电子科技大学大学物理杨宏春 刚体力学 杨宏春共44页文档

第11章 静电场【例题精选】例11-1 （见书上） 例11-2()22300(428qd qdR R d R πεππε-或），从O 点指向缺口中心点例11-3 D 例11-4 D 例11-5 B例11-6 0/2σε， 向右； 03/2σε， 向右； 0/2σε， 向左 例11-7 （见书上）【练习题】11-1 B 11-2 0/d λε，220(4)d R d λπε-，沿矢径OP11-3 0/Q ε，0205180Q Rπε和r11-4 B11-5 【解】（1）作与球体同心，半径r <R 的高斯球面S 1。

球体内电荷密度ρ随r 变化，因此，球面S 1内包含的电荷214()d ro Q r r r πρ=⎰。

已知的电荷体密度ρ(r ) =kr ，根据高斯定理：11d s o Q Φε=⋅=⎰E S ， 230144d rr o E r k r r ππε⋅=⎰，可求得球体内任意点的场强：24r o r E k ε=，r <R 。

（2）作与球体同心、半径r >R 的球面S 2，因R 外电荷为零，故S 2内的电荷Q 2=Q 总，根据高斯定理：1231d 44d Rrs oEr k r r Φππε=⋅=⋅=⎰⎰E S ，得球体外任意一点的场强：4204r R E k r ε=，r >R 。

11-6 0/(2)σε-，03/(2)σε11-7 【解】两同轴圆柱面带有等量异号电荷，则内外电荷线密度分别为λ和-λ。

电场分布具有轴对称性。

（1）建立半径1r R <的同轴高斯柱面，设高为h 。

高斯柱面内无电荷分布。

1d 20SE rh π⋅=⋅=⎰E S ，则，10E=（1r R <）（2）建立12R r R <<的同轴高斯柱面，设高为h 。

高斯柱面内包含电荷。

柱面的上下底面无电场分布，电场均匀分布在侧面。

20d 2Sh E rh λπε⋅=⋅=⎰E S ，则，202E rλπε=（12R r R <<） （3）建立半径2r R >的同轴高斯柱面，设高为h 。

论文：由一道物理题引起的思考班级：04级理学院物理一班姓名：张宏学号：PB04203097 杨维纮老师编写的《力学》第二版（中国科学技术大学出版社）第六章刚体力学中第33题如下镜框贴着墙立在有摩擦的钉子上，稍受扰动其即向下倾倒，当到达一定的角度ａ时，此镜框将跳离钉子，求ａ。

（提示：跳离钉子时，镜框对钉子的作用力为零。

）图如左所示做作业时同学们对这题很有争议，出现了几种完全不同的答案，为了搞清真相，我打算用实验来证明。

假设镜子在与墙成ａ角时脱离钉子，那么把转轴取为钉子，根据动量矩定理，有：M=IB其中为重力矩，I为转动惯量，B为角加速度.如图，在本题中，当镜框即将离开钉子时，M=mglsina/2I=ml2/3B=dw/dt=d2a/dt2因而有w=―――――――――――――――（★）其中l为镜框的宽度，w为镜框脱离瞬间的瞬时角速度。

可得下图：（侧面图）由于镜框脱离钉子后只受重力，所以脱离后，根据质心运动定理，质心将作斜下抛运动，忽略空缺阻力，则其水平方向速度始终是vcosa,由于脱离前的定点转动比较复杂，采用作差法可以不考虑此部分运动的影响。

另外，由于质心在斜下抛的过程中整个镜框还在围绕质心转动，所以落地时不一定水平，这样落地时地面将会给镜框一个力（如下图）。

这个力非常复杂，但可以采用有效的手段来避免。

具体实验方法如下：一、实验用具：可升降的架子，铁棒（等价于镜框）一支，装有沙子的木箱，秒表一个，直尺一把。

二、实验步骤：（1）将铁棒立在升降架上，轻推铁棒，让铁棒直接（在空中旋转90度）落入其下的装有沙子的木箱里，调整升降架高度，反复几次，直到铁棒可以水平的落到木箱里的沙子上，可以通过铁棒进入沙子的深度是否相等判断铁棒是否水平下落。

（每次铁棒下落前都应使木箱里的沙子上表面水平。

）（2）将铁棒立在升降架上，轻推铁棒，用秒表测量铁棒从开始运动到落入沙子的时间，用直尺测量铁棒下落点和落在沙子中的铁棒最近的水平距离，反复10次，计算出10组数据的平均时间T1和平均距离L1。

