生電動(dòng)勢為多大？,解:電場對(duì)稱性分析，y方向抵消,P34-1電荷均勻分布在半徑為R的圓弧上（如圖），電荷線密度為，圓弧對(duì)圓心所張的

15、圓心角為，求（1）圓心O處的場強(qiáng)。（2）圓心O處的電勢。,解:電場對(duì)稱性分析，y方向抵消,P34-1電荷均勻分布在半徑為R的圓弧上（如圖），電荷線密度為，圓弧對(duì)圓心所張的圓心角為，求（1）圓心O處的場強(qiáng)。（2）圓心O處的電勢。,解:,P35-2一無限長圓柱形銅導(dǎo)體（磁導(dǎo)率 ）半徑為R，通有均勻分布的電流I。試求：（1）磁場的分布；（2）今取一矩形平面（長為L，寬為2R），位置如圖中畫斜線部分所示。求通過該矩形平面的磁通量。,1) rR,rR,2),P35-3 以白光垂直照射到空氣中的厚度為h=380nm的肥皂水膜上，肥皂水的折射率為n=1.33，試分析肥皂水膜的正面和背面各呈現(xiàn)什么顏色？,解:

16、,反面,正面,P36-4 (1)在單縫夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的光有兩種波長，1=400nm ，2=760nm。已知單縫寬度b=1.010-2cm，透鏡焦距f=50cm求(1)兩種光第一級(jí)衍射明紋中心之間的距離。(2)若用光柵常數(shù)d=1.010-3cm的光柵替換單縫，其他條件和上一問相同，求兩種光第一級(jí)明紋之間的距離,解(1):,P36-4 (1)在單縫夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，垂直入射的光有兩種波長，1=400nm ，2=760nm。已知單縫寬度b=1.010-2cm，透鏡焦距f=50cm求(1)兩種光第一級(jí)衍射明紋中心之間的距離。(2)若用光柵常數(shù)d=1.010-3cm的光柵替換單縫，其他條件和上一問相同，求兩種光第一級(jí)明