东华大学大物A2作业解答
大学物理A2习题答案2011-2012.1
班级 学号 姓名第10章 静电场10-1关于点电荷的电场有下列说法，其中正确的是[Ｄ ](A)公式30π4r rq E ερρ=中的q 也是试探电荷； (B)由30π4r rq E ερρ=知r → 0时E →∞; (C)对正点电荷由30π4r rq E ερρ=知，r 越小电场越强，对负点电荷由30π4r rq E ερρ=知， r 越小电场越弱；(D) 利用点电荷的场强公式与叠加原理，原则上可求各种带电体的场强。
10-2在空间有一非均匀电场，其电场线分布如图所示．在电场中作一半径为R 的闭合球面S ，已知通过球面上某一面元S ∆的电场强度通量为,e Φ∆则通过该球面其余部分的电场强度ρ通量为e Φ∆-．10-3一个点电荷放在球形高斯面的中心, 如图所示．下列哪种情况通过该高斯面的电通量有变化? [ B ] (A) 将另一点电荷放在高斯面外； (B) 将另一点电荷放在高斯面内；(C) 将中心处的点电荷在高斯面内移动； (D) 缩小高斯面的半径。
10-4 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)?解: 如图示(1) 以A 处点电荷为研究对象，由力平衡知：q '为负电荷20220)33(π4130cos π412a q q a q '=︒εε解得 q q 33-='10-5 一个半径为R 的均匀带电半圆环，电荷线密度为λ,求环心处O 点的场强。
S q解: 如图，在圆环上取微元ϕRd dl =，其带电ϕλλd d d R l q ==，它在O 点产生场强大小为20π4d d RR E εϕλ=方向沿半径向外则 ϕϕελϕd sin π4sin d d 0R E E x ==ϕϕελϕπd cos π4)cos(d d 0R E E y -=-=积分R R E x 000π2d sin π4ελϕϕελπ==⎰0d cos π400=-=⎰ϕϕελπRE y∴ R E E x 0π2ελ==，方向沿x 轴正向．10-6 长l=15.0cm 的直导线AB 上均匀地分布着线密度λ=5.0x10-9C·m-1的正电荷．试求：(1)在导线的延长线上与导线B 端相距a =5.0cm 处P 点的场强； (2)在导线的垂直平分线上与导线中点相距d =5.0cm 处Q点的场强。
大学物理A2的重要习题
1．如计算题7-1图所示，一根铜棒长为L=0.05m ，水平放置于一竖直向上的匀强磁场中，绕位于距a 端L/5处的竖直轴OO /在水平面内旋转，每秒钟转两圈。
已知该磁场的磁感应强度B=0.50×10-4T 。
求铜棒两端a 、b 的电位差。
计算题7-1图 1. 解:建立坐标系如图所示在ab 上任取线元dx,如图。
当铜棒旋转时产生的动生电动势xdx B i dx B v d ωε=⋅⨯=)(动整根铜棒产生的动生电动势⎰--⨯===545(1071.410382L L L B xdx B 伏）动ωωε 2．如计算题7-2图所示，无限长直导线，通以电流I ，有一与之共面的直角三角形线圈ABC ，已知AC 边长为b ，与长直导线平行，BC 边长为a 若线圈以垂直于导线方向的速度向右平移，当B 点与长直导线的距离为d 时，求线圈ABC 内的感应电动势的大小和感应电动势的方向。
计算题7-2图解：建立坐标系，长直导线为Y 轴，BC 边为X 轴，原点长直导线上，则斜边的方程为abr a bx y -= 式中r 是t 时刻B 点与长直导线的距离，三角形中的磁通量⎰⎰+++-=-==r a r r a rrr a a br b I dx ax br a b I dxxyI )ln (2)(22000πμπμπμφ td r d r a a r r a a b I dt d )(ln 20+-+=-=πμφε 当r = d 时，vr a a r r a a b I )(ln 20+-+=πμε 方向：ACBA （顺时针）3．两根平行无限长直导线相距为d ，载有大小相等方向相反的电流I ，电流变化率dI/dt=α>0。
一个边长为d 的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距d ，如计算题7-3图所示。
求线圈中的感应电动势ε，并说明线圈中的感应电动势是顺时针还是逆时针方向。
