大学物理b2习题集(含规范标准答案).doc

.\ 大学物理B2习题 （一、电磁学部分 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点的电场强度和电势． 2、一半径为R的均匀带电半圆环，电荷线密度为，求换新处O点的电场强度和电势。 3、实验证明，地球表面上方电场不为0，晴天大气电场的平均场强约为120V/m，方向向下，这意味着地球表面上有多少过剩电荷？试以每平方厘米的额外电子数表示。（） 解 设想地球表面为一均匀带电球面，总面积为，则它所总电量为 单位面积带电量为 单位面积上的额外电子数为 4、地球表面上方电场方向向下，大小可能随高度变化，设在地面上方100m高处场强为150N/C，300m高处场强为100N/C，试由高斯定理求在这两个高度之间的平均体电荷密度，以多余的或缺少的电子数密度表示。（缺少，） 5、如图所示，电量均匀分布在半径为的球面上，电量均匀分布在同心的半径为的球面上，＞。 （1）利用高斯定理求出＜，＜＜，＞区域的电场强度 （2）若＞区域的电场强度为零，则，与同号还是异号？ 6、二个无限长同轴圆筒半径分别为和，单位长度带电量分别为和。求内筒的内部、两筒间及外筒外部的电场分布。 解 由对称性分析可知，分布具有轴对称性，即与圆柱轴线距离相等的同轴圆柱面上各点场强大小相等，方向均沿径向。 如解用图，作半径为，高度为、与两圆柱面同轴的圆柱形高斯面，则穿过圆柱面上下底的电通量为零，穿过整个高斯面的电通量等于穿过圆柱形侧面的电通量。 若，，得 若， 得 若，得 (垂直中心轴线向外) 7、一厚度为d的无限大平板，平板体积内均匀带电，体电荷密度.设板内、外的介电常数均为.求平板内、外电场分布. 8、两半径分别为R1和R2(R2＞R1)带等值异号电荷的无限长同轴圆柱面，线电荷密度为λ和-λ，求： 两圆柱面间的电势差V. 9、（27页例9.14） 如图所示，在一个接地的导体球附近有一电量为q的点电荷，已知球的半径为R，点电荷到球心的距离为,求导体球表面感应电荷的总电量. 10、（10分）一根很长的圆柱形铜导线，半径为R，载有电流I，设电流均匀分布于横截面。在导线内部作一平面S，如图所示。试计算 (1)、导线内任一点的磁感应强度； (2)、通过S平面的磁通量。（设铜的磁导率，并沿导线长度方向取长为1m的一段作计算） 11、（第91页10.17题） 12、（第92页10.19题） 13、（第90页10.11题） 14、 如图所示，半径为R的半圆线圈ACD通有电流, 置于电流为的无限长直线电流的磁场中, 直线电流 恰过半圆的直径, 两导线相互绝缘. 求半圆线圈受到长直线电流的磁力. 15、（第64页例10.3） 16、在通有电流I=5A的长直导线近旁有一导线段ab，长，离长直导线距离.当它沿平行于长直导线的方向以速度平移时，导线中的感应电动势多大？a、b哪端的电势高？ 17题图 16题图 17、直径为D的半圆形导线置于与它所在平面垂直的均匀磁场中，当导线绕着过P点并与平行的轴以匀角速度逆时针转动时，求其动生电动势. 18、（第112页11.5） 19、如图，导体棒AB（长50cm）和DB接触，整个线框放在B=0.5T的均匀磁场中，磁场方向与图画垂直. （1）若导体棒以的速度向右运动，求棒内感应电动势的大小和方向； （2）若导体棒运动到某一位置时，电路的电阻为0.20，求此时棒所受的力.摩擦力不计. （3）比较外力作功的功率和电路中消耗的功率，并从能量守恒角度进行分析. 20、（114页11.9） 21、矩形线圈长l=20cm，宽b=10cm，由100匝导线绕成，放置在无限长直导线旁边，并和直导线在同一平面内，该直导线是一个闭合回路的一部分，其余部分离线圈很远，其影响可略去不计。求图中线圈与长直导线间的互感。 