第19章习题详解
19-1波长589.3nm 的单色平行光垂直照射一单缝，单缝后透镜焦距为100cm ，测得第一级暗纹到中央明纹中心距离为1.0mm 。求单缝的宽度？ 解:根据单缝衍射的暗纹计算式得,第一级暗纹满足 sin a θλ=
因为
a λ,所以有sin tg θθθ≈≈可得
第一级暗纹满足
故单缝的宽度为 ..61f
5893101000a 0589mm x 1
λ-??===
19-2单缝宽0.10mm ，透镜焦距为50cm ，用500nm 的绿光垂直照射单缝。（1）求屏上中央明纹的宽度和半角宽度？（2）将此装置浸入水中，则中央明纹半角宽度又是多少？ 解:（1）单缝衍射的中央明纹的宽度就是1±级暗纹的中心间距
故有中央明纹的宽度 .6250010mm
x 2ftg 2f 5005mm a 010mm
λ
?θ-??=≈=?=
半角宽度为 .6
3150010510rad a 010
λ
θ--?≈==?
（2）水中的波长为n n
λ
λ=
则水中的半角宽度为
..3n
1
0005
37510rad 4a
na
n
3
λ?λ
θ-'==
=
=
=? 19-3一单色平行光垂直照射于一单缝，若其第三条明纹位置正好和波长为600nm 的单色光垂直入射时的第二级明纹的位置一样，求前一种单色光的波长。 解 ：根据单缝衍射的明纹计算式sin ()
a 2k 12
λ
θ=+ 有
第三级明纹满足 sin ()
1
3a 2312
λθ=?+
第二级明纹满足 sin ()2
2a 2212
λθ=?+
两明纹重合，则23θθ=即 127522
λλ= 1x f f
a
λ
θ=≈
得 .12556004286nm 77
λλ?=
== 19-4 一双缝间距d =0.10mm ，每个缝宽为a =0.02mm 。用波长λ=480nm 平行单色光垂直入
射双缝，在缝后放置焦距为f =50cm 透镜。试求（1）透镜焦平面屏上干涉明条纹间距？（2）单缝衍射中央亮纹宽度？（3）单缝衍射中央明纹范围内可以看到干涉主极大的数目？
解：解 （1）干涉明条纹间隔
m
d
f d k d k f f f x k k k k 311104.2)1()
sin (sin )tan (tan -++?==
-+=-≈-=?λλλθθθθ （2）单缝衍射中央明纹宽度为
m a
f x 20104.22-?==
?λ
（3）单缝衍射第一级暗纹为
λθ=sin a
双缝干涉的第k 级明纹为
λθk d =sin
因此
5/==a d k
又k =5满足缺级条件，实际上观察不到。因此在单缝衍射中央明纹范围内可以看到干涉主极大的级次为：4,3,2,1,0±±±±，一共9条明纹。
19-5一平行单色光垂直照射到a=0.6mm 的单缝上，缝后会聚透镜的焦距f=40mm ，在屏上观察到离中央明纹中心1.4 mm 处的P 点为一明条纹。求：（1）入射光的波长；（2）P 点条纹的级数；（3）从P 点看狭缝处的波阵面可分为几个半波带？
解：此题用半波带法分析，P 点处为明条纹，则狭缝处的狭缝处的波阵面应分成奇数个半拨带，即 2
)
12(sin λ
?+=k a
在可见光范围内，推算能满足上式的k 值和λ值。 设屏幕上P 点距中央明纹中心为x
则 ??sin f ftg x ≈=
代入上式得 λλ)2
1(2)12(+=+=k k f x a
所以 21
1040104.1106.021233-?????=-=---λ
λf ax k 而可见光的范围为 m 1040
107600~10
4000--??=λ
求得对应k 值范围是 75.4~3.2 因为k 只能取整数，所以k=3或k=4.
当 k=3时，得60003=λ?(红光)，对应从P 点看狭缝处的波阵面可分为2k+1=7
个半波带，
当k=4,得46674=λ ?（蓝光），对应从P 点看狭缝处的波阵面可分为2k+1=9个半
波带
19-6用一橙黄色(波长范围6000?～6500?)平行光垂直照射到宽度为a=0.6mm 的单缝上，在缝后放置一个焦距f=40cm 的凸透镜，则在屏幕上形成衍射条纹，若屏上离中央明条纹中心为1.40mm 的P 处为一明条纹，试求：
(1)入射光的波长 (2)中央明条纹的角宽度，线宽度 (3)第一级明纹所对应的衍射角 解: (1)由明纹条件 2)
12(sin λ
?+=k a
得 a
k a k 2)12(2)12(arcsin λ
λ?+≈+= (k =1,2,3,···) 第k 级明纹在屏上的位置
a
f k f f x k 2)12(tan λ
??+=
≈= 而 f
k ax k
)12(2+=
λ ,
设λ1=6000?, λ2=6500? 由λ 1
≤ λ ≤ λ2 即
2
1)12(2λλ≤+≤
f
k ax k
得 , 21
2
112-≤≤-λλf ax k f ax k k
代入数据 a =0.6mm , x k =1.40mm , f =400mm 和λ1,λ2
得 2.73≤ k ≤ 3 ∴ k = 3
1000.6400)132(40
.16.02)12(2 4mm
f k ax k -?=?+???=+=λ而
o
A 6000 =
(2) 第一级暗纹的衍射角即中央明纹的半角宽度 a λ
?=
1 ,
而角宽度为 rad a
002.02 21==
=?λ
?? 线宽度为
mm f x 8.0 =?=??
(3) 由明纹条件 12)12(sin =+=k k a 和λ
? 得 a
23sin λ?=
)(105.123 3rad a
-?=≈
∴λ
? 19-7一衍射光栅，每厘米有200条透光缝，每条透光缝宽为2×10－
3cm ，在光栅后放一焦距为1m 的凸透镜，现以波长为600nm 的平行单色光垂直照射光栅。求（1）透光缝的单缝衍射中央明条纹宽度为多少？（2）在该宽度内，有几个光栅衍射主极大？ 解：（1）单缝衍射中央明条纹宽度为6260010mm
x 2f 2100060mm a 210mm
λ
?--?==??=?
（2）根据光栅方程 sin d k θλ= （干涉主极大）
及 sin a k θθ'= （单缝衍射极小） 两式相比有 d k a k ='
当k 1'=时，.d
k 25a
=
= 所以，单缝衍射主极大内有0、,12±±共5级主极大。
19-8平行单色光波长为500nm ，垂直入射到每毫米200条刻痕的透射光栅上，光栅后面放置一个焦距为60cm 的透镜。求（1）中央明纹与第一级明纹的间隔？（2）当入射光与光栅法线成30o斜入射时，中央明纹中心移动多少距离？ 解;(1)根据明纹公式 λθk d =s i n
中央明纹与第一级明纹的间隔为 6150010
600601200
x f mm d
λ
-?==
?= (2)斜入射时满足光栅方程 λθβk d =±)sin (sin
对于中央明纹有k=0, 故030d 0=±)sin (sin θ 得
300=θ
对应接收屏上的位移为
cm 3560030tg 30ftg x =?==
?