计算题7-3图 解：（1）载流为I 的无限长直导线在与其相距为r 处产生的磁感应强度为： r I B πμ20=以顺时针绕向为线圈的正方向，与线圈相距较远的导线在线圈中产生的磁通量为： 23ln22034241πμπμφId r d rI d =⋅=⎰与线圈相距较近的导线在线圈中产生的磁通量为： 2ln 2202442πμπμφIdr d rI d -=⋅-=⎰ 总磁通量34ln2021πμφφφId -=+=感应电动势为：34ln234ln 200παμπμφεd t d I d d dt d ==-=由ε>0和回路正方向为顺时针，所以ε的绕向为顺时针方向，线圈中的感应电动势亦为顺时针方向。
大学物理学第二版 习题解答
大学物理学习题答案习题一答案 习题一1.1 简要回答下列问题：(1) 位移和路程有何区别在什么情况下二者的量值相等在什么情况下二者的量值不相等 (2) 平均速度和平均速率有何区别在什么情况下二者的量值相等(3) 瞬时速度和平均速度的关系和区别是什么瞬时速率和平均速率的关系和区别又是什么 (4) 质点的位矢方向不变，它是否一定做直线运动质点做直线运动，其位矢的方向是否一定保持不变(5) r ∆v 和r ∆v 有区别吗v ∆v 和v ∆v有区别吗0dv dt =v 和0d v dt=v 各代表什么运动 (6) 设质点的运动方程为：()x x t =，()y y t =，在计算质点的速度和加速度时，有人先求出r =drv dt= 及 22d r a dt =而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即v = 及 a =你认为两种方法哪一种正确两者区别何在(7) 如果一质点的加速度与时间的关系是线性的，那么，该质点的速度和位矢与时间的关系是否也是线性的(8) “物体做曲线运动时，速度方向一定在运动轨道的切线方向，法向分速度恒为零，因此其法向加速度也一定为零.”这种说法正确吗(9) 任意平面曲线运动的加速度的方向总指向曲线凹进那一侧，为什么(10) 质点沿圆周运动，且速率随时间均匀增大，n a 、t a 、a 三者的大小是否随时间改变 (11) 一个人在以恒定速度运动的火车上竖直向上抛出一石子，此石子能否落回他的手中如果石子抛出后，火车以恒定加速度前进，结果又如何1.2 一质点沿x 轴运动，坐标与时间的变化关系为224t t x -=，式中t x ,分别以m 、s 为单位，试计算：(1)在最初s 2内的位移、平均速度和s 2末的瞬时速度；(2)s 1末到s 3末的平均加速度；(3)s 3末的瞬时加速度。
解：(1) 最初s 2内的位移为为： (2)(0)000(/)x x x m s ∆=-=-=最初s 2内的平均速度为： 00(/)2ave x v m s t ∆===∆ t 时刻的瞬时速度为：()44dxv t t dt==- s 2末的瞬时速度为：(2)4424/v m s =-⨯=-(2) s 1末到s 3末的平均加速度为：2(3)(1)804/22ave v v v a m s t ∆---====-∆ (3) s 3末的瞬时加速度为：2(44)4(/)dv d t a m s dt dt-===-。
大学物理A2-总复习
（1）相位差
∆ϕ = ϕ 2 − ϕ1 = 2k π (k = 0 ， 1， ) ± L
A = A1 + A2
（2）相位差
相互加强
∆ϕ = ϕ 2 − ϕ1 = (2k + 1) π (k = 0 ， 1， ) ± L
A = A1 − A2
相互削弱
大学物理A2-总复习 大学物理A2A2
不同频率简谐振动的合成 拍现象（了解） （2）同方向不同频率简谐振动的合成 拍现象（了解） ）同方向不同频率
波腹 波节
λ
1 (k + ) 2 2
相邻两波腹（节）之间的距离：xk +1 − xk = 之间的距离： 相邻两波腹（
λ
2
长的许多段， 所有波节点将媒质划分为 λ 长的许多段，每段中 2 各质点的振动振幅不同， 相位皆相同； 各质点的振动振幅不同，但相位皆相同；而相邻段 间各质点的振动相位相反; 间各质点的振动相位相反; 即驻波中不存在相位的 传播。 传播。
x1(t) = A cos(ω t +ϕ1) 1 1
x2 (t) = A cos(ω2t +ϕ2 ) 2
频率相近的两个同方向不同频率的合振动： 频率相近的两个同方向不同频率的合振动：
ν = (ν 1 + ν 2 ) 2
ν拍 =ν 2 −ν1
——拍频 拍频
大学物理A2-总复习 大学物理A2A2
第12章 12章
x
x
大学物理A2-总复习 大学物理A2A2