2003－2004学年第二学期物理实验试卷答案一、填空题（总分30分，每空1分）1、迈克尔逊干涉仪单方向旋转刻度轮进行测量是为了消除空程差；在实验中观测到的同心圆干涉条纹是等倾(非定域) 干涉条纹。

2、拉伸法测杨氏模量实验中用异号法减小系统误差；并用光杠杆（光放大）法放大金属丝的微小伸长量。

3、用望远镜、显微镜进行测量时，若视场中分划线（叉丝）不清晰时，应调节目镜焦距。

4、在超声速测定实验中，若环境温度为25.7ºC，而0ºC对应273.15K，则环境温度应表示为 298.9 K.5、用示波器测方波周期，测量一个周期占用4.8cm，而扫描周期旋钮指向0.5ms/div,则此方波周期为 2.4 ms.（0.5ms/div作为常量处理）6、霍尔效应实验中，螺线管轴线上的磁感应强度B的大小与励磁电流的大小成__线性（正比）关系。

7、在夫兰克－赫兹实验中，运动电子的能量等于或大于氩原子的临界能量时，它将与氩原子的电子发生非弹性碰撞，并使氩原子电子产生能级跃迁。

8、光电效应实验证明了光的量子(粒子) 性，而光干涉实验证明了光的_波动_性。

9、在全息照像实验中，应当将物光和参考光的光程差控制在几厘米以内，且其夹角应为 15～30 _度。

10、牛顿环和劈尖干涉实验的干涉条纹均是等厚干涉条纹。

11、在测薄透镜焦距实验中，使各光学元件的主光轴重合的操作称为共轴调节。

在此实验中使用左右逼近_法是为了减小对成像是否清楚的判断中出现的随机误差。

12、分光计对同一转角采用左右对称读数是为了消除转动轴与中心轴的__偏心_差。

用光栅测波长时，若各单色光条纹均清楚但只能看到一条黄光时，说明平行光管的狭缝开口过大。

13、压力传感器中的传感元件是电阻应变片。

压力传感器输出电压Uo与电源电压的关系为线性（正比）关系。

14、电势差计测量电动势的基本原理是补偿原理。

15、在音频信号光纤传输实验中。

发光二极管是将电信号转变为光信号的器件。

电子科技大学探究式小班教学课程介绍课程名称：大学物理开课学期：春季、秋季学期学时：64⨯2=128学时学分：4⨯2=8学分开课学院：物理电子学院主讲教师：杨宏春职称：教授研究专长：电磁场与微波技术教师所在单位：物理电子学院一教师简介杨宏春，1969年生，男，博士，教授，电子科技大学物理电子学院副院长。

1989年、1997年、2008年分别于四川师范大学物理系“物理教育”专业(理学学士)、四川大学应用物理系“场论与粒子物理”专业(理学硕士)、电子科技大学应用物理研究所“电磁场与微波技术”专业(工学博士)。

长期从事超宽带雷达、复杂电磁环境与复杂网络、生物电磁学等方向的应用基础及工程技术研究，发表SCI论文40余篇，近三年，主持科研项目10余项，获四川省科技进步二等奖1项；长期讲授《大学物理》(本科生)、《超宽带电磁学及应用》(研究生)、《微波通信专业学位综合实验》(研究生) 等课程，出版教材1部，获得校级以上教学成果奖励10余项，近三年，承担校级以上教研项目4项。

二课程简介物理学是研究物质结构及其运动规律学科。

因为物理学研究成果不仅决定或引领了其它诸多自然科学、工程技术科学的研究进展，还深刻影响了诸多社会科学的研究进展，因此，物理学至今仍被公认为是研究其它诸多自然科学、工程科学及其交叉学科的基础和带头学科。

《大学物理》课程系统展现经典物理学在力学、热学、电磁学、声学、光学等各主要研究领域的知识结构体系、研究方法体系及成果应用；同时也初步介绍近代物理学在原子物理与原子核物理、相对论、量子力学等领域取得的新进展。

《大学物理》课程是培养有潜质的自然科学和工程技术后备人才的最重要核心课程之一，也是我校“3+6”核心课程之一。

三课程目标通过课程的探究式小班教学，希望达到如下教学目标：(1) 重构学生《大学物理》的认知结构体系，提升学生对物理学科的驾驭能力探索以“学科研究对象→研究方案→技术路线→成果应用→认知新方法”为线索的课堂教学模式：即将讲授知识体系拓展为“项目研究”，尽可能置学生于研究主体地位，以项目研究模式展开课程教学，使学生在研究和探索过程中，主动形成动态的物理学知识结构体系和方法结构体系。