19-9波长范围为400~700nm 的白光垂直照射在光栅常数为23
10-?mm 的光栅上,实验测得位于透镜后焦面的屏上的光栅衍射第一级光谱的宽度约为56.5mm,问透镜的焦距约为多少?
解:由光栅方程式可得波长范围为400~700nm 的第一级谱线的衍射角分别为
541110
2104b a 3
4.arcsin arcsin =??=+=--λ
θ 332210
21067b a 3
4
..arcsin arcsin =??=+'
='--λθ 第一级光谱衍射角的范围 )(...rad 1883045113322='-'=-'=θθθ? 由x f θ?≈??可的，透镜L 的焦距 )(...m 301883
05
56x f ===
θ?? 19-10 在通常亮度情况下，人眼瞳孔的直径约为3mm ，求人眼的最小分辨角？如果在黑板上画两根相距1cm 的平行直线，问在距离黑板多远处恰好能够分辨这两根直线？
解：（1）D=3mm ，在可见光中，人眼对5500?的黄绿光最敏感，将该波长值代入，得人眼最小分辨角为
rad D 43
7
min
102.210
3105.522.122.1---?=??==λθ （2）设平行线间距为l ，人到黑板距离为x ，两平行线对人眼所张角为β，x l /=β
若刚好分辨，则有m in θβ
=，所以
m l x 5.4510
2.21014
2
min
=??==
--θ
19-11为了使望远镜能分辨角间距为3.00×10-7rad 的两颗星，其物镜的直径至少应多大？（可见光中心波长为550nm ）
解:此题的分析思路与上题相同,根据瑞利判据有
D
22
1100037λ
θ..≥?=-
由此,可得物镜的直径应满足 m 242mm 22371000310550221D 7
6
...≈=???≥
-- 19-12一束X 射线含有0.095nm 到0.13nm 范围的各种波长，以掠射角45o入射到晶体上。已知晶格常数为0.275nm 。求该晶体对哪些波长的X 射线产生强反射？ 解:根据布拉格公式 λθk d 2=sin
k
3889
0k 4527502k d 2.sin .sin =??== θλ
通过计算可知 当k=3时 nm 1260.=λ 当k=4时 nm 0970.=λ
K 为其它值时,不能得到0.095~0.13nm 范围内的波长.故该晶体能对0.126nm,0.097nm 的两种波长的X 射线产生强反射。
19-13 λ=0.5μm 的单色光垂直入射到光栅上，测得第三级主极大的衍射角为30°，且第一个缺级出现在第4级主极大。求：（1）光栅常数d ；（2）透光缝宽度a ；（3）对上述a 、d 屏幕上可能出现的谱线数目是多少？ 解：（1）由光栅方程 d sin θ=k λ，式中θ=30°，k =3，λ=0.5μm ，代入得光栅常数m d μ3= （2）根据缺极条件，依题意，有
4'
==k k
a d ，所以缝宽 m d a μ75.04/== （3）λλθ//sin d d k ≤= 即6≤k
其中4±级缺级，6±级出现在衍射角为90°处，实际上是看不到的。因此在屏幕
上出现的谱线为5,3,2,1,0±±±±共9条。
19-14在氢和氘混合气体的发射光谱中，波长为656nm 的红色谱线是双线，其波长差为1.8?。为能在光栅的第二级光谱中分辨它们，光栅的刻线数至少需要多少？ 解:对于第二级主极大 λθ2d =sin 因θ较小,则 λθ2d =,
对应的有 λ?θ?2d = 即 d
2λ
?θ?=
光栅衍射的主极大的条纹宽度均相同,它们的半角宽度为 N
d 0λ
θ=sin
即 N
d 0λ
θ≈
Nd
0λθ≈
根据瑞利判据,要将波长差为1.8?的两个光谱在第二级分辨开来,必须满足 0θθ?≥
故有
Nd
d 2λ
λ?≥
解得 182210
812106562N 7
6
=???=≥--.λ?λ 19-15 一束波长为λ=500nm 的平行单色光垂直照射在一个单缝上，单缝的宽度为a =0.5mm ，缝后紧挨着的薄透镜焦距为f =1m 。求：（1）中央明纹的角宽度？（2）中央明纹的线宽度？（3）第一级与第二级暗纹之间的距离？（4）如果在屏幕上离中央亮纹中心为3.5mm 处的P 点为一亮纹，试求P 处亮纹的级数？（5）从P 处看，对该光波而言，狭缝处的波阵面可分割成几个半波带？ 解 （1）中央明纹的角宽度：
rad m
m a 330102105.05.022-?=??==
?μμλθ （2）中央明纹的线宽度：
mm m f x 2102300=?=?≈?-θ
（3）第一级暗纹与第二级暗纹之间的距离
mm m a
a f x 1)101102(1)2(
3321=?-??=-≈?--λ
λ （4）由明纹公式
2
)
12(sin λθ+=k a 以及明纹坐标
θθsin f ftg x ≈=
求得该条纹级次
32
1
=-=
f ax k λ （5）当k =3时，衍射光中的最大光程差为
2
72)
12(sin λλθ?=+=k a 因此，狭缝处波阵面可分成7个半波带。
19-16 白光垂直入射到每厘米有4000条缝的光栅上，问（1）用此光栅能产生多少级完整光谱？（2）可产生多少级不重叠光谱？
解 光栅常数m cm d 6
105.24000/1-?==
（1）完整光谱系指同一级次的所有波长光主极大都出现。由于紫光波长短，出现级次多，红光光波长长，出现级次少，故应以红光波长来计算完整光谱的级次。
d k d R <=λθsin
28.310
6.7105.2/7
6
=??=<--R d k λ 故可以看见3级完整的光谱。
（2）不重叠的光谱要求某级次红光的衍射角不大于高一级次紫光的衍射角。因此有
P R k k λλ)1(+≤
故
1.1=-≤
P
R P k λλλ
因此只能看见1级不重叠光谱。
19-17 用波长为5900?的平行单色光照射每厘米有5000条刻痕的衍射光栅。（1）当垂直入射时；(2)当入射光与光栅平面的法线方向成30°入射时。求所观察到条纹的最高级次？ 解 光栅常数为
m b a 62
1025000
101)(--?=?=+
（1）当入射光垂直入射时，有
)(sin )(b a k b a +<=+λθ
故
39.310
9.5102)(7
6=??=+<--λb a k 因此可以看见条纹的最高级次为3级。
（2）当平行光以φ入射时，0级条纹在和入射光线平行的透镜副光轴方向，级次最大的明条纹对应的衍射光和入射光线在光栅平面法线的同侧，此时有光栅方程
λφθk b a =++)sin )(sin (
当θ=90°时，有
08.510
9.5)5.01(102)30sin 1)(()sin )(sin (7
6
=?+??=++=
++=--λ
λφθ b a b a k 此时可以看见条纹的最高级次为5。
