大学物理习题集(下).doc

大学物理习题集下 册物理教研室2008年2月目 录部分物理常量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2练习一 库伦定律 电场强度 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1练习二 电场强度(续) 电通量┄ ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2练习三 高斯定理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4练习四 静电场的环路定理 电势 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5练习五 静电场中的导体 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7练习六 静电场中的电介质 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9练习七 电容 静电场的能量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11练习八 静电场习题课 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12练习九 恒定电流 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14练习十 磁感应强度 毕奥—萨伐尔定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16练习十一 毕奥—萨伐尔定律(续) 磁场的高斯定理 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18练习十二 安培环路定律 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄19练习十三 安培力 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21练习十四 磁场中的介质 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄23练习十五 静磁场习题课 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄25练习十六 电磁感应定律 动生电动势┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27练习十七 感生电动势 自感┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄29练习十八 自感(续) 互感 磁场的能量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31练习十九 麦克斯韦方程组 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33练习二十 电磁感应习题课 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄34练习二十一 狭义相对论的基本原理及其时空观 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36练习二十二 相对论力学基础 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄38练习二十三 热辐射 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄40练习二十四 光电效应 康普顿效应┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄41练习二十五 德布罗意波 不确定关系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄42练习二十六 氢原子理论 薛定谔方程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄44练习二十七 近代物理习题课 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄45部 分 物 理 常 量1 万有引力常量 G=6.67×10-11N·m2·kg-2重力加速度 g=9.8m/s2阿伏伽德罗常量 NA=6.02×1023mol-1摩尔气体常量 R=8.31J·mol-1·K-1玻耳兹曼常量 k=1.38×10-23J·K-1斯特藩-玻尔兹曼常量 s = 5.67×10-8 W·m-2·K-4标准大气压 1atm=1.013×105Pa真空中光速 c=3.00×108m/s基本电荷 e=1.60×10-19C电子静质量 me=9.11×10-31kg质子静质量 mn=1.67×10-27kg中子静质量 mp=1.67×10-27kg真空介电常量 e0= 8.85×10-12 F/m真空磁导率 m0=4p×10-7H/m=1.26×10-6H/m普朗克常量 h = 6.63×10-34 J·s维恩常量 b=2.897×10-3m·K*部分数学常量 1n2=0.693 1n3=1.099说明：字母为黑体者表示矢量练习一 库仑定律 电场强度一、选择题1．一均匀带电球面，电荷面密度为s，球面内电场强度处处为零，球面上面元dS的一个电量为sdS的电荷元在球面内各点产生的电场强度(A) 处处为零.(B) 不一定都为零.(C) 处处不为零.(D) 无法判定.2．