大学物理题库

1.如图所示，一根长度为L、总电荷为Q的均匀带电细直杆在真空中，试图找出直杆延长线上距离杆一端为D的点P的电场强度。PLddqx(左至右)dExO解决方法：将杆的左端设置为坐标原点，x轴沿直杆方向。带电直杆的电荷线密度为=q/L，取x处的电荷元素dq=dx=qdx/L (2分钟)它在p点的场强：(4分)总场强为(4分)方向是沿x轴，即杆的延长线。2.如图所示，半径为的导体球充有电荷Q，球外有一层介质均匀的同心球壳。其内外半径分别为和，相对介电常数为。计算介质内外的电场强度和电位移矢量。3.一个真空二极管，其主要部件是一个半径为R1=510-4 m的圆柱形阴极A和一个半径为R2=4.510-3 m的同轴圆柱形阳极B，套在阴极外，如图所示。忽略边缘效应，阳极电位比阴极高300伏。计算电子刚从阴极出来时的电场力。(基本电荷E=1.610-19C)解决方案：假设半径为r (R1 r R2)且与阴极同轴的单位长度的圆柱形高斯表面在l的阴极上具有线性电荷密度。根据高斯定理，有2prE=l/e0得到e=l/(2pe0r) (R1 r R2) (2分)方向指向沿半径的轴。两极间的电位差是的，所以(4分)在阴极表面施加给电子的电场力的大小为=4.3710-14牛4A和b是两个正交的圆形线圈，它们的中心重合。线圈半径、匝数、电流；线圈半径，匝数，电流。找出两个线圈公共中心的磁感应强度。解答：两个线圈在各自中心的磁感应强度分别为(3分)(3分)两个线圈在各自中心的磁感应强度相互垂直，因此在公共中心的磁感应强度为(3分)与的夹角为(1点)5.如图所示，一根长直导线由交流电供电，其中I代表瞬时电流，I0代表电流幅度，代表角频率，I0和均为常数。N匝矩形线圈平行排列在长直导线旁边，线圈与长直导线在同一平面上，线圈的一侧与导线相隔一段距离。已知矩形线圈的长度为L，宽度为B，因此计算线圈中的感应电动势。解决方案；在某一瞬间，直线在x处的磁感应强度为(2分)如果选择顺时针方向作为矩形线圈的正方向，则通过面积元件的磁通量为(2分)这时，通过线圈一圈的磁通量是矩形线圈的磁链为(2分)矩形线圈中的感应电动势为(4分)6.如图所示，法拉第盘发生器是在磁场中旋转的导体盘。假设圆盘的半径为r，其旋转轴平行于均匀外部磁场b，并以角速度绕旋转轴旋转。(1)计算圆盘边缘和圆盘中心之间的电势差U；(2)当R=15cm，B=0.60T，转速为每秒30转时，u是多少？解决方法：(1)圆盘边缘和圆盘中心之间的电势差仅仅是切割半径为R的磁力线产生的电动势，即(2点)(4分)盘边缘和盘中心之间的电势差等于电动势的大小，即盘侧的电位高(2分)(2)将数值代入：7.如图A15所示，一根无限长的直线，其中间弯曲成半圆形和圆环的半径，当电流4A通过该直线时，计算垂直于圆环表面的轴上距o点40厘米的p点的磁感应强度的大小。解：点P处半圆弧的磁感应强度(2分)(1分)(2分)在公式中在点P由两段直流电流产生的磁感应强度只有Z分量：(2分)poi的总磁感应强度8.如图所示，半径为R的长直圆柱体从半径为R的长直金属圆柱体的内部挖掘出来。两个圆柱体的轴线平行，间距为A.今天，电流I被加到导体上，电流在横截面上均匀分布。计算了空心零件轴线上O点的磁感应强度。解决方案；带补偿方法：则磁感应强度为两部分之和：挖空部分填满负片后的对称磁感应强度为0，最终等于正片填满后的磁感应强度：(4分)o方向(6点)答：方向由o指示9.如图所示，在真空中距离为2a的两根平行的长直导线被馈送相同方向和相同大小的电流I。在两条直线所在的平面上，有任意的O点和P点，它们之间的距离是a。试着找出O点和P点的磁能密度。(1)o点：(3点)(2)p点：(3分)因此，(4分)10.在双缝干涉实验中，波长为L=550 nm的单色平行光垂直入射到狭缝间距为D=210-4 m的双缝上，从屏幕到双缝的距离为D=2 m。计算：(1)相邻亮线之间的距离和中心亮线两侧的5级亮线中心之间的距离；(2)在用厚度e=6.610-5 m、折射率n=1.58的玻璃片覆盖其中一个接缝后，零级浮雕将移至原始水平浮雕？(1 nm=10-9 m)解决方案：(1)相邻条纹之间的距离为Dx=Dx=Dl/a=5.50毫米(2点)中央亮条两侧的5级亮条中心之间的距离如下：Dx5=10dl/a=55.0mm (3点)(2)覆盖玻璃体液后，零级亮线应符合以下要求R2-(n-1)东R1=0 (2分)当玻璃板没有被覆盖时，这一点是k级开放纹理，它应该是r2-r1=kl所以(n-1) e=klK=(n-1) e/l=6.96 7 (3分)零级亮条纹被移到原始的第七级亮条纹。