5、 简谐振动的能量 、 6、简谐振动的合成 、 （1）同方向、同频率的简谐振动的合成 ）同方向、同频率的简谐振动的合成
x1 = A1 cos(ω t + ϕ 1 ) x2 = A2 cos(ω t + ϕ 2 )
大学物理A2总复习资料(修改版)(DOC)
元培学院大学物理学A2复习题一．选择题36．根据电介质中的高斯定律，下列说法正确的是（A ）若电位移矢量沿一闭合曲面的通量等于零，则这个曲面内一定没有自由电荷；（B ）若闭合曲面内没有自由电荷，则电位移矢量沿该闭合曲面的通量等于零；（C ）若闭合曲面内没有自由电荷，则曲面上的电位移矢量一定等于零；（D ）电位移矢量只与自由电荷的分布有关37．极化电荷与自由电荷的最大区别是（A ）自由电荷能激发电场，而极化电荷则不会；（B ）自由电荷能激发静电场，而极化电荷则只能产生涡旋电场；（C ）自由电荷有正负两种电荷，而极化电荷则没有正负之分；（D ）自由电荷能单独地自由运动，而极化电荷则不能脱离电介质中原子核而单独移动38．一个带电量为q ，半径为R 的薄金属壳外充满了相对电容率为r ε的均匀介质，球壳内为真空，则球壳的电势为（A ）R q 04πε （B ）R qr επε04 (C)０ (D))(40R r r qr >επε39．两个半径相同的金属球，一为空心，一为实心，把两者各自孤立时的电容值加以比较，则()A 空心球电容值大 ()B 实心球电容值大()C 两球电容值相等 ()D 大小关系无法确定40．如图所示，先接通开关K ，使电容器充电，然后断开K ；当电容器板间的距离增大时，假定电容器处于干燥的空气中，则()A 电容器上的电量减小 ()B 电容器两板间的场强减小 ()C 电容器两板间的电压变小 ()D 以上说法均不正确41．在感应电场中电磁感应定律可写成t l E LK d d d Φ-=⎰⋅ ，式中K E 为感应电场的电场强度．此式表明(A) 闭合曲线L 上K E 处处相等(B) 感应电场是保守力场(C) 感应电场的电场强度线不是闭合曲线(D) 在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念42．关于产生感应电流的条件，下面说法正确的是（A ）任何导体在磁场中运动都产生感应电流（B ）只要导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中都能产生感应电流（C ）闭合电路的一部分导体，在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流（D ）闭合电路的一部分导体，在磁场里沿磁感线方向运动时，导体中就会产生感应电流43．由导体组成的一矩形线框，以匀速率v从无磁场的空间进入一个均匀磁场中，然后从磁场中出来，又在无磁场空间中运动。
大学物理A2稳恒磁场习题解答PPT课件
7、D
B
0 Ir , 2R 2 0I ,r 2r
rR R
8、B
3
2
1
45 6
6
9、C 10、C 11、B
12、D
Rm ,T2m ,m 4,Q 2
qB qB m H Q H
R m P
eB eB
Sin D eBD
RP
R BO•
-e
D
MP mB0
7
13、C
123 F3
F1
F2
1A 2A 3A
Ｌ３、Ｌ４在Ｏ点产生的磁感应强度的大小相 等，方向相反，总值为０。即
B3B4 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ19
Ｏ点的磁感应强度：
B0
B1B2 B3 B4
0I 4R
方向垂直图面向外。
20
3、带电粒子在均匀磁场中由静止开始下降，磁场方 向与与重力方向（ X轴方向）垂直，求粒子下落 距离为 X 时的速率 V， 并叙述求解方法的理论依据。
16
2、用两根彼此平行的半无限长的直导线 L、1 L 2
把半径为 R的均匀导体圆环连到电源上，如图所
示，已知直导线上的电流为 I，求圆环中心 O
点的磁感应强度。
O
a
L1
R
b
L2
17
解：L1在O点产生的磁感应强度： 由于L1与O点在一条直线，由毕奥—萨伐定律可求出
B1=0
L2在Ｏ点产生的磁感应强度： Ｌ２为半无限长直电流，它在Ｏ处产生的场是无限长直 电流的一半，由安培环路定律和叠加原理有
0
I1
3
4、D I
a1 O1
I
O2
a2
B12a01I;B222a20I(见2题）
大学物理2习题参考答案
