2021-2022学年高二物理竞赛恒定电流习题课件（18张PPT）.pptx

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1、恒定电流习题课件(2022)两相互平行无限长的直导线载有大小相等方向相反的电流，两相互平行无限长的直导线载有大小相等方向相反的电流，长度为长度为b的金属杆的金属杆CD与两导线共面且垂直，相对位置如图与两导线共面且垂直，相对位置如图CD杆以杆以速度速度 平行直线电流运动，求平行直线电流运动，求CD杆中的感应电动势，并判断杆中的感应电动势，并判断C、D两端哪端电势较高？两端哪端电势较高？解：建立坐标解：建立坐标(如图如图)则：则：，方向方向 感感应电动势应电动势方向方向为为CD，D端端电势较电势较高高（20222022）两根平行无限）两根平行无限长长直直导线导线相距相距为为 ，载有大小相，载有大小

2、相等方向相反的电流等方向相反的电流 ，电流变化率，电流变化率 一个一个边长为边长为 的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距 ，如图所示求线圈中的感应电动势，如图所示求线圈中的感应电动势 ，并指出线圈中，并指出线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向的感应电流是顺时针还是逆时针方向 解：解：顺时针方向顺时针方向 回路方向顺时针，面积方向向内。回路方向顺时针，面积方向向内。(2022)如图所示，一电荷线密度为如图所示，一电荷线密度为 的长直带电线的长直带电线(与一正方形线圈与一正方形线圈共面并与其一对边平行共面并与其一对边平行)以变速率以变速率v=v(t)沿

3、着其长度方向运动，正方形沿着其长度方向运动，正方形线圈中的总电阻为线圈中的总电阻为R，求，求t时刻通过方形线圈中感应电流的大小。时刻通过方形线圈中感应电流的大小。解解:长直带电线运动相当于电流长直带电线运动相当于电流（2022）如图所示，一半径为）如图所示，一半径为r2电荷线密度为电荷线密度为 的均匀带的均匀带电圆环，里边有一半径为电圆环，里边有一半径为r1总电阻为总电阻为R的导体环，两环共的导体环，两环共面同心面同心(r2 r1)，当大环以变角速度，当大环以变角速度w=w(t)绕垂直于环面绕垂直于环面中心轴旋转时，求小环中的感应电流其方向如何？中心轴旋转时，求小环中的感应电流其方向如何？解：

4、大解：大环电环电流流 小环回路方向逆时针小环回路方向逆时针 dw(t)/dt 0时，时，i为顺时针方向为顺时针方向 dw(t)/dt 0时，时，i为逆时针方向为逆时针方向（2022）在）在惯惯性系性系 中，两事件发生在同一地点而时中，两事件发生在同一地点而时间相隔为间相隔为8秒，另一惯性系秒，另一惯性系 以速度以速度 相对于相对于 运动，则运动，则 系中测得的两事件的空间间隔是多少？系中测得的两事件的空间间隔是多少？解：由洛伦兹变换解：由洛伦兹变换 得：得：注意：注意：(2022)设有宇宙飞船设有宇宙飞船A和和B，固有长度均为，固有长度均为l0=100 m，沿，沿同一方向匀速飞行，在飞船同一方

5、向匀速飞行，在飞船B上观测到飞船上观测到飞船A的船头、船的船头、船尾经过飞船尾经过飞船B船头的时间间隔为船头的时间间隔为 t=(5/3)10-7 s，求飞船，求飞船B相对于飞船相对于飞船A的速度的大小的速度的大小解：解：设飞设飞船船B所在的所在的惯惯性系性系为为 系，固定在飞船系，固定在飞船A上的上的惯性系为惯性系为 系。系。系系A船船或或(2022)一艘宇宙飞船的船身固有长度为一艘宇宙飞船的船身固有长度为 ，相对，相对于地面以于地面以 （c为真空中的光速）的匀速度在地面为真空中的光速）的匀速度在地面观测站的上空飞过。求观测站的上空飞过。求（1）观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔。）观测