第11章 稳恒磁场 习 题 一 选择题 11-1 边长为l 的正方形线圈，分别用图11-1中所示的两种方式通以电流I （其中ab 、cd 与正方形共面），在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感应强度的大小分别为：[ ] （A ）10B =，20B = （B ）10B = ，02I B l π= （C ）01I B l π= ，20B = （D ）01I B l π= ，02I B l π= 答案：C 解析：有限长直导线在空间激发的磁感应强度大小为012(cos cos )4I B d μθθπ= -，并结合右手螺旋定则判断磁感应强度方向，按照磁场的叠加原理，可计 算 01I B l π= ，20B =。故正确答案为（C ）。 11-2 两个载有相等电流I 的半径为R 的圆线圈一个处于水平位置，一个处于竖直位置，两个线圈的圆心重合，如图11-2所示，则在圆心O 处的磁感应强度大小为多少? [ ] （A ）0 （B ）R I 2/0μ （C ）R I 2/20μ （D ）R I /0μ 答案：C 解析：圆线圈在圆心处的磁感应强度大小为120/2B B I R μ==，按照右手螺旋定 习题11-1图 习题11-2图
则判断知1B 和2B 的方向相互垂直，依照磁场的矢量叠加原理，计算可得圆心O 处的磁感应强度大小为0/2B I R =。 11-3 如图11-3所示，在均匀磁场B 中，有一个半径为R 的半球面S ，S 边线所在平面的单位法线矢量n 与磁感应强度B 的夹角为α，则通过该半球面的磁通量的大小为[ ] （A ）B R 2π （B ）B R 22π （C ）2cos R B πα （D ）2sin R B πα 答案：C 解析：通过半球面的磁感应线线必通过底面，因此2cos m B S R B παΦ=?= 。故正 确答案为（C ）。 11-4 如图11-4所示，在无限长载流直导线附近作一球形闭合曲面S ，当曲面S 向长直导线靠近时，穿过曲面S 的磁通量Φ B 将如何变化？[ ] （ A ）Φ增大， B 也增大 （B ）Φ不变，B 也不变 （ C ）Φ增大，B 不变 （ D ）Φ不变，B 增大 答案：D 解析：根据磁场的高斯定理0S BdS Φ==? ，通过闭合曲面S 的磁感应强度始终为0，保持不变。无限长载流直导线在空间中激发的磁感应强度大小为02I B d μπ= ，曲面S 靠近长直导线时，距离d 减小，从而B 增大。故正确答案为（D ）。 11-5下列说法正确的是[ ] (A) 闭合回路上各点磁感应强度都为零时，回路内一定没有电流穿过 (B) 闭合回路上各点磁感应强度都为零时，回路内穿过电流的代数和必定为零 (C) 磁感应强度沿闭合回路的积分为零时，回路上各点的磁感应强度必定为零 (D) 磁感应强度沿闭合回路的积分不为零时，回路上任意一点的磁感应强度 I 习题11-4图 习题11-3图
2003—2004学年度第2学期期末考试试卷（A 卷） 《A 卷参考解答与评分标准》 一 填空题：（18分） 1． 10V 2.（变化的磁场能激发涡旋电场），（变化的电场能激发涡旋磁场）. 3. 5， 4. 2， 5. 3 8 6. 293K ，9887nm . 二 选择题：（15分） 1. C 2. D 3. A 4. B 5. A . 三、【解】(1) 如图所示，内球带电Q ，外球壳内表面带电Q -. 选取半径为r （12R r R <<）的同心球面S ，则根据高斯定理有 2() 0d 4πS Q r E ε?==? E S 于是，电场强度 204πQ E r ε= (2) 内导体球与外导体球壳间的电势差 22 2 1 1 1 2200 01211d 4π4π4πR R R AB R R R Q Q dr Q U dr r r R R εεε?? =?=?==- ????? ? r E (3) 电容 12 001221114π/4πAB R R Q C U R R R R εε??= =-= ?-?? 四、【解】 在导体薄板上宽为dx 的细条，通过它的电流为 I dI dx b = 在p 点产生的磁感应强度的大小为 02dI dB x μπ= 方向垂直纸面向外. 电流I 在p 点产生的总磁感应强度的大小为 22000ln 2222b b b b dI I I dx B x b x b μμμπππ===? ? 总磁感应强度方向垂直纸面向外. 五、【解法一】 设x vt ＝, 回路的法线方向为竖直向上( 即回路的绕行方向为逆时
针方向)， 则 21 d cos602B S Blx klvt Φ=?=?= ? ∴ d d klvt t εΦ =- =- 0ac ε < ，电动势方向与回路绕行方向相反，即沿顺时针方向（abcd 方向）． 【解法二】 动生电动势 1 cos602 Blv klvt ε?动生＝＝ 感生电动势 d 111 d [cos60]d 222d d dB B S Blx lx lxk klvt t dt dt dt εΦ=- =?=--?===?感生－ klvt εεε==感生动生＋ 电动势ε的方向沿顺时针方向（即abcd 方向）。 六、【解】 1. 已知波方程 10.06cos(4.0)y t x ππ=- 与标准波方程 2cos(2) y A t x π πνλ =比较得 , 2.02, 4/Z H m u m s νλνλ==== 2. 当212(21)0x k ππΦ-Φ==+合时，A ＝ 于是，波节位置 21 0.52k x k m += =+ 0,1,2, k =±± 3. 当 21222x k A ππΦ-Φ==合时，A ＝ 于是，波腹位置 x k m = 0,1,2, k =±± ( 或由驻波方程 120.12cos()cos(4)y y y x t m ππ=+= 有 (21) 00.52 x k A x k m π π=+?=+合＝ 0,1,2, k =±± 20.122 x k A m x k m π π=?=合＝, 0,1,2, k =±± )
习题八 8-1 电量都是q的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系? 解: 如题8-1图示 (1) 以A处点电荷为研究对象，由力平衡知：q'为负电荷 2 2 2 0) 3 3 ( π4 1 30 cos π4 1 2 a q q a q' = ? ε ε 解得q q 3 3 - =' (2)与三角形边长无关． 题8-1图题8-2图 8-7 一个半径为R的均匀带电半圆环，电荷线密度为λ,求环心处O点的场强． 解: 如8-7图在圆上取? Rd dl= 题8-7图 ? λ λd d d R l q= =，它在O点产生场强大小为
2 0π4d d R R E ε? λ= 方向沿半径向外 则 ??ελ ?d sin π4sin d d 0R E E x = = ??ελ ?πd cos π4)cos(d d 0R E E y -= -= 积分R R E x 000 π2d sin π4ελ ??ελπ == ? 0d cos π400 =-=? ??ελ π R E y ∴ R E E x 0π2ελ = =，方向沿x 轴正向． 8-11 半径为1R 和2R (2R ＞1R )的两无限长同轴圆柱面，单位长度上分别带有电量λ和-λ,试求:(1)r ＜1R ；(2) 1R ＜r ＜2R ；(3) r ＞2R 处各点的场强． 解: 高斯定理0 d ε∑? = ?q S E s 取同轴圆柱形高斯面，侧面积rl S π2= 则 rl E S E S π2d =?? 对(1) 1R r < 0,0==∑E q (2) 21R r R << λl q =∑ ∴ r E 0π2ελ = 沿径向向外
