大學(xué)物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)下答案詳解(朱善華)資料

1、0 1、D，2、C，3、C，4、量)，6、土a/y/2，qd4R2(2kR-d)0qd8兀2R30練習(xí)一D,5、2qy)j,(j為y方向單位矢4兀n2+y2川20從O點(diǎn)指向缺口中心點(diǎn)練習(xí)二q+q120(q+良+q),4.P冗L(r2-a2)4kR22930解：設(shè)桿的左端為坐標(biāo)原點(diǎn)O,x軸沿直桿方向.在x處取一電荷元dq=Adx=qdx/L，它在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)：1、A5、2、A3、dE=dq、=qdx、4兀L+d-x)24kLXL+d-x)200總場(chǎng)強(qiáng)為dxE=qj二了)4兀L(L+dx)24kdL+d)000方向沿x軸正向，即桿的延長(zhǎng)線方向.帶電直桿的電荷線密度為九二q/L,6解：如圖在圓上取dl

2、二Rddq=Adl二RAde，它在O點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)大小為ARdedE=方向沿半徑向外4nR20A貝ydE=dEsine=sinedex4nR0dE=dEcos(兀一e)=yAcosede4nR0積分ExAeeAsinede=4nR02nR0-A.八cosede=04nR0AE=E=x2n，方向沿x軸正向練習(xí)三 cR1、C2、D3、0,8ro5、解：由對(duì)稱分析知，平板外兩側(cè)場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等、方向垂直于平面且背離平面.設(shè)場(chǎng)強(qiáng)大小為E.作一柱形高斯面垂直于平面.其底面大小為S，如圖所示.按高斯定理JE-dS=Xq/8，即4、一3q/(28o)，q/(28o),3q/(28o)2SE=Spd得到0(板外兩

3、側(cè))1E=pd280(2)過(guò)平板內(nèi)一點(diǎn)作一正交柱形高斯面，底面為S.設(shè)該處場(chǎng)強(qiáng)為E，如圖所示.按高斯定理有2ES=卩8得到106解：(1)0E=px(-d/2WxWd/2)4nr3p-P球在O點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)E=OO=204n8d30亠OO38d30-r3pO點(diǎn)電場(chǎng)E=038d30OO；(2)+P在O，產(chǎn)生電場(chǎng)E4兀d3p3OO=104n8d30POO380-P球在O產(chǎn)生電場(chǎng)E20，O，點(diǎn)電場(chǎng)Eo，=3800，OO(a)(b)練習(xí)四1、C2、D3、C,4、-eq/(6冗0R)5、解：E=0rYR114p兀(r3-R3)E_3i_p(r3-Rp24k8r23er200RYrYR124p_兀(R3-R3

4、)3214k8r20p(R3-R3)213er20U_fr2Edr+卜EdrR12R23_Jr2p(r3-R3)dr+bp(-R13)r3sr2r3sr21020drp2s0(R2-R2)21W_Lro+/空4兀-rx0004兀-Inr+/)-0dW=(qAdx)/整個(gè)線電荷6、解：設(shè)x軸沿細(xì)線方向，原點(diǎn)在球心處，在x處取線元dx,其上電荷為dqr_Xdx,該線元在帶電球面的電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力為：dF=qXdx/（4冗Sq%2）q九+ldxqA/整個(gè)細(xì)線所受電場(chǎng)力為：F_一Jro_-f）方向沿x正4兀srx24兀-rV+/丿00000方向電荷元在球面電荷電場(chǎng)中具有電勢(shì)能（4冗-0 x）在電場(chǎng)中具

