大学物理 交通大学下册答案.doc

11-3将一“无限长”带电细线弯成图示形状，设电荷均匀分布，电荷线密度为，四分之一圆弧的半径为，试求圆心点的场强。解：以为坐标原点建立坐标，如图所示。对于半无限长导线在点的场强：有：对于半无限长导线在点的场强：有：对于圆弧在点的场强：有：总场强：，得：。或写成场强：，方向。11-11一球体内均匀分布着电荷体密度为的正电荷，若保持电荷分布不变,在该球体中挖去半径为的一个小球体，球心为，两球心间距离，如图所示。求：（1）在球形空腔内，球心处的电场强度；（2）在球体内P点处的电场强度，设、三点在同一直径上，且。解：利用补偿法，可将其看成是带有电荷体密度为的大球和带有电荷体密度为的小球的合成。（1）以为圆心，过点作一个半径为的高斯面，根据高斯定理有：，方向从指向；（2）过点以为圆心，作一个半径为的高斯面。根据高斯定理有：，方向从指向，过点以为圆心，作一个半径为的高斯面。根据高斯定理有：，方向从指向。11-17如图所示，半径为的均匀带电球面，带有电荷，沿某一半径方向上有一均匀带电细线，电荷线密度为，长度为，细线左端离球心距离为。设球和线上的电荷分布不受相互作用影响，试求细线所受球面电荷的电场力和细线在该电场中的电势能（设无穷远处的电势为零）。解：（1）以点为坐标原点，有一均匀带电细线的方向为轴，均匀带电球面在球面外的场强分布为：（）。取细线上的微元：，有：，（为方向上的单位矢量）（2）均匀带电球面在球面外的电势分布为：（，为电势零点）。对细线上的微元，所具有的电势能为：，。11-19如图所示，一个半径为的均匀带电圆板，其电荷面密度为(0)今有一质量为，电荷为的粒子(0)沿圆板轴线(轴)方向向圆板运动，已知在距圆心（也是轴原点）为的位置上时，粒子的速度为，求粒子击中圆板时的速度(设圆板带电的均匀性始终不变)。解：均匀带电圆板在其垂直于面的轴线上处产生的电势为：，那么，由能量守恒定律，有：12-7平板电容器极板间的距离为d，保持极板上的电荷不变，忽略边缘效应。若插入厚度为t(tUb。解法二：利用法拉第电磁感应定律解决。作辅助线，形成闭合回路，如图，。由右手定则判定：Ua Ub。16-7如图所示，半径为的长直螺线管中，有的磁场，一直导线弯成等腰梯形的闭合回路，总电阻为，上底为，下底为，求：（1）段、段和闭合回路中的感应电动势；（2）、两点间的电势差。解：（1）首先考虑，而；再考虑，有效面积为，同理可得：；那么，梯形闭合回路的感应电动势为：，逆时针方向。（2）由图可知，所以，梯形各边每段上有电阻，回路中的电流：，逆时针方向；那么，。16-10磁感应强度为B的均匀磁场充满一半径为R的圆形空间B，一金属杆放在如图14-47所示中位置，杆长为2R，其中一半位于磁场内，另一半位于磁场外。当时，求：杆两端感应电动势的大小和方向。解：，而：，；，即从。18-1杨氏双缝的间距为，距离屏幕为，求：（1）若第一级明纹距离为，求入射光波长。（2）若入射光的波长为，求相邻两明纹的间距。解：（1）由，有：，将，代入，有：；即波长为：；（2）若入射光的波长为，相邻两明纹的间距：。18-4在玻璃板（折射率为）上有一层油膜（折射率为）。已知对于波长为和的垂直入射光都发生反射相消，而这两波长之间没有别的波长光反射相消，求此油膜的厚度。解：因为油膜（）在玻璃（）上，所以不考虑半波损失，由反射相消条件有：当时，因为，所以，又因为与之间不存在以满足式，即不存在的情形，所以、应为连续整数，可得：，；油膜的厚度为：。18-12在用迈克尔逊干涉仪做实验时，反射镜移动了距离。在此过程中观察到有1024条条纹在视场中移过。求实验所用光的波长。解：由，有：19-3用波长和的混合光垂直照射单缝，在衍射图样中的第级明纹中心位置恰与的第级暗纹中心位置重合。求满足条件最小的和。解：由，有：，即：，。19-6波长600nm的单色光垂直照射在光栅上，第二级明条纹出现在处，第四级缺级。试求：（1）光栅常数；（2）光栅上狭缝可能的最小宽度；（3）按上述选定的、值，在光屏上可能观察到的全部级数。解：（1）由式，对应于处满