1．如图所示，质量为m 的物体由劲度系数为k1 和k2 的 两个轻弹簧连接在水平光滑导轨上作微小振动，则该系统的振动频率为 (A) m k k 2 12+=π ν. (B) m k k 2 121+= π ν (C) 2 12 121k mk k k += πν . (D) ) (21212 1k k m k k += π ν. 2．下列函数f (x , t )可表示弹性介质中的一维波动，式中A 、a 和b 是正的常量．其 中哪个函数表示沿x 轴负向传播的行波？ (A) f (x ,t ) = A cos(ax + bt ) ． (B) f (x ,t ) = A cos(ax ? bt ) ． (C) f (x ,t ) = A cos ax ? cos bt ． (D) f (x ,t ) = A sin ax ?sin bt ． 3． 两个相干波源的位相相同，它们发出的波叠加后，在下列哪条线上总是加强的？ （A ）以两波源为焦点的任意一条椭圆上； （B ）以两波源连线为直径的圆周上； （C ）两波源连线的垂直平分线上； （D ）以两波源为焦点的任意一条双曲线上。 4．一平面简谐波在弹性媒质中传播时，某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处，则它的能量是 (A) 动能为零，势能最大． (B) 动能为零，势能为零． (C) 动能最大，势能最大． (D) 动能最大，势能为零． 5．S 1 和S 2 是波长均为λ 的两个相干波的波源，相距 3λ/4，S 1 的相位比S 2 超前π 21 ．若两波单独传播时， 在过S 1 和S 2 的直线上各点的强度相同，不随距离变化，且两波的强度都是I 0，则在S 1、S 2 连线上S 1 外侧和S 2 外侧各点，合成波的强度分别是 (A) 4I 0，4I 0． (B) 0，0．(C) 0，4I 0 ． (D) 4I 0，0． 6．在驻波中，两个相邻波节间各质点的振动 (A) 振幅相同，相位相同． (B) 振幅不同，相位相同． (C) 振幅相同，相位不同． (D) 振幅不同，相位不同． 7． 沿着相反方向传播的两列相干波，其表达式为 )/(2cos 1λνπx t A y -=和 )/(2cos 2λνπx t A y +=在叠加后形成的驻波 中，各处简谐振动的振幅是 (A) A ． (B) 2A ． (C) | )/2cos(2|λπx A ． (D) )/2cos(2λπx A 8．如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上．当 平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时，可以观察 到这些环状干涉条纹 (A) 向右平移． (B) 向中心收缩． (C) 向外扩张． (D) 静止不动．(E) 向左平移． 9．在迈克耳孙干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n 的透明介质薄膜后， 测出两束光的光程差的改变量为一个波长λ，则薄膜的厚度是 (A)2λ． (B) n 2λ ． (C) n λ ． (D) )1(2-n λ ． 10．一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射 光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5 倍，那么入射光束中 自然光与线偏振光的光强比值为 (A) 1 / 2． (B) 1 / 3． (C) 1 / 4． (D) 1 / 5． 二、填空题（每个空格2 分，共22 分） 1．一竖直悬挂的弹簧振子，自然平衡时弹簧的伸长量为x 0，此振子自由振动的 周期T = _____________． 2．一简谐振子的振动曲线如图所示，则以余 弦函数表示的振动方程为___________________． 3．若两个同方向不同频率的谐振动的表达式分别为 t A x π100cos 1=和t A x π102cos 2=，则合振 动的拍频为________ 。 4．两个同方向同频率的简谐振动，其合振动的振幅为0.2m ，合振动的位相与第一个简谐振动的位相差为π/6，若第一个简谐振动的振幅为3?10-1m ，则第二个简谐振动的振幅为_______ m ，第一、二两个简谐振动的位相差为______ 。 5．在单缝夫琅和费衍射中，若单缝两边缘点A 、B 发出的单色平行光到空间某点P 的光程差为1.5λ，则A 、 B 间 可分为____个半波带，P 点处为_____（填明或暗）条
n 3 电机学院 200_5_–200_6_学年第_二_学期 《大学物理 》课程期末考试试卷 1 2006.7 开课学院： ，专业： 考试形式：闭卷，所需时间 90 分钟 考生： 学号： 班级 任课教师 一、填充題（共30分，每空格2分） 1.一质点沿x 轴作直线运动，其运动方程为()3262x t t m =-，则质点在运动开始后4s 位移的大小为___________，在该时间所通过的路程为_____________。 2.如图所示，一根细绳的一端固定， 另一端系一小球，绳长0.9L m =，现将小球拉到水平位置OA 后自由释放，小球沿圆弧落至C 点时，30OC OA θ=o 与成，则 小球在C 点时的速率为____________， 切向加速度大小为__________， 法向加速度大小为____________。(210g m s =)。 3.一个质点同时参与两个在同一直线上的简谐振动，其振动的表达式分别为： 215 5.010cos(5t )6x p p -=?m 、211 3.010cos(5t )6 x p p -=?m 。则其合振动的频率 为_____________，振幅为 ，初相为 。 4、如图所示，用白光垂直照射厚度400d nm =的薄膜，为 2 1.40n =, 且12n n n >>3，则反射光中 nm ，
波长的可见光得到加强，透射光中 nm 和___________ nm 可见光得到加强。 5.频率为100Hz ，传播速度为s m 300的平面波，波 长为___________，波线上两点振动的相差为3 π ，则此两点相距 ___m 。 6. 一束自然光从空气中入射到折射率为1.4的液体上，反射光是全偏振光，则此光束射角等于______________，折射角等于______________。 二、选择題（共18分，每小题3分） 1.一质点运动时，0=n a ，t a c =（c 是不为零的常量），此质点作（ ）。 （A ）匀速直线运动；（B ）匀速曲线运动； （C ） 匀变速直线运动； （D ）不能确定 2.质量为1m kg =的质点，在平面运动、其运动方程为x=3t ，315t y -=（SI 制），则在t=2s 时，所受合外力为（ ） (A) 7j ? ； (B) j ?12- ； (C) j ?6- ； (D) j i ? ?+6 3.弹簧振子做简谐振动，当其偏离平衡位置的位移大小为振幅的4 1 时，其动能为振动 总能量的？（ ） （A ） 916 （B ）1116 （C ）1316 （D ）1516 4. 在单缝夫琅和费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射到单缝上，对应于衍 射角为300的方向上，若单逢处波面可分成3个半波带，则缝宽度a 等于（ ） (A.) λ (B) 1.5λ (C) 2λ (D) 3λ 5. 一质量为M 的平板车以速率v 在水平方向滑行，质量为m 的物体从h 高处直落到车子里，两者合在一起后的运动速率是（ ） (A.) M M m v + (B). (C). (D).v