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。
大学物理A2 作业答案
10 静电场（1）习题解10-1 （A ）由即得 ,0dq dF ,r4)q Q (q F 20=-=πε 10-2 （C ）10-3 （C ） 0x4Q214Q ,0i r 4Q 2i 14Q E 20202020=-=-=πεπεπεπε即可得. 10-4 （A ）2220(1)2Qq k k Q ⋅⋅=⇒=- 10-5 （A ） 10-6 0 ，214S a λπε∆⋅⋅； 由圆心指向S ∆方向 10-7011()4a L aλπε-+ 10-8 解：2204()dxdq dx dE a x λλπε=⇒=+1222220cos 4()()x dxxdE dE a x a x λθπε=-=⋅++ 1222220sin 4()()y dxadE dE a x a x λθπε=-=⋅++积分后得到：04x E a λπε=-；04y E a λπε=；0()4E i j aλπε=-+ 10-9 解：取宽为dx 的细长条dx λσ=该细长条在P 处产生的电场强度为002()2()dxdE a b x a b x λσππεππε==+-+- ，则P 处的电场强度为：000ln 2()2b dx a bE dE a b x aσσπεπε+===+-⎰⎰ 指向+X 方向10-10 解：θθλλd sin R dl dq 0==， 200R4d sin R dE πεθθλ=， 三11 静电场（2）习题解11-1 （A ） 通过半球面的电通量与以R 为半径的圆平面的电通量等. 11-2 （C ）穿进高斯面的电通量与穿出高斯面的电通量相等。
11-3 （D ）把点电荷用空间立体面包围,则电通量为q/ε0,所给平面面积为空间立体面面积的1/6, ∴电通量也为过空间立体面的1/6.11-4 （D ）作一半径为r 的高斯面(球面),包围电荷为Q a , 即可得. 11-5 q/24ε0 ;若要把A 点全部包围,需要如图的8个立方体,封闭曲面表面积为24个abcd 面.11-6 Q ΔS/16π2ε0R 4; 由球心指向ΔS. 用补偿法: 球面看成完整带正电的, 球心场强为0;ΔS 带负电,所带电量q=σΔS=Q ΔS/(4πR 2), 场强由球心指向ΔS ，即可得叠加结果.11-7 4.43×10-13（C ·m -3）.⎰⎰⎰=-=-==ππθθπελθθθπελ02000200x x 0)2(d 2sin 41R 4Rd sin cos R 4RdE E R8 d sin R 4RdE E 0002200y y ελθθπελπ-=-==⎰⎰jR8j E i E E 00y xελ-=+=∴0dE E Ry Ry ==⎰θπεθθλθsin R 4d sin R sin dE dE 200y -=-=θπεθθλθcos R4d sin R cos dE dE 200x -=-=由高斯定理 012SSh S E S E S d E ε∆ρ∆∆=-=⋅⎰h)E E (120-=ερ11-8 解：分别在r a <，a r b <<，b r <建立高斯面r a <时，110Q E d S ε⋅=⎰ ；1100Q E =⇒=a rb <<时，22222004Q Q E d S E r πεε⋅=⇒⋅=⎰；3324()3Q r a ρπ=⋅-33332204()()343r a r a E r rρπρπεε⋅--== b r <时，23333004Q Q E d S E r πεε⋅=⇒⋅=⎰，3334()3Q b a ρπ=⋅-33333204()()343b a b a E r rρπρπεε⋅--== 11-9解：空腔内可看成电荷体密度大小相等的带异号电荷的球体叠加而成. 整个大球带正电, 作高斯面过P 点,场强32Sr 34r 4'E S d 'E επρπ==⋅⎰, 00233434'ερεππρrr r E ==,OP33r 'E 00ερερ==小球带负电, 同样作过P 点高斯面,场强32'34'4''''επρπr r E S d E S-==⋅⎰,P O r E '33'''00ερερ-=-=b P O OP E E E03)'(3'''ερερ=-=+=11-10 解：因为电荷分布以纵轴对称，电场线只能沿x 轴，作柱形高斯面，在平板内（小柱面）:0SS x 2Q ES 2S d E ερε===⋅⎰ ,2dx 2d -, x E 0<<=ερ ; 