5、有電勢(shì)能：1、5練習(xí)五QD2、A3、C4.Q，-ss0r解：設(shè)極板上分別帶電量+q和-q;金屬片與A板距離為d,與B板距離為d?；金屬片與A板間場(chǎng)強(qiáng)為E1_q/（soS）金屬板與B板間場(chǎng)強(qiáng)為E=q/（S）20金屬片內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為E二0則兩極板間的電勢(shì)差U-U-Ed+Ed=q/（S）（d+d）=q/（S）（dt）AB120120由此得C二q/（UU）S/（dt）AB0因C值僅與d、t有關(guān)，與d2無(wú)關(guān)，故金屬片的安放位置對(duì)電容無(wú)影響.6解：（1）根據(jù)有介質(zhì)時(shí)的高斯定理：JD-ds-工qi可得兩圓柱間電位移的大小為D九/（2兀廠）場(chǎng)強(qiáng)大小為0r九2兀r兩圓柱間電勢(shì)差U12-JR2E-drR12兀0R12

6、兀R0r12兀0inR電容12XRin22KR0r12兀Lin(R/R)212）電場(chǎng)能量Q22CX2Lin(R/R)24兀0r練習(xí)六平行z軸負(fù)向2.冗R2C3.出(1-總+巴)2兀R264.Liev5.B-上013T.P04兀a2meva9.2X10-242A-m2卩I/11、6.0（-），垂直紙面向外，4RR21卩I/10(4R211、+)1/2R22R,兀+arctg2R10r7、解：因?yàn)榻饘倨瑹o(wú)限長(zhǎng)，所以圓柱軸線上任一點(diǎn)P的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都在圓柱截面上,取坐標(biāo)如圖所示，取寬為dl的一無(wú)限長(zhǎng)直電流dI-krdl，在軸上P點(diǎn)產(chǎn)生dB與R垂直,大小為 RdOpide02兀2RdB=dBcos0

7、=xpIcos0d00dB二dBcos(冗+0)一叩Sin0d0y22兀2R卜picos0d0PI兀兀PIB=J2二osinsin(-)二二6.37x10-5tx丿2兀2R2兀2R22兀2R2BJ；%1sin0d0)二0y盧2兀2R2練習(xí)七2IPPIhPI1.P(I-1),P(I+1)2.亠3.二4.汕02102134兀2R22兀r5、解：(1)對(duì)rr+dr段，電荷dq=尢dr,旋轉(zhuǎn)形成圓電流.貝V,dq九,dI=dr2兀2兀它在O點(diǎn)的磁感強(qiáng)度04兀rpdI九pdr02rB二JdB00dpmra1=兀r2dI=九r2dr2山P.a+b0ln方向垂直紙面向內(nèi).4兀ap二Jdpmma+b1九r2d

8、r2a二山(a+b)3a3/6方向垂直紙面向內(nèi).6、解：在圓柱體內(nèi)部與導(dǎo)體中心軸線相距為r處的磁感強(qiáng)度的大小,PIB=0r2kR2因而，穿過(guò)導(dǎo)體內(nèi)畫斜線部分平面的磁通為二JB*dS二JBdS二f-rdr12兀R20由安培環(huán)路定律可得：(rR)2兀r因而，穿過(guò)導(dǎo)體外畫斜線部分平面的磁通2為=JB*dS=dr=丄ln222兀r2兀R卩I卩I、c穿過(guò)整個(gè)矩形平面的磁通量二+=一1+iln2124兀2兀練習(xí)八1、A2.2兀mvcos0/(eB),4.(1)B二卩nl二2.5x10-4T0N(2)H二I二200AmLmvsin0/(eB)3.BI(l+2R)RH=200Am0R二卩H二卩卩H=1.05T

9、0r5.解：在直線電流12上任意取一個(gè)小電流元12dl，此電流元到長(zhǎng)直線卩I的距離為x，無(wú)限長(zhǎng)直線電流11在小電流元處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度R=胃dFdldxcos600dx卩11b=Incos600兀a6.解：(1)P=ISmM=PxR沿oo方向，大小為m=ISR=嚀R=4.33x10-2磁力功A=I巴-1)A44.33x10-2j=012吟12R練習(xí)九2、C，3、0.40V、0.5m2/s,4、5X10-4Wb5、解：在矩形回路中取一小面元ds，面元處：B二烙一個(gè)矩形回路的磁通量為：O=JdO=JBdS=Jd+aLldx=豎InTOC o 1-5 h zd2兀x2兀d由法拉第電磁感應(yīng)定律，N匝回