第三军医大学2011-2012学年二学期 课程考试试卷答案(C 卷) 课程名称：大学物理 考试时间：120分钟 年级：xxx 级 专业： xxx 答案部分，（卷面共有26题，100分,各大题标有题量和总分） 一、选择题（每题2分，共20分，共10小题） 1．C 2．C 3．C 4．D 5．B 6．C 7．D 8．C 9．A 10．B 二、填空题（每题2分，共20分，共10小题） 1．m k d 2 2．20kx ；2021 kx -；2021kx 3．一个均匀带电的球壳产生的电场 4．θ cos mg ． 5．θcot g ． 6．2s rad 8.0-?=β 1s rad 8.0-?=ω 2s m 51.0-?='a 7．GMR m 8．v v v v ≠=? ?, 9．1P 和2P 两点的位置．10．j i ??22+- 三、计算题（每题10分，共60分，共6小题） 1． (a) m /s;kg 56.111.0?+-j i ρρ (b) N 31222j i ρρ+- . 2． (a) Yes, there is no torque; (b) 202202/])([mu mbu C C ++ 3．(a)m/s 14 (b) 1470 N 4．解 设该圆柱面的横截面的半径为R ，借助于无限长均匀带电直线在距离r 处的场强公式，即r E 0π2ελ=，可推出带电圆柱面上宽度为θd d R l =的无限长均匀带电直线在圆柱
2 轴线上任意点产生的场强为 =E ρd r 0π2ε λ-0R ρ=000π2d cos R R R ρεθθσ- =θθθεθσ)d sin (cos π2cos 0 0j i ρρ+-. 式中用到宽度为dl 的无限长均匀带电直线的电荷线密度θθσσλd cos d 0R l ==，0R ρ为从 原点O 点到无限长带电直线垂直距离方向上的单位矢量，i ρ，j ρ为X ,Y 方向的单位矢量。 因此，圆柱轴线Z 上的总场强为柱面上所有带电直线产生E ρd 的矢量和，即 ??+-==Q j i E E πθθθεθσ2000)d sin (cos π2cos d ρρρρ=i 002εσ- 方向沿X 轴负方向 5．解 设邮件在隧道P 点，如图所示，其在距离地心为r 处所受到的万有引力为 23π34r m r G f ??-=ρ r m G )π34 (ρ-= 式中的负号表示f ρ与r ρ的方向相反，m 为邮件的质量。根据牛顿运动定律，得 22d )π34(dt r m r m G =-ρ
大学物理学下册 吴柳 第12章 12.1 一个封闭的立方体形的容器,内部空间被一导热的、不漏气的、可移动的隔板分为两部分,开始其内为真空,隔板位于容器的正中间(即隔板两侧的长度都为l 0),如图12-30所示.当两侧各充以p 1,T 1与 p 2,T 2的相同气体后, 长度之比是多少)? 解: 活塞两侧气体的始末状态满足各自的理想气体状态方程 左侧: T pV T V p 111= 得, T pT V p V 1 11= 右侧: T pV T V p 222= 得, T pT V p V 2 22= 122121T p T p V V = 即隔板两侧的长度之比 1 22121T p T p l l = 12.2 已知容器内有某种理想气体,其温度和压强分别为T =273K,p =1.0×10-2 atm ,密度32kg/m 1024.1-?=ρ.求该气体的摩尔质量. 解: nkT p = (1) nm =ρ (2) A mN M = (3) 由以上三式联立得: 1235 2232028.010022.610 013.1100.12731038.11024.1----?=?????????==mol kg N p kT M A ρ 12.3 可用下述方法测定气体的摩尔质量:容积为V 的容器内装满被试验的气体,测出其压力为p 1,温度为T ,并测出容器连同气体的质量为M 1,然后除去一部分气体,使其压力降为p 2,温度不变,容器连同气体的质量为M 2,试求该气体的摩尔质量. 解： () V V -2 2p T )(21M M - V 1p T 1M V 2p T 2M 221V p V p = (1) ( )()RT M M M V V p 21 22-=- (2)
《大学物理（下）》期末考试（A 卷） 一、选择题(共27分) 1. (本题3分) 距一根载有电流为3×104 A 的电线1 m 处的磁感强度的大小为 (A) 3×10-5 T ． (B) 6×10-3 T ． (C) 1.9×10-2T ． (D) 0.6 T ． (已知真空的磁导率μ0 =4π×10-7 T ·m/A) ［ ］ 2. (本题3分) 一电子以速度v 垂直地进入磁感强度为B 的均匀磁场中，此电子在磁场中运动轨道所围的面积内的磁通量将 (A) 正比于B ，反比于v 2． (B) 反比于B ，正比于v 2． (C) 正比于B ，反比于v ． (D) 反比于B ，反比于v ． ［ ］ 3. (本题3分) 有一矩形线圈AOCD ，通以如图示方向的电流I ，将它置于均匀磁场B 中，B 的方向与x 轴正方向一致，线圈平面与x 轴之间的夹角为α，α < 90°．若AO 边在y 轴上，且线圈可绕y 轴自由转动，则线圈将 (A) 转动使α 角减小． (B) 转动使α角增大． (C) 不会发生转动． (D) 如何转动尚不能判定． ［ ］ 4. (本题3分) 如图所示，M 、N 为水平面内两根平行金属导轨，ab 与cd 为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线．外磁场垂直水平面向上．当外力使 ab 向右平移时，cd (A) 不动． (B) 转动． (C) 向左移动． (D) 向右移动．［ ］ 5. (本题3分) 如图，长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度v 移动，直导线ab 中的电动势为 (A) Bl v ． (B) Bl v sin α． (C) Bl v cos α． (D) 0． ［ ］ 6. (本题3分) 已知一螺绕环的自感系数为L ．若将该螺绕环锯成两个半环式的螺线管，则两个半环螺线管的自感系数 c a b d N M B