22、 23、均匀磁场B限定在无限长圆柱体内，dB/dt＝10-2T/s，在该圆柱体的一个横截面上作如图所示的梯形PQMNP，已知PQ＝R=1cm，MN=0.5cm，试求： （1）各边产生的感应电动势、、、 (2)整个梯形的总电动势。 （图中表示磁场的方向）。 24、（115页11.13） 二、波动光学部分 25、在图示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片（折射率 n1=1.4）覆盖缝 S1，用同样厚度的玻璃片（但折射率 n2=1.7）覆盖缝 S2，将使屏上原来未放玻璃时的中央明纹所在处 O变为第五级明纹。设单色光波长= 4800，求 （1）玻璃片的厚度h（可认为光线垂直穿过玻璃片）。 （h=） （2）如双缝与屏间的距离 D＝120cm，双缝间距d＝0.50 mm，则新的零级明纹的坐标 x＝？ 26、在双缝干涉实验中，波长＝550 nm的单色平行光垂直入射到缝间距d＝210-4 m的双缝上，屏到双缝的距离D＝2m。求： (1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距； (2)用一厚度为 e＝6.610-6 m、折射率为 n＝1.58 的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？(1nm=10-9m) 27、（164页13.15） 28、（151页例13.4） 29、用波长为的单色光垂直照射一光栅，已知该光栅的缝宽，不透光部分的宽度。求： （1）单缝衍射图样的中央明纹角宽度； （2）单缝衍射图样中央明纹宽度内能看到的明条纹数目； （3）若，则能看到哪几级干涉明条纹？ 30、（190页14.12） （1）在单缝夫琅和费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，，。已知单缝宽度为cm，透镜焦距f=50cm。求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离。 （2）若用光栅常数cm的光栅替换单缝，其它条件和上一问相同，求两种光第一级主极大之间的距离。 三、简答题 1、麦克斯韦建立电磁场理论时，提出了哪些假说？其物理意义是什么？ 答：位移电流、涡旋电场 2.试举出至少三个应用电磁感应现象的实例。 3、举出至少三个应用洛伦兹力公式的实例。 4、 简述电磁炉加热的原理。 电磁炉加热原理 磁炉采用磁场感应涡流加热原理。当磁场内之磁力线通过铁质锅的底部时，会产生涡流，使锅体自身快速发热，从而加热锅内的食物。 5、 试从以下三个方面来比较静电场与涡旋电场： （1）产生的原因；（2）电场线的分布；（3）对导体中电荷的作用。 一、相同点 （1）都对放入其中的电荷有作用力。 （2）电场强度的定义式 是电场强度的普遍定义，它对这两种电场都适用。 二、不同点 （1）产生原因不同： 静电场──由静电荷产生 涡旋电场──由变化磁场产生 （2）电场线的分布不同： 静止电荷产生的静电场，其电场线起于正电荷终止于负电荷，不可能闭合。 变化磁场产生的涡旋电场，其电场线没有起点、终点，是闭合的。 （3）电场力做功情况不同： 静电场中电场力做功和路径无关，只和移动电荷初末位置的电势差有关。 涡旋电场中移动电荷时，电场力做功和路径有关，因此不能引用“电势”、“电势能”等概念。 6、获得相干光的原则是什么？具体用什么方法获得相干光？举例说明. 7、 举出至少两个应用劈尖干涉的实例 8、如图所示，Q为起偏器，G为检偏器。今以单色自然光入射。若保持Q不动，将G绕转动，问转动过程中，通过G的光的光强怎样变化？若保持G不动，将Q绕转动，在转动过程中通过G后的光强又怎样变化？ 9、如图所示的光路，哪些部分是自然光，哪些部分是偏振光，哪些部分是部分偏振光？试指出偏振光的振动方向。若B为折射率为n的玻璃，周围为空气，则入射角应满足什么条件？