10、路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為8ATdN卩11d+a8=N=0lncostdt2兀d-116、解:abed回路中的磁通量由法拉第電磁感應(yīng)定律=JB-dS=Blvtcos60=kt2Iv=klvt2m22dOm=klvtdt其沿abcd方向順時(shí)針?lè)较蚓毩?xí)十1、2、冗BnR2、0，3、-兀R2dB/dt，24、5、0.4x108m/s2順時(shí)針解：在長(zhǎng)直導(dǎo)線中取一小線元-uId8=vxBdl=sin90。dlcos180。=2兀luvI8=0J小線元中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為卩vIAl0dl2兀l整個(gè)直導(dǎo)線中d+Ldl2兀d卩vld+L0In2兀桿的右端電勢(shì)低6、解：8ac=8ab+8bc8abdO1dt亙R2B=臣dB

11、dr44dt8abdO2dtdnR2nR2=B=dt1212dBdt8ac=全+空412dtdBodt80即8從a-cac8的方向也可由楞次定律判定。練習(xí)十1、4、5、1B2112、W=-H2=BH，m2卩221位移電流，渦旋電場(chǎng)C=700解:設(shè)直導(dǎo)線中通有自下而上的電流I,它通過(guò)矩形線圈的磁通鏈數(shù)為:屮二NBdS二N應(yīng)丄心=LInadsa2兀廠“屮pNl、a+d互感為：M=InI2兀aC，6、解：在rR時(shí)，無(wú)限長(zhǎng)圓柱體內(nèi)部的磁場(chǎng)能量密度取一小體積元?jiǎng)t導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上儲(chǔ)能2兀(n一1)e3、（4）、（2）、（1）卩Ir02nR2卩12r208n2R4B22卩0dV二2nrdr(.體元長(zhǎng)度I=1)

12、WJRw2兀rdrJR叩2廠曲心0m04nR416n練習(xí)十二解：1）由x=+k九d得x2=2dxd6.0 x103x0.2貝y九=2D2x1.02)Ax=x一x=D九x=T=k+1kd2D解：1）由x=k九d得Ax=xx=20DX=2+1010d4x103nm；13.ABD；4.九九5.3.0mm6.一3=6.0 x10一7m=600nm2）設(shè)零級(jí)明紋將移到原來(lái)的第k級(jí)明紋處，則有X民X550X10一9二0.11m二rr二k九21=r(re+ne)二021n8r=(n一1)e二k九k=(n1)e九(1.581)x6.6x10-6550 x10-9=6.96沁7練習(xí)十三13ACC；4、0.64m

13、m；九5.解：由反射加強(qiáng)的條件可知：二2ne+二k九貝9九二丄斗，計(jì)算可得：k-2k=1時(shí)，久=3000nm,k=2時(shí)，A2=1000nm,k=3時(shí)，久3=600nm,k=4時(shí)，久4=428.6nm,k=5時(shí)，久5=333.3nm，6.即在可見(jiàn)光范圍內(nèi)波長(zhǎng)為600nm和428.6nm的反射光有最大限度的增強(qiáng)。解：1）由明環(huán)公式可得：=500nm，2r22x(0.30 x10-2)2九=(2k-1)R(2x5-1)x42）由明環(huán)公式可得：(1.X10-2)2+1=50.54x5x10-72即在OA范圍內(nèi)可觀察到50個(gè)明環(huán)。練習(xí)十四12CB；3.3.0mm；4.4，1級(jí)，暗紋；5.解：1）=化1-