1某质点的运动学方程x=6+3t-5t 3 ，则该质点作 （ D ） （A ）匀加速直线运动，加速度为正值 （B ）匀加速直线运动，加速度为负值 （C ）变加速直线运动，加速度为正值 （D ）变加速直线运动，加速度为负值 2一作直线运动的物体，其速度x v 与时间t 的关系曲线如图示。设21t t →时间合力作功为 A 1，32t t →时间合力作功为A 2，43t t → 3 C ） （A ）01?A ，02?A ，03?A （B ）01?A ，02?A ， 03?A （C ）01=A ，02?A ，03?A （D ）01=A ，02?A ，03?A 3 关于静摩擦力作功，指出下述正确者（ C ） （A ）物体相互作用时，在任何情况下，每个静摩擦力都不作功。 （B ）受静摩擦力作用的物体必定静止。 （C ）彼此以静摩擦力作用的两个物体处于相对静止状态，所以两个静摩擦力作功之和等于 零。 4 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，经过时间T 转动一圈，那么在2T 的时间，其平均 速度的大小和平均速率分别为（B ） （A ） ， （B ） 0， （C ）0， 0 （D ） T R π2， 0 5、质点在恒力F 作用下由静止开始作直线运动。已知在时间1t ?，速率由0增加到υ；在2t ?， 由υ增加到υ2。设该力在1t ?，冲量大小为1I ，所作的功为1A ；在2t ?，冲量大小为2I ， 所作的功为2A ，则（ D ） A ．2121;I I A A <= B. 2121;I I A A >= C. 2121;I I A A => D. 2121;I I A A =< 6如图示两个质量分别为B A m m 和的物体A 和B 一起在水平面上沿x 轴正向作匀减速直线 运动，加速度大小为a ，A 与B 间的最大静摩擦系数为μ，则A 作用于B 的静摩擦力F 的 大小和方向分别为（D ） 轴正向相反与、轴正向相同 与、轴正向相同 与、轴正向相反 与、x a m D x a m x g m x g m B B B B ,,C ,B ,A μμT R π2T R π2T R π2t
习题9 9.1选择题 (1)正方形的两对角线处各放置电荷Q，另两对角线各放置电荷q，若Q所受到合力为零， 则Q与q的关系为：（） （A）Q=-23/2q (B) Q=23/2q (C) Q=-2q (D) Q=2q [答案：A] (2)下面说法正确的是：（） （A）若高斯面上的电场强度处处为零，则该面内必定没有净电荷； （B）若高斯面内没有电荷，则该面上的电场强度必定处处为零； （C）若高斯面上的电场强度处处不为零，则该面内必定有电荷； （D）若高斯面内有电荷，则该面上的电场强度必定处处不为零。 [答案：A] (3)一半径为R的导体球表面的面点荷密度为σ，则在距球面R处的电场强度（） （A）σ/ε0 （B）σ/2ε0 （C）σ/4ε0 （D）σ/8ε0 [答案：C] (4)在电场中的导体内部的（） （A）电场和电势均为零；（B）电场不为零，电势均为零； （C）电势和表面电势相等；（D）电势低于表面电势。 [答案：C] 9.2填空题 (1)在静电场中，电势梯度不变的区域，电场强度必定为。 [答案：零] (2)一个点电荷q放在立方体中心，则穿过某一表面的电通量为，若将点电荷由中 心向外移动至无限远，则总通量将。 [答案：q/6ε0, 将为零] (3)电介质在电容器中作用（a）——（b）——。 [答案：(a)提高电容器的容量;(b) 延长电容器的使用寿命] (4)电量Q均匀分布在半径为R的球体内，则球内球外的静电能之比。 [答案：1：5] 9.3 电量都是q的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系? 解: 如题9.3图示 (1) 以A处点电荷为研究对象，由力平衡知：q 为负电荷
质 点 运 动 学 选择题 [ ]1、某质点作直线运动的运动学方程为x ＝6+3t -5t 3 (SI)，则点作 A 、匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． B 、匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． C 、变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． D 、变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． [ ]2、某物体的运动规律为2v dv k t dt =-，式中的k 为大于零的常量．当0=t 时，初速v 0，则速度v 与时间t 的函数关系是 A 、0221v kt v += B 、022 1v kt v +-= C 、02211v kt v +=, D 、02211v kt v +-= [ ]3、质点作半径为R 的变速圆周运动时的加速度大小为(v 表示任一时刻 质点的速率) A 、dt dv B 、R v 2 C 、R v dt dv 2+ D 、 242)(R v dt dv + [ ]4、关于曲线运动叙述错误的是 A 、有圆周运动的加速度都指向圆心 B 、圆周运动的速率和角速度之间的关系是ωr v = C 、质点作曲线运动时，某点的速度方向就是沿该点曲线的切线方向 D 、速度的方向一定与运动轨迹相切 [ ]5、以r 表示质点的位失， ?S 表示在?t 的时间内所通过的路程，质点在?t 时间内平均速度的大小为 A 、t S ??; B 、t r ?? C 、t r ?? ; D 、t r ?? 填空题 6、已知质点的运动方程为26(34)r t i t j =++ (SI)，则该质点的轨道方程 为 ；s t 4=时速度的大小 ；方向 。 7、在xy 平面内有一运动质点，其运动学方程为：j t i t r 5sin 105cos 10+=（SI ）， 则t 时刻其速度=v ；其切向加速度的大小t a ；该质 点运动的轨迹是 。 8、在x 轴上作变加速直线运动的质点,已知其初速度为v 0，初始位置为x 0加速度为a=C t 2 (其中C 为常量),则其速度与时间的关系v= ， 运动
第9章 静电场 习 题 一 选择题 9-1 两个带有电量为2q 等量异号电荷，形状相同的金属小球A 和B 相互作用力为f ，它们之间的距离R 远大于小球本身的直径，现在用一个带有绝缘柄的原来不带电的相同的金属小球C 去和小球A 接触，再和B 接触，然后移去，则球A 和球B 之间的作用力变为[ ] (A) 4f (B) 8f (C) 38f (D) 16 f 答案：B 解析：经过碰撞后，球A 、B 带电量为2q ，根据库伦定律12204q q F r πε=，可知球A 、B 间的作用力变为 8 f 。 9-2关于电场强度定义式/F E =0q ，下列说法中哪个是正确的？[ ] (A) 电场场强E 的大小与试验电荷0q 的大小成反比 (B) 对场中某点，试验电荷受力F 与0q 的比值不因0q 而变 (C) 试验电荷受力F 的方向就是电场强度E 的方向 (D) 若场中某点不放试验电荷0q ，则0=F ，从而0=E 答案：B 解析：根据电场强度的定义，E 的大小与试验电荷无关，方向为试验电荷为正电荷时的受力方向。因而正确答案（B ） 9-3 如图9-3所示，任一闭合曲面S 内有一点电荷q ，O 为S 面上任一点，若将q 由闭合曲面内的P 点移到T 点，且 OP =OT ，那么[ ] (A) 穿过S 面的电场强度通量改变，O 点的场强大小不变 (B) 穿过S 面的电场强度通量改变，O 点的场强大小改变 习题9-3图