在平板外（大柱面）: , dS Q ES 2S d E0Sρε===⋅⎰ 2dx 2d , d 2E 0-≤≤=ερ 12 静电场（3）习题解12-1 （D ） a 8q )a 21a 1(4q r d e r 4qV l d E V 00a a 2r20p pM M πεπεπε-=--=⋅=+⋅=⎰⎰ 12-2 （E ）12-3 （C ） 均匀电场场强处处相等；电势梯度 常矢量=∂∂-=n e nV E(相等).12-4 （D ） 20202422R q r d e r q l d E V R rpMπεπε⎰⎰∞=⋅=⋅= 12-5 (1)U=0；（2）E 0=0 .电势和场强分别在点叠加 0r4q (2r4q 2V 2V 2V 00=-+=+=-+πεπε）设顶角分别为a 、b 、c 、d, 中点场强： d c b a E E E E E+++=因为对角线顶点为等量同号电荷，场强相等而反向，所以0E =12-6 45(V); -15(V) . 由电势定义 B Bp p V l d E V +⋅=⎰计算即得.12-7 E x =-2Ax/(x 2+y 2) ; E y =-2Ay/(x 2+y 2) .按场强与电势梯度关系 yV E x V E y x ∂∂-=∂∂-= , 12-8 (q A -q B )d/2ε0S .12-9 解：（1）由于D ，C 在1q ，2q 产生的电场中具有对称性，故D C U U =即0DC U ∆=。
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30-10
30-17
反方向入射
30-18
第三十一章狭义相对论 必做题 : 2，3，8，10，14，19
31-2
31-3
31-8 沿着运动方向长度收缩，则观察者看到底边变为：
静止时飞船的底角为： 三角形高为：
则观察者看到的飞船的腰为：
31-10
31-14
31-19
第32章 原子物理
32-7
28-17
第29章光的干涉 29-5
29-8
29-12
在可见光范围的是
29-14
29-16
29-26
29-27 A点：空气和油膜反射时有半波损失，2条光 线的相干为暗纹。
29-31
29-33
29-36
第30章衍射和偏振
30-1
30-5
条纹级次最大为
缺级级次为
因此级次为3的倍数的条纹看不见,m取3、6、 9……..198共66条。 一共能产生的条纹为（198-66）*2+1=265条
(c)导线在上方时要受到斥力作用，仍然和重力平衡， 通电电流也为360A。 （d）当导线向上移动时，斥力小于重力，向下运动，回到原来位置，是 稳定平衡。
第26章电磁感应（原29章）
26-2（6）
26-3（7）
26-15（22）
26-16（29）
第27章互感自感和磁场能量
27-3（3）
27-5（9）
第23章电势
23-4（14）
23-10（34）
23-12（35）
半径为R处取dR宽的圆环带，所带电量为
则x处电势为：
23-19（61）
质子和电子的电量大小相等，带正电，则质子从B点静止出发到 A点获得的动能与电子反向运动获得的动能相等，为1.33kev。
速度比值为
23-22（71）
b点到两个电荷的距离为
32-11
32-13
32-25
第33章 量子力学
33-4
33-5
24-5（10）第24章磁场（原27章）
l (2.0i)m 时， F （-2.5j ）N
l (2.0 j )m 时， F （2.5j-5.0k ）N
可求得
24-7（19）
被电场加速后获得的速度为：
洛伦兹力为
24-9（22）
24-11（25）
24-18（39）
由于自感的存在，可看做电阻和电感的 串联，电流增加，自感电流方向与原来 方向相反，则电势方向如图。
27-10（9）
第28章麦克斯韦方程组和电磁波
28-1 根据位移电流的公式可得
28-5 电场沿着Z轴负方向传输,因此传播方向为 方向
传播方向为 ,磁场沿着 方向.
28-8
28-10
28-13
28-14
第25章磁场的源（原28章）
25-6（18）
方向指向线圈
25-12（28）
25-13（31）
如图做安培环路，通电部分的电流密度分别为：
25-15（34）由图可知，C点磁场由两段圆弧产生，在圆弧上取dl 得
25-16（35）
25-24（58）
(a)如图，导线在下方时要受到引力作用，受力平衡为
（b）当导线向上移动时，引力大于重力，向上运动，不会回到原来位置， 是非稳定平衡。