6、站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔。（2）宇航员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔。）宇航员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔。解解一一 设设地面地面观测观测站站所在的所在的惯惯性系性系为为 系，固定在宇宙系，固定在宇宙飞船上的惯性系为飞船上的惯性系为 系系,在在 系中，观测站从宇宙飞船系中，观测站从宇宙飞船的船头到船尾的时间间隔为：的船头到船尾的时间间隔为：S系系观测站观测站 系系飞船飞船解解二二 设设地面地面观测观测站站所在的所在的惯惯性系性系为为 系，固定在宇宙系，固定在宇宙飞船上的惯性系为飞船上的惯性系为 系。系。船头通过观测站：船头通过观测站：船尾通过观测站：船尾通过观测站：S系系

7、观测站观测站 系系飞船飞船解：据相对论动能公式解：据相对论动能公式 v=0.91c (2022)已知已知 子的静止能量为子的静止能量为 105.7 MeV，平均寿命为，平均寿命为 2.210-8 s求动能为求动能为 150 MeV的的 子的速度子的速度v是多少？平均是多少？平均寿命寿命 是多少？是多少？m(2022)一电子以一电子以 （c为真空中光速为真空中光速)的速率运动的速率运动求：求：(1)(1)电子的总能量是其静止能量的多少倍？电子的总能量是其静止能量的多少倍？(2)(2)电电子的动能是其静止能量的多少倍？子的动能是其静止能量的多少倍？(电子静止质量电子静止质量 ）解：解：解：根据功能

8、原理，要做的功解：根据功能原理，要做的功 W=D DE 根据相对论能量公式根据相对论能量公式 D DE=m2c2-m1c2 根据相对论质量公式根据相对论质量公式 (2022)要使电子的速度从要使电子的速度从v1=1.2108 m/s增加到增加到v2=2.4108 m/s必须必须对它作多少功？对它作多少功？(电子静止质量电子静止质量me 9.1110-31 kg)4.7210-14 J2.95105 eV （20222022）一电子以）一电子以 （c c为真空中光速为真空中光速)的速率运的速率运动试求：动试求：(1)电子的总能量是多少焦耳？电子的总能量是多少焦耳？(2)电子的相对电子的相对论动能

9、是多少焦耳？论动能是多少焦耳？(电子静止质量电子静止质量 ）解解=5.810-13 J =4.9910-13 J （2022）实验发现基态氢原子可吸收能量为）实验发现基态氢原子可吸收能量为 12.75 eV的光子（的光子（1）试问氢原子吸收该光子后将被激发到哪个）试问氢原子吸收该光子后将被激发到哪个能级？能级？(2)受激发的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发受激发的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出几条谱线？出几条谱线？最多最多6条谱线。条谱线。解解（43，42，41，32，31，21）(2022)已知粒子在无限深势阱中运动，其波函数为已知粒子在无限深势阱中运动，其波函数为 (0 x a)求发现

10、粒子的概率为最大的位置求发现粒子的概率为最大的位置 解解有最大有最大值值条件：条件：(0 x a)（20222022）用波）用波长长 的光子做康普顿散射实验的光子做康普顿散射实验 (1)散射角散射角 的康普顿散射波长是多少？的康普顿散射波长是多少？(2)反冲电子获得的动能是多少焦耳？反冲电子获得的动能是多少焦耳？(普朗克常量普朗克常量 Js，电子静止质量，电子静止质量 ）=0.02410-10 m 1.02410-10 m 解：解：=4.6610-17 J=291 eV（2022）假如电子运动速度与光速可以比拟，则当电）假如电子运动速度与光速可以比拟，则当电子的动能等于它静止能量的子的动能等于

11、它静止能量的2倍时，其德布罗意波长为倍时，其德布罗意波长为多少？多少？(普朗克常量普朗克常量h=6.6310-34 Js，电子静止质量，电子静止质量me=9.1110-31 kg)解：解：（2022）能量为）能量为15 eV的光子，被处于基态的氢原子吸的光子，被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离发射一个光电子，求此光电子的德布罗收，使氢原子电离发射一个光电子，求此光电子的德布罗意波长不考虑相对论效应。意波长不考虑相对论效应。(电子质量电子质量me=9.1110-31 kg，普朗克常量，普朗克常量h=6.6310-34 Js，1 eV=1.6010-19 J)=7.0105 m/s =1.0410-9 m 解：解：