(C) 穿过S 面的电场强度通量不变，O 点的场强大小改变 (D) 穿过S 面的电场强度通量不变，O 点的场强大小不变 答案：D 解析：根据高斯定理，穿过闭合曲面的电场强度通量正比于面内电荷量的代数和，曲面S 内电荷量没变，因而电场强度通量不变。O 点电场强度大小与所有电荷有关，由点电荷电场强度大小的计算公式2 04q E r πε= ，移动电荷后，由于OP =OT ， 即r 没有变化，q 没有变化，因而电场强度大小不变。因而正确答案（D ） 9-4 在边长为a 的正立方体中心有一个电量为q 的点电荷，则通过该立方体任一面的电场强度通量为 [ ] (A) q /ε0 (B) q /2ε0 (C) q /4ε0 (D) q /6ε0 答案：D 解析：根据电场的高斯定理，通过该立方体的电场强度通量为q /ε0，并且电荷位于正立方体中心，因此通过立方体六个面的电场强度通量大小相等。因而通过该立方体任一面的电场强度通量为q /6ε0，答案（D ） 9-5 在静电场中，高斯定理告诉我们[ ] (A) 高斯面内不包围电荷，则面上各点E 的量值处处为零 (B) 高斯面上各点的E 只与面内电荷有关，但与面内电荷分布无关 (C) 穿过高斯面的E 通量，仅与面内电荷有关，而与面内电荷分布无关 (D) 穿过高斯面的E 通量为零，则面上各点的E 必为零 答案：C 解析：高斯定理表明通过闭合曲面的电场强度通量正比于曲面内部电荷量的代数和，与面内电荷分布无关；电场强度E 为矢量，却与空间中所有电荷大小与分布均有关。故答案（C ） 9-6 两个均匀带电的同心球面，半径分别为R 1、R 2(R 1 大学物理A1期中考试试卷 一. 判断题：下列每小题的表述为正确或错误, 正确的标记“T ”，错误的标记“F ”。每小题3分，共计24分 1. 速度为零的物体其加速度也一定为零。 【 】 2. 做圆周运动的质点，其切向加速度可能不变，但法向加速度一定改变。 【 】 3. 一个物体的动量改变时，它的动能也一定改变。 【 】 4. 质点系总动能的改变与系统的内力无关。 【 】 5. 某质点在保守力的作用下沿闭合路径运动一周，则该保守力所作的功为零。【 】 6. 如果刚体所受合外力为零，则其所受的合外力矩也一定为零。 【 】 7. 作用力与反作用力做功的代数和恒为零。 【 】 8. 牛顿定律只适用于惯性系，不适用于非惯性系。 【 】 二. 选择题：下列每小题中, 只有一个选项符合题目要求。 将你的选项所对应的英文字母填写在括号中。 每小题4分，共计24分。 1． 质点作曲线运动，r 表示位置矢量，v 表示速度，a 表示加速度，s 表示路程，t a 表示切向加速的大小，下面哪个选项是正确的 【 】 A. d d v a t = B. dr d v t = C. d d s v t = D. t d v a dt = 2. 一段路面水平的公路，转弯处轨道半径为R ，已知汽车轮胎与路面间的摩擦系数为μ，要使汽车不发生侧向打滑，则汽车在该处转弯时行驶的速率 【 】 A. C. 由汽车的质量m 决定. 3. 在高台上分别沿45仰角、水平方向、45俯角射出三颗同样初速度的炮弹，忽略空 气阻力，则它们落地时的速度 【 】 A. 大小不同，方向相同. B. 大小相同，方向不同. C. 大小、方向均相同. D. 大小、方向均不同. 4. 质量为m 的质点，以恒定的速率v 沿图2所示的等边 三角形ABCA 的方向运动一周，则B 处作用于质点的 冲量的大小和方向是 【 】 A. I mv =，方向水平相左. B. I mv =，方向水平相右. C. I =，方向竖直向上. D. I =，方向竖直向下. 5. 有两个高度相同、质量相等，但倾角不同的斜面放在光滑的水平面上，斜面也是光滑 的。有两个一样木块分别从这两个斜面的顶点由静止开始下滑，则 【 】 A. 两木块到达斜面底端时的动量相等. B. 两木块到达斜面底端时的动能相等. C. 木块和斜面组成的系统水平方向的动量守恒. D. 木块和斜面及地球组成的系统，机械能不守恒. 6. 两个质量和厚度均相同的均质圆盘A 和B ，密度分别为A ρ和B ρ，且A B ρρ>，若两 盘对通过圆盘中心垂直盘面转轴的转动惯量分别为A J 和B J ，则 【 】 A. A B J J <. B. A B J J >. C. A B J J =. D. 不能确定. 三. 计算题：要求写出必要的解题步骤, 只写结果的不给分。共计52分。 1. (15分)物体在介质中的运动方程为3x ct =，其中c 为常量。设介质中物体所受的阻力 正比于速度的平方：2f kv =-，试求物体由0x =运动到x l =时，阻力所作的功。 2004级《大学物理(上)》期末考试试卷 （A 卷） 答案写在答题纸上，答案写在答题纸上，答案写在答题纸上，答案写在答题纸上，答案写在答题纸上 一、选择题（36分，每题3分）： 1．某质点作直线运动的运动学方程为x ＝3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作 (A) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． (B) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． (C) 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． (D) 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． ［ ］ 2．质量为m 的平板A ，用竖立的弹簧支持而处在水平位置，如图．从平台上投掷一个质量也是m 的球B ，球的初速为v ，沿水平方向．球由于重力作用下落，与平板发生完全弹性碰撞。假定平板是光滑的．则与平板碰撞后球的运动方向应为 (A) A 0方向． (B) A 1方向． (C) A 2方向． (D) A 3方向． ［ ］ 3．刚体角动量守恒的充分而必要的条件是 (A) 刚体不受外力矩的作用． (B) 刚体所受合外力矩为零． (B) 刚体所受的合外力和合外力矩均为零． (D) 刚体的转动惯量和角速度均保持不变． [ ] 4．一弹簧振子作简谐振动，当位移为振幅的一半时，其动能为总能量的 ［ ］ (A)1/4. (B)1/2. (C)2/1. (D) 3/4. (E)2/3 5．一横波沿绳子传播时, 波的表达式为 )104cos(05.0t x y π-π= (SI)，则 (A) 其波长为0.5 m ． (B) 波速为5 m/s ． (C) 波速为25 m/s ． (D) 频率为2 Hz ． ［ ］ 6．沿着相反方向传播的两列相干波，其表达式为： )/(2cos 1λνx t A y -π= 和 )/(2c o s 2λνx t A y +π=． 在叠加后形成的驻波中，各处简谐振动的振幅是 ： ［ ］ (A) A ． (B) 2A ． (C) )/2cos(2λx A π． (D) |)/2cos(2|λx A π． 1 2 3 《大学物理（一）》综合复习资料 一．选择题 1． 某人骑自行车以速率V 向正西方行驶，遇到由北向南刮的风（设风速大小也为V ），则他感到风是从 （A ）东北方向吹来．（B ）东南方向吹来．（C ）西北方向吹来．（D ）西南方向吹来． [ ] 2．一质点在平面上运动，已知质点位置矢量的表示式为j bt i at r 2 2 +=（其中a 、b 为常量）则该质点作 （A ）匀速直线运动．（B ）变速直线运动．（C ）抛物线运动．（D ）一般曲线运动． [ ] 3．一轻绳绕在有水平轮的定滑轮上，滑轮质量为m ，绳下端挂一物体．物体所受重力为P ，滑轮的角加速度为β．若将物体去掉而以与P 相等的力直接向下拉绳子，滑轮的角加速度β将 （A ）不变．（B ）变小．