物理(下)作业参考答案.docx

第4章 静电场一、选择题1D 2C 3D 4D 5C 6A 7C 8B 二、填空题12e 0E0 / 3；4e 0E0 / 323； ； 40，5 C/m267 1.5106 V80 ； 9 三、计算题1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点产生的电场强度大小 O点总电场强度 xdx.b2解：（1）由对称性分析可知，平板外两侧电场强度大小处处相等、方向垂直于平面且背离平面。设电场强度大小为 作一柱形髙斯面垂直于平面。其底面大小为S，如图所示。按髙斯定理：，即 得到： （板外两侧）（2）过P点垂直平板作一柱形髙斯面，底面为S。设该处电场强度为，如图所示。按髙斯定理有：x,得 （3），必须是，可得.3解：在r处取一宽度为的小圆环，其带电，在环心处产生的电势为带电的圆环产生的总电势穿过圆环所需动能： 4解：（1）由由高斯定律，可得：r R时， r R时， r R时， （3）设x轴沿细线方向，原点在球心处，在r处取线元dr，其上电荷为，该线元在带电球面的电场中所受电场力为：dF = Edq=qldr / (4pe 0 r2)整个细线所受电场力为： 电荷元在球面电荷电场中具有电势能： dW = Vdq=(qldr) / (4pe 0 r) 整个线电荷在电场中具有电势能： 第6章 静电场中的导体和电介质一、选择题1B 2B 3C 4D 5B 6C 7 B 8 C 二、填空题12345e 0 e r E 67 8； 1； ； 三、计算题1解：（1）导体板A带正电q，电荷分布在左右两侧表面。设靠近B板一侧为，靠近C板一侧为。由电荷守恒定律，有 （1）因为在静电平衡条件下，可知导体板B上的感应电荷为。同理，C板上的感应电荷为。因为A板为等势体，B板和C板分别接地，因此两边的电势差相等即 （2）联立（1）和（2）式，求解可得则B板上的感应电荷为， C板上的感应电荷为A板上的电势为（2）分析同（1）。当在A、B两板间充以相对介电常量的均匀电介质时，同样有 (3)由于AB间和BC间的电势差相等，因此有即 （4）、联立（3）和（4）式，求解可得则B板上的感应电荷为， C板上的感应电荷为A板上的电势为2解：（1）点电荷使导体球产生感应电荷在球表面上。球心O处的电场强度为的电场强度以及点电荷的场强得叠加。即由静电平衡，若取球心O为坐标原点，则是从O指向电荷的单位矢量）。(2)静电平衡时，金属球是等势体，因此金属球的电势与球心的电势相等。由电势叠加原理 ，其中和分别为和在球心产生的电势，= 0，所以。(3)若将金属球接地，设球上留有净电荷，这时 3解：(1) 已知内球壳上带正电荷Q，则两球壳中间的场强大小为，两球壳间电势差：电容：(2) 电场能量：4解：设圆柱形电容器单位长度上带有电荷为l，则电容器两极板之间的场强分布为设电容器内外两极板半径分别为r0，R，则极板间电压为 电介质中场强最大处在内柱面上，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，则e i方向与所设绕行正向一致，e i 0，则e i方向与所设绕行正向相反。a b L I x dx O 3解：（1） 感应电动势为 ，方向为顺时针。（2）4解：(1) 单位长度自感系数为： (2) 两等值反向的直线电流间的作用力为排斥力，将导线沿受力方向移动dr距离时，磁场力对单位长度导线作功为： (3) 导线间距为2 b 时的单位长度自感系数为，磁能增量 这说明磁能增加了。第12章 波动光学1一、选择题1C 2C 3B 4A 5E 6D 7D 8A二、填空题12nl22p (n -1) e / l ，4103nm37.32 mm4 3l，1.3351136不变；减小7r12/r2280.644mm三、计算题1解：设S1、S2分别在P点引起振动的振幅为A，干涉加强时，合振幅为2A，所以 。