大学物理学习指导问题详解.

word大学物理学习指南答案第十一章 静电场例题答案：111. B； 112. B； 113. B114. ；从O点指向缺口中心点115. ； ；沿矢径OP 116. D117. 向右 ; 向右 118. (见书上)119. D； 1110. C； 1111. C1112. 45 V 15 V1113-14. (见书上) 1115. 无答案练习题答案：Lddqx(L+dx)dExO111. 证明：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dq =ldx = qdx/L， 2分它在P点的场强： 总场强为：112. Q / e0， 0113. s / (2e0)， 3s / (2e0)114.B115. 解：在任意位置x处取长度元dx，其上带有电荷dq=l0 (xa)dx它在O点产生的电势 O点总电势： 116. 解：在圆盘上取一半径为rrdr围的同心圆环其面积为 dS=2prdr其上电荷为 dq=2psrdr它在O点产生的电势为 总电势 117. 解：设导线上的电荷线密度为l，与导线同轴作单位长度的、半径为r的(导线半径R1r圆筒半径R2)高斯圆柱面，如此按高斯定理有 2prE =l / e0得到 E = l/ (2pe0r) (R1rR2 ) 方向沿半径指向圆筒 导线与圆筒之间的电势差 如此 代入数值，如此： (1) 导线外表处 2.54 106 V/m (2) 圆筒外表处 104 V/m118. 解：设小球滑到B点时相对地的速度为v，槽相对地的速度为V小球从AB过程中球、槽组成的系统水平方向动量守恒 mvMV0 对该系统，由动能定理 mgREqRmv2MV2、两式联立解出 方向水平向右 方向水平向左119. 解：设无穷远处为电势零点，如此A、B两点电势分别为 q由A点运动到B点电场力作功注：也可以先求轴线上一点场强，用场强线积分计算1110. 解： (1) 球心处的电势为两个同心带电球面各自在球心处产生的电势的叠加，即 10-9 C / m2 (2) 设外球面上放电后电荷面密度为，如此应有 = 0即 外球面上应变成带负电，共应放掉电荷 10-9 C 第十二章 导体电学例题答案：121. D122. C123. (C)没答案124. q， 球壳外的整个空间125. ， 126. ， 127. C128-9. (见书上)练习题答案：121. C=712Uf没过程122 解：三块无限大平行导体板，作高斯面如图，知：E1=s1 e0，E2=s2 e0左边两极板电势差U1=s1d1 e0，右边两极板电势差U2=E2d2=s2d2 e0，而U1=U2，如此s1 s2= d2 d1。12124. C125. 证明：在导体壳部作一包围B的外表的闭合面,如图设B外表上带电荷Q2，按高斯定理，因导体部场强E处处为零，故 根据电荷守恒定律，设B外外表带电荷为，如此 由此可得 第十三章 电介质例题答案：131. B132. B133. C134. e r ，e r135. (见书上)136. C练习题答案：131 = 147 kV 解：设圆柱形电容器单位长度上带有电荷为l，如此电容器两极板之间的场强分布为 设电容器外两极板半径分别为r0，R，如此极板间电压为 电介质中场强最大处在柱面上，当这里场强达到E0时电容器击穿，这时应有适当选择r0的值，可使U有极大值，即令得 显然有 0， 故当 时电容器可承受最高的电压 = 147 kV 132 解：因为所带电荷保持不变，故电场中各点的电位移矢量保持不变，又 因为介质均匀，电场总能量 133解：设某瞬时球上带电q，电势为u，将dq自处移至球面，外力做功等于的电势能增量dw，即dw=udq。球上电量由q=0Q，外力作的总功为球末态的电势能(即球带电Q的总静电能)。所以W=。1341U=1000V，= 510-6J 2DWe10-6J由于把带电的两面三刀极板拉开时外力需克制电场力作功，这局部外力所作的功就转化为电场能量了4. 解 (1)电容器充电后断开电源，如此极板上所带的电量不变。故极板间的电势差和电场能量分别为=1000V，510-6J。(2)设极板原间距为d，增大为2d时，相应的电容量要变小，其值为C=e0S2d=C2。