关于电场强度定义式E = F/q0，下列说法中哪个是正确的？(A) 场强E的大小与试探电荷q0的大小成反比；(B) 对场中某点，试探电荷受力F与q0的比值不因q0而变；(C) 试探电荷受力F的方向就是场强E的方向；(D) 若场中某点不放试探电荷q0，则F = 0，从而E = 0.+l-l· (0, a)xyO图1.13．图1.1所示为一沿x轴放置的“无限长”分段均匀带电直线,电荷线密度分别为+l ( x < 0)和-l ( x > 0)，则xOy平面上(0, a)点处的场强为:(A ) .(B) 0.(C) .(D) .4．下列说法中哪一个是正确的？(A) 电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向.(B) 在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同.(C) 场强方向可由E= F/q定出，其中q为试验电荷的电量，q可正、可负，F为试验电荷所受的电场力.(D) 以上说法都不正确.5．如图1.2所示，在坐标(a, 0)处放置一点电荷+q，在坐标(-a,0)处放置另一点电荷-q，P点是x轴上的一点，坐标为(x, 0).当x >>a时，该点场强的大小为：-q-a+qaP(x,0)x xyO图1.2(A) . (B) .(C) (D) .二、填空题da12l1l2图1.3+q-a+qaxyO图1.41．如图1.3所示，两根相互平行的“无限长”均匀带正电直线1、2，相距为d，其电荷线密度分别为l1和l2，则场强等于零的点与直线1的距离a= .2．如图1.4所示,带电量均为+q的两个点电荷,分别位于x轴上的+a和－a位置.则y轴上各点场强表达式为E= ,场强最大值的位置在y= .3.一电偶极子放在场强为E的匀强电场中,电矩的方向与电场强度方向成角q.已知作用在电偶极子上的力矩大小为M,则此电偶极子的电矩大小为 . 三、计算题1．一半径为R的半球面，均匀地带有电荷,电荷面密度为s.求球心处的电场强度.2．用绝缘细线弯成的半圆环,半径为R，其上均匀地带有正点荷Q, 试求圆心O处的电场强度.练习二 电场强度(续) 电通量一、选择题1. 以下说法错误的是(A) 电荷电量大,受的电场力可能小；(B) 电荷电量小,受的电场力可能大；(C) 电场为零的点,任何点电荷在此受的电场力为零；(D) 电荷在某点受的电场力与该点电场方向一致.Oqa-2q-q2qxy图2.12. 边长为a的正方形的四个顶点上放置如图2.1所示的点电荷,则中心O处场强(A) 大小为零.(B) 大小为q/(2pe0a2), 方向沿x轴正向.(C) 大小为, 方向沿y轴正向.(D) 大小为, 方向沿y轴负向.3. 试验电荷q0在电场中受力为f,得电场强度的大小为E=f/q0,则以下说法正确的是(A) E正比于f;(B) E反比于q0;(C) E正比于f反比于 q0;(D) 电场强度E是由产生电场的电荷所决定,与试验电荷q0的大小及其受力f无关.xyzabcEOAA¢BB¢C图2.2 4. 在电场强度为E的匀强电场中,有一如图2.2所示的三棱柱,取表面的法线向外,设过面AA¢CO,面B¢BOC,面ABB¢A¢的电通量为F1,F2,F3,则(A) F1=0, F2=Ebc, F3=-Ebc.(B) F1=-Eac, F2=0, F3=Eac.(C) F1=-Eac, F2=-Ec, F3=-Ebc.(D) F1=Eac, F2=Ec, F3=Ebc.5. 两个带电体Q1,Q2,其几何中心相距R, Q1受Q2的电场力F应如下计算(A) 把Q1分成无数个微小电荷元dq,先用积分法得出Q2在dq处产生的电场强度E的表达式,求出dq受的电场力dF=E dq,再把这无数个dq受的电场力dF进行矢量叠加从而得出Q1受Q2的电场力F=(B) F=Q1Q2R/(4pe0R3).(C) 先采用积分法算出Q2在Q1的几何中心处产生的电场强度E0,则F=Q1E0.(D) 把Q1分成无数微小电荷元dq,电荷元dq对Q2几何中心引的矢径为r, 则Q1受Q2的电场力为F=xyABOPe图2.3Ol-la图2.4+ + + + + +- - - - - -a+ + + + + +- - - - - -l-lxy二、填空题1. 电矩为Pe的电偶极子沿x轴放置, 中心为坐标原点,如图2.3.则点A(x,0), 点B(0,y)电场强度的矢量表达式为：EA= ,EB= .2. 如图2.4所示真空中有两根无限长带电直线, 每根无限长带电直线左半线密度为l,右半线密度为-l,l为常数.在正负电荷交界处距两直线均为a的O点.的电场强度为Ex= ;Ey= .3. 设想将1克单原子氢中的所有电子放在地球的南极,所有质子放在地球的北极,则它们之间的库仑吸引力为 N.三、计算题abcl图2.6zxyzOaxbP图2.51. 宽为a的无限长带电薄平板,电荷线密度为l,取中心线为z轴, x轴与带电薄平板在同一平面内, y轴垂直带电薄平板. 如图2.5. 求y轴上距带电薄平板为b的一点P的电场强度的大小和方向.2. 一无限长带电直线,电荷线密度为l,傍边有长为a, 宽为b的一矩形平面, 矩形平面中心线与带电直线组成的平面垂直于矩形平面，带电直线与矩形平面的距离为c，如图2.6. 求通过矩形平面电通量的大小.练习三 高斯定理EO图3.1xy一、选择题1. 如图3.1所示.有一电场强度E平行于x轴正向的均匀电场，则通过图中一半径为R的半球面的电场强度通量为(A) pR2E .(B) pR2E/2 .(C) 2pR2E .(D) 0 .2. 关于高斯定理，以下说法正确的是：(A) 高斯定理是普遍适用的,但用它计算电场强度时要求电荷分布具有某种对称性;(B) 高斯定理对非对称性的电场是不正确的;(C) 高斯定理一定可以用于计算电荷分布具有对称性的电场的电场强度;(D) 高斯定理一定不可以用于计算非对称性电荷分布的电场的电场强度.xOa2aS2S1图3.2图3.13．有两个点电荷电量都是+。