因为 ，所以S2到P点的光束比S1到P点的光束相位落后 P点合振动振幅的平方为： I A2 I / Imax = A2 / 4A2 = 1 / 42解：(1) dx / D kl x Dkl / d = (1200550010-6 / 0.50)mm = 6.0 mm (2) 从几何关系，近似有 r2r1 有透明薄膜时，两相干光线的光程差 d = r2 ( r1 l +nl) = r2 r1 (n-1)l 对零级明条纹上方的第k级明纹有，零级上方的第五级明条纹坐标= 1200(1.581)0.015510-4 / 0.50mm =19.9 mm3解：空气中的薄膜上表面的反射光有半波损失，设薄膜厚度为h，反射光最强必须满足透射光最强时，亦即反射光最弱，必须满足(1) 反射光最强时，膜的最小厚度满足(2) 透射光最强时，膜的最小厚度满足4解：某处空气膜厚度为 (1）暗环的干涉条件为 得到 (2）将（2）带入（1），其中 ， 可得 第12章 波动光学2一、选择题1D 2B 3D 4D 5B 6B 7D 8C二、填空题14，第一，暗23.0 mm3同心圆（或圆环）；爱里斑； 4633516自然光或(和)圆偏振光；线偏振光；部分偏振光或椭圆偏振光 78三、计算题1解：(1) 由单缝衍射暗纹公式得 由题意可知 , ，代入上式可得 (2) (k1 = 1, 2, ) (k2 = 1, 2, ) 若k2 = 2k1，则q1 = q2，即l1的任一k1级极小都有l2的2k1级极小与之重合2解：(1) 光栅方程：( a + b) sin q = kl ， k1/ k2 = sin q1/ sinq2 = 0.20/0.30 = 2 / 3 。 较亮明条纹小于缺级级次(第4级)， 两明条纹的级次为第2、3级。故光柵相邻两缝的间距d = a + b = k1l / sin q1 = 2600 nm / 0.20 = 6000 nm = 6 m 。(2) 缺级公式 k = k d /a a = (d / k) k= (6 m / 4 ) k = 1.5 m k .讨论：k = 1，a1 = 1.5 m，缺级k = kd /a1 = 4，8， ；（有可能）k = 2，a2 = 3.0 m， 缺级k = kd /a2 = 2，4， ；（舍，因为存在第2级）k = 2，a2 = 4.5 m， 缺级k = kd /a2 = 4，8， ；（有可能）k 3，a2 6m = d，不可能。(3) 最大级次 k max = (a + b) / l = 6000 nm / 600 nm = 10， 屏上实际呈现的有0，1，2, 3，5，6，7，9等15个主极大，10级主极大因对应衍射角为 90o ，实际无法看到。3解：设I为自然光强；xI为入射光中线偏振光强，x为待定系数，即入射光中线偏振光强与自然光强之比据题意，入射光强为IxI (1) ，解得 。 (2) 将x值代入 cos2q =1 / 4 q 60T12-3-43图4解：设和分别为水面和玻璃板表面的布儒斯特角，g 为水面下的折射角，由布儒斯特定律知 由ABC可知， 又由布儒斯特定律和折射定律知代入表达式得 第15章 量子物理一、选择题1D 2A 3A 4C 5D 6D 7D 8D 9C二、填空题1向短波方向变化；9.3 2 1.5 eV34 12.0950.01 nm6 7连续性；单值性；有限性（不分先后） 89 10三、计算题1解：(1) 光电效应方程：hn = Ekmax + A Ekmax = hn - A = hc/l - A = (6.6310-343108)/ (20010-91.610-19) - 4.2 = 2.0 eV(2) 遏止电势差Ua = Ekmax /e = 2.0 eV/e = 2.0 V(3) A = hno = hc/l o 铝的截止波长l o = hc / A = 6.6310-343108/ (4.21.610-19) = 296 nm2解：令、n和、分别为入射与散射光子的动量和频率，为反冲电子的动量(如图)因散射线与入射线垂直，散射