而此时极板所带电量仍然不变。电场总能量改变为We=Q22C= Q2C 10-5J，电场能量的增加量为DWe= WeWe10-6J，由于把带电的两面三刀极板拉开时，外力需克制电场力作功，这局部外力所作的功就转化为电场能量了。135 Vmax=。解(1)设该球形电容器带有电量，如此两球壳间场强分布为r1rr2由此可知，当r趋近于r1时，场强值增大。要使电容器不被击穿，E0时，i与选定的正方向相反；否如此 i与选定的正方向一样例16-6：解：在距O点为l处的dl线元中的动生电动势为 de e 的方向沿着杆指向上端例16-7：D； 例16-8：D例16-9：解：(1) 无限长载流直导线在与其相距为r处产生的磁感强度为：以顺时针为线圈回路的正方向，与线圈相距较远和较近的导线在线圈中产生的磁通量为：总磁通量 感应电动势为： 由e 0，所以e 的绕向为顺时针方向，线圈中的感应电流亦是顺时针方向例16-10：D； 例16-11：C习题解答16-1：D16-2：解：螺线管中的磁感强度 ， 通过圆线圈的磁通量 取圆线圈中感生电动势的正向与螺线管中电流正向一样，有 在0 t T / 4， ， 16-2图在T / 4 t 3T / 4， ， 在3T / 4 t l0。例213：C例214：510142例215：C例216：B例217解：极限波数 可求出该线系的共同终态. 由l =6565 可得始态 =3 由 eV 可知终态 n =2，E2 = -3.4 eV 始态 n =3，E3 = -1.51 eV 例218：1.45 10-19【练习题】211：D 212：A/h 、 213：D214：105 ms-1215：证明：由爱因斯坦方程 与逸出功 得 因为 时EK = 0，由图可知： 入射光频率为n时 即 216：217：证明： , 而： ， ， 代入上式： 与 比拟，得里德伯常量 218：C219：C2110：D2111：变长 变长 2112：第二十二章【例题精选】例221：A 例222：例223：1.45 10-19例224：【解】(1)考虑相对论效应：eU12=mec2(g-1)，g=1+= ，v=，l=。U12 = 100 kV=105V，如此eU12+mec210-14，10-14，108ms，得相对论波长l10-12m。(2)不考虑相对论效应：eU12=mev22，v=，l=。10-22，l=h10-12m。 相对误差是%。例225：D例226：单值、有限、连续 例227：【证明】由即 据题意 以与德布罗意波公式得比拟、式得 例228：D 例229：证明：由即 据题意 以与德布罗意波公式得比拟、式得 例2210：C 例2211：A 例2212：B 例2213：泡利不相容 能量最小例2214：C 例2215：【练习题】221：答：用相对论计算 由 计算得 222：证明：依题意： 如此有 由于 如此 故 即 ，n =1，2，3，223：解：(1) 德布罗意公式：由题可知a 粒子受磁场力作用作圆周运动 ， 又 如此 故 (2) 由上一问可得 对于质量为m的小球 10-34 m224：答：(1) 电子和光子的动量大小一样因为p = h/l 对两者都成立，而l一样，故 p一样 (2) 电子的能量 Ee = mc2 其中 根据 可解出： 光子的能量 可见电子和光子的能量不一样 225：A226：C227：答：用经典力学的物理量例如坐标、动量等只能在一定程度近似地描述微观粒子的运动，坐标x和动量px存在不确定量Dx和D px，它们之间必须满足不确定关系式这是由于微观粒子具有波粒二象性的缘故 228：B229：C2210：D2211：证明：先求粒子的位置概率密度当 时， 有最大值在0xa围可得 2212：解：(1) 先求粒子的位置概率密度当 时， 有最大值在0xa围可得 发现粒子的概率为最大的位置 (2) 粒子位于0 a/4的概率为： 2213：B2214：C2215：0,2216：2(2l+1) 2n22217：0，1，2，3 0，1，2，32218：C2219：B2220：答：主量子数n大体上确定原子中电子的能量 角量子数l确定电子轨道的角动量 磁量子数ml确定轨道角动量在外磁场方向上的分量 自旋磁量子数ms确定自旋角动量在外T / 20