（C ）变大．（D ）无法判断． 4． 质点系的内力可以改变 （A ）系统的总质量．（B ）系统的总动量．（C ）系统的总动能．（D ）系统的总动量． 5．一弹簧振子作简谐振动，当位移为振幅的一半时，其动能为总能量的 （A ）1/2 .（B ）1/4.（C ）2/1.(D) 3/4.（E ）2/3. [ ] 6．一弹簧振子作简谐振动，总能量为E 1，如果简谐振动振幅增加为原来的两倍，重物的质量增为原来的四倍，则它的总能量E 1变为 （A ）4/1E .（B ） 2/1E ．（C ）12E .（D ）14E ． [ ] 7．在波长为λ的驻波中，两个相邻波腹之间的距离为 （A ）λ／4． （B ）λ/2．（C ） 3λ/4 . （D ）λ． [ ] 8．一平面简谐波沿x 轴负方向传播．已知x ＝b 处质点的振动方程为)cos(0φω+=t y ，波速为u ，则波动方程为： 习题八 8-1 电量都是q 的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系? 解: 如题8-1图示 (1) 以A 处点电荷为研究对象，由力平衡知：q '为负电荷 2 220)3 3(π4130cos π412a q q a q '=?εε 解得 q q 3 3- =' (2)与三角形边长无 关． 题8-1图 题8-2图 8-2 两小球的质量都是m ，都用长为l 的细绳挂在同一点，它们带有相同电量，静止时两线夹角为2θ ,如题8-2图所示．设小球的半径和线的质量都可以忽略不计， 求每个小球所带的 解: 如题8-2图示 ?? ? ?? ===220)sin 2(π41 sin cos θεθθl q F T mg T e 解得 θπεθtan 4sin 20mg l q = 8-3 根据点电荷场强公式2 04r q E πε= ，当被考察的场点距源点电荷很近(r →0)时，则场强 →∞，这是没有物理意义的，对此应如何理解 ? 解: 02 0π4r r q E ε= 仅对点电荷成立，当0→r 时，带电体不能再视为点电荷，再用上式求 场强是错误的，实际带电体有一定形状大小，考虑电荷在带电体上的分布求出的场强不会是无限大． 8-4 在真空中有A ，B 两平行板，相对距离为d ，板面积为S ，其带电量分别为+q 和-q ．则这两板之间有相互作用力f ，有人说f = 2 024d q πε,又有人说，因为f =qE ,S q E 0ε= ，所以f =S q 02 ε．试问这两种说法对吗?为什么? f 到底应等于多少 ? 解: 题中的两种说法均不对．第一种说法中把两带电板视为点电荷是不对的，第二种说法把合场强S q E 0ε= 看成是一个带电板在另一带电板处的场强也是不对的．正确解答应为一个板的电场为S q E 02ε=，另一板受它的作用力S q S q q f 02 022εε= =，这是两板间相互作用的电场力． 8-5 一电偶极子的电矩为l q p =，场点到偶极子中心O 点的距离为r ,矢量r 与l 的夹角为 θ,(见题8-5图)，且l r >>．试证P 点的场强E 在r 方向上的分量r E 和垂直于r 的分量θE 分别为 r E = 302cos r p πεθ, θE =3 04sin r p πεθ 证: 如题8-5所示，将p 分解为与r 平行的分量θsin p 和垂直于r 的分量θsin p ． ∵ l r >> ∴ 场点P 在r 方向场强分量 3 0π2cos r p E r εθ = 垂直于r 方向，即θ方向场强分量 3 00π4sin r p E εθ = n 3 上海电机学院 200_5_–200_6_学年第_二_学期 《大学物理 》课程期末考试试卷 1 2006.7 开课学院： ，专业： 考试形式：闭卷，所需时间 90 分钟 考生姓名： 学号： 班级 任课教师 一、填充題（共30分，每空格2分） 1.一质点沿x 轴作直线运动，其运动方程为32 62x t t m ，则质点在运动开始后4s 内位移的大小为___________，在该时间内所通过的路程为_____________。 2.如图所示，一根细绳的一端固定， 另一端系一小球，绳长0.9L m =，现将小球拉到水平位置OA 后自由释放，小球沿圆弧落至C 点时，30OC OA θ=与成，则小球在C 点时的速率为____________， 切向加速度大小为__________， 法向加速度大小为____________。(210g m s =)。 3.一个质点同时参与两个在同一直线上的简谐振动，其振动的表达式分别为： 21 55.010cos(5t )6x m 、211 3.010cos(5t )6 x m 。则其合振动的频率 为_____________，振幅为 ，初相为 。 4、如图所示，用白光垂直照射厚度400d nm 的薄膜， 若薄膜的折射率为 2 1.40n , 且1 2n n n 3，则反射光中 nm ， 波长的可见光得到加强，透射光中 nm 和___________ nm 可见光得到加强。 5.频率为100Hz ，传播速度为s m 300的平面波，波 长为___________，波线上两点振动的相差为3 π ，则此两点相距 ___m 。 6. 一束自然光从空气中入射到折射率为1.4的液体上，反射光是全偏振光，则此光束射角等于______________，折射角等于______________。 二、选择題（共18分，每小题3分） 1.一质点运动时，0=n a ，t a c （c 是不为零的常量） ，此质点作（ ）。 （A ）匀速直线运动；（B ）匀速曲线运动； （C ） 匀变速直线运动； （D ）不能 确定 2.质量为1m kg 的质点，在平面内运动、其运动方程为x=3t ，315t y -=（SI 制），则在t=2s 时，所受合外力为（ ） (A) 7j ； (B) j 12- ； (C) j 6- ； (D) j i +6 3.弹簧振子做简谐振动，当其偏离平衡位置的位移大小为振幅的4 1 时，其动能为振动 总能量的？（ ） （A ）916 （B ）1116 （C ）1316 （D ）1516 4. 在单缝夫琅和费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射到单缝上，对应于衍 射角为300的方向上，若单逢处波面可分成3个半波带，则缝宽度a 等于（ ） (A.) λ (B) 1.5λ (C) 2λ (D) 3λ 5. 一质量为M 的平板车以速率v 在水平方向滑行，质量为m 的物体从h 高处直落到 车子里，两者合在一起后的运动速率是（ ） (A.) M M m v + (B).M m 2v gh + (C). m 2gh (D).v 6. 一平面简谐波在弹性媒质中传播，媒质中的某质元从其平衡位置运动到最 大位移处的过程中（ ） (A) 它的动能转化为势能 (B) 它的势能转化为动能 (C) 它从相邻的媒质质元获得能量，其能量逐渐增加 (D)它从相邻的媒质质元传出能量，其能量逐渐减少 三、計算題(52分) 1、(12分)如图所示，路灯离地面高度为H ，一个身高为h 的人，在灯下水平路面上以匀速度 0v 步行，求他的头顶在地面上的影子移动的速度深大大学物理(上)期中考试试卷
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