11.衍射光栅，每厘米200个狭缝，每个狭缝的宽度为a=210-3厘米，焦距为f=1米的凸透镜放置在光栅后面，现在用l=600纳米(1纳米=10-9米)的单色平行光垂直照射光栅，计算如下：(1)单缝A单缝衍射的中心亮条纹宽度是多少？(2)在这个宽度内，有多少个光栅衍射最大值？解决办法：(1)从单缝衍射，我们可以看到：1当时，(2分)Take=1中央亮条纹的宽度是(3分)(2)光栅方程：(2点)必须Take=2，总计=0、1、2和其他5个主要最大值12.用波长为589.3纳米的光进行牛顿环实验，测得一个亮环的半径为1.0毫米，外面第四个亮环的半径为3.0毫米，计算出实验中使用的平凸透镜的凸曲率半径。解：牛顿环的半径K是Rk=(3点)k 4阶开环的半径是rk4=(3点)平凸透镜的凸曲率半径为：=3.39米(4分)1.如果薄金属板放置在平行板电容器的两个板之间，金属板的厚度比两个板之间的距离小得多，这可以省略。金属板放入电容器后，电容会改变吗？如果金属板没有放在电容器的两个极板之间呢？答：因为金属板的厚度被忽略了，所以放置金属板后电容不会改变，不管它是否放置在两个板的中间。2.有人说“正因为如此，电容的电容与其携带的电荷成正比”，这是真的吗？如果电容器两极之间的电位差加倍，它将如何变化？不，电容器的电容是它自己的属性，它只与电容器的结构有关，与极板的带电无关。如果电容器两极之间的电位差加倍，它就不会改变。3.解释静电平衡条件。答：静电平衡下导体的静电平衡条件：(1)导体内部任意一点的电场强度为零；(2)电场方向答：光振动只在一个固定方向的光叫做线偏振光。5.简要描述获得偏振光的两种常用方法(1)自然光通过偏振片透射光是偏振光；第二，当自然光入射到两种介质的界面上时，当入射角为布鲁斯特角时，反射光为偏振光。6.简要描述起偏器和起偏器的概念答：偏振是获得偏振光的过程。产生偏振光的装置叫做偏振器。1.三点电荷之和在一条直线上，它们之间的距离是相等的。半径为的球体是球体和直线的交点，如图所示。穿过球体的电通量为：点的场强为。2.如图所示，在点电荷Q的电场中，如果选择以Q为中心、R为半径的球面上的点P作为电势零点，则距点电荷Q距离为R的点P的电势为。3.平行板电容器，保持板间电压不变(连接到电源)。现在，如果两个板之间的距离D增加，两个板之间的电势差将保持不变，板之间的电场强度将减小，并且电容将减小。(填写增加、减少、不变)4.半径为r，电量为q，电势在圆环中心的均匀带电的半圆形圆环。5.充电后，平行板电容器与电源断开，然后填充具有相对介电常数的均匀介质，其电容C将增加，两板之间的电位差将减小。(填写减少、增加或无变化)6.将均匀电场的场强E设置为平行于半径为R的半球面的对称轴，通过该半球面的电通量为E (R 2)。7.如图所示，AB之间的电容，加上100伏的电压，这个电压和电荷量有关。AB8.已知静电场的势函数(si ),点(4，3，0)处的电场强度具有各自的量值Ex=-1000 V/m，Ey=0，Ez=0。9.处于静电平衡状态的导体是(填充有是或否)等电位体，导体的表面是(填写是或否)等电位面，导体表面附近的电场线垂直于导体表面，导体体内的电势等于(填写大于、等于或小于)导体表面上的电势。10.半径为A的无限长紧密缠绕螺线管，每单位长度的匝数为N，当交流电通过螺线管导线时，围绕管的同轴圆环(半径为R)上的感应电动势为V。11.螺旋缠绕环的中心圆周L为10厘米，环上均匀紧密缠绕N=200匝线圈，线圈内充满电流I=0.1a，管内充满相对磁导率=4200的磁介质。管内磁感应强度的大小为1.06吨。12.将一个面积为S的平面线圈置于均匀磁场B中，电流I流过该线圈。首先，线圈的法线垂直于磁场B，然后在磁场的作用下旋转300。线圈上磁场的功是。13.根据高斯定理和回路定理，静电场是主动场和保守场。静态磁场是被动场和涡流场。静电场的高斯定理表明静电场是主动场，静电场的回路定理表明静电场是无旋转场。14.如果有一个在真空中携带恒定电流的薄线圈，磁通量0通过线圈周围的封闭曲面S。15.如图所示，无限长的直导线被提供电流I，并且与该直导线共面并且垂直于该直导线的另一金属棒AB以平行于该长直导线的速度V在一条均匀的直线上移动，使得该棒的高电位端为A.16.如图所示，两根无限长的载流直导线相互平行，通过它们的电流分别为I1