14、0X589X10-9=1.47mma0.4X10-32）由單縫衍射明紋公式asin9=（2k+1）y，及x=ftan9可得:x=迪=5x=3.68mm22a216.解：由單縫衍射暗紋公式asin0二k九，及x二ftan9可得:x3”fsin93=，則兩側(cè)第三級(jí)暗紋之間的距離為山=2x3=aAx0.15X10-3X8.0X10-3故X=故6f6x0.4=500(nm)練習(xí)十五13DBA；4.1級(jí)；5.解：D單縫衍射asin90=X和x=ftan9得：Ax=2ftan甲沁2fsin甲002fXa代入數(shù)據(jù)得：人x=2X160X109=6cm；02x10-52）由光柵衍射主極大方程dsin申=k九得k

15、=,1X10-2又d=5x10-5m，oo，2000,dsinodXd5x10-5則k0=2.5，XXaa2x10-5k只能取2，故在單縫衍射中央明紋寬度內(nèi)有0、1、2共5條主極大譜線。6.解：1）由光柵衍射主極大方程（a+b）sin申=比九得：a+b=丄=2X600X10-9=2.4x10-6m；sin30。八l0.52）由缺級(jí)條件k=上衛(wèi)k得：a二0.8x10-6k,a當(dāng)k二1時(shí)，得透光縫的最小寬度為a二0.8x10-6m；min2.4x10-6600 x10-93)由kmax(a+b)sin90。二4，知k只能取3,max因第3級(jí)缺級(jí)，故在給定范圍內(nèi)可能觀察到的全部主極大級(jí)次為0、1、2

16、。練習(xí)十六1、D2、B3、完全偏振光，與入射面垂直，部分偏振光4、波動(dòng)，橫波5、解：由布儒斯特定律a=arctan=arctan1.33=53。n1則太陽(yáng)在地平線的仰角為壬-a=37。在反射光中振動(dòng)方向?yàn)榕c入射面垂直。6、解：設(shè)夾角為a，則透射光強(qiáng)I=Icos2a0通過(guò)第一塊偏振片之后，光強(qiáng)為：1/2I0，0，1通過(guò)第二塊偏振片之后：I=Icos2a20（1）透射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的1/3得I=I0/3則a=arccos(),a=35.26（2）當(dāng)透射光強(qiáng)為最大透射光強(qiáng)的1/3時(shí)，也就是透射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的1/6可得：a=54.74練習(xí)十七1-2、A，D，3、8.89x10-8或804、：1c3c

17、V125、解：由洛倫茲變換得：Ax=Ax-vAtAtAxc2得：l；1-=Ax=6.75x108m6、解：A飛船的原長(zhǎng)為：l0=100mB飛船上觀測(cè)到A飛船的長(zhǎng)度為：l=lV1-0e2A飛船的船頭、船尾經(jīng)過(guò)B飛船船頭的時(shí)間為：At=Ix10-7s則有：l=AtxVnV=5三e=2.68x108m/s練習(xí)十八1-2、C，C，3、0.25mc2，e4、m25m,5、0.14me2ls9lse6、解：由E=mc2-me2k=me2(00得Uv2v=0.91eEkmc20故平均壽命：TT=0-Iv21-石=2.419r=5.32x10-8s07、解：（1）mc2E=me2=0Iv25.86x10-13

18、JEE-E1mv22e(匚v2】1-一e2-1)2x阿=12114練習(xí)十九4、5X1014213DDCV,5、（1）已知電子的逸出功A=42e由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程hv=2mv2+A；得光電子的初動(dòng)能mv2=hv-A=h一A2九3x108=6.63x10-34-4.2x1.6x10-19(J)=2.0eV2x10-71)因?yàn)椋篶mv2=e|UI，所以U|=2V2aa所以c)逸出功A=hv=ho九04.2x1.6x10-19九=竺=663x10-34x3x108=2.954x10-7m=2954A0A6、由維恩位移定律：T斗m其中維恩常量b=2.897x10-3m-k所以太陽(yáng)的表面溫度為T=諜獸=5796天狼星的表面溫度為T=9993k0.29x10-6練習(xí)二十13ACD4、10,315、（1）有題意E=13.6-12.75ev=Enn21E1=13.6ev求得n=4（2）受激發(fā)的氫原子向低能級(jí)躍