大学物理(二)练习题(2)(2011.11)
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1 大学物理(二)练习册参考解答第12章真空中的静电场一、选择题1(D),2(C),3(C),4(A),5(C),6(B),7(C),8(D),9(D),10(B),二、填空题(1). 电场强度和电势,0/q F E=,l E q W U aaò×==00d /(U 0=0). (2). ()042e /q q+,q 1、q 2、q 3、q 4 ;(3). 0,l / (2e 0);(4). s R / (2e 0) ;(5). 0 ;(6). ÷÷øöççèæ-p 00114r r qe ;(7). -2³103 V ;(8). ÷÷øöççèæ-p a br r q q 11400e (9). 0,pE sin a ;(10). ()i a x A2+-.三、计算题1. 如图所示,真空中一长为L 的均匀带电细直杆,总电荷为q ,试求在直杆延长线上距杆的一端距离为d 的P 点的电场强度.解:设杆的左端为坐标原点O ,x 轴沿直杆方向.带电直杆的电荷线密度为l =q / L ,在x 处取一电荷元d q = l d x = q d x / L ,它在P 点的场强:()204d d x d L qE -+p =e ()204d x d L L xq -+p =e 总场强为ò+p =Lx d L x Lq E 020)(d 4-e ()d L d q +p =04e 方向沿x 轴,即杆的延长线方向.2.一个细玻璃棒被弯成半径为R 的半圆形,沿其上半部分均匀分布有电荷+Q ,沿其下半部分均匀分布有电荷-Q ,如图所示.试求圆心O 处的电场强度.解:把所有电荷都当作正电荷处理. 在q 处取微小电荷d q = l d l = 2Q d q / p 它在O 处产生场强Ldq P +Q-QROxyPLdd qx (L+d -x ) d ExOq e e d 24d d 20220RQRq E p =p =按q 角变化,将d E 分解成二个分量:分解成二个分量:q q e q d sin 2sin d d 202RQE E x p ==q q e q d cos 2cos d d 202RQE E y p -=-=对各分量分别积分,积分时考虑到一半是负电荷对各分量分别积分,积分时考虑到一半是负电荷úûùêëé-p =òòpp p q q q q e 2/2/0202d sin d sin 2R QE x =0 2022/2/0202d cos d cos 2R Q R QE y e q q q q e pp p p -=úûùêëé-p -=òò所以所以j R Q j E i E E y x202e p -=+=3. “无限长”均匀带电的半圆柱面,半径为R ,设半圆柱面沿轴线OO'单位长度上的电荷为l ,试求轴线上一点的电场强度.,试求轴线上一点的电场强度.解:设坐标系如图所示.将半圆柱面划分成许多窄条.d l 宽的窄条的电荷线密度为荷线密度为q l l l d d d p=p =l R取q 位置处的一条,它在轴线上一点产生的场强为位置处的一条,它在轴线上一点产生的场强为q e l e l d 22d d 020RR E p =p =如图所示. 它在x 、y 轴上的二个分量为:轴上的二个分量为:d E x =d E sin q , d E y =-d E cos q 对各分量分别积分对各分量分别积分 R R E x 02002d sin 2e lq q e l pp =p =ò 0d c o s 202=p -=òp q q e lRE y场强场强 i Rj E i E E y x02e lp =+=4. 实验表明,在靠近地面处有相当强的电场,电场强度E垂直于地面向下,大小约为100 N/C ;在离地面1.5 km 高的地方,E也是垂直于地面向下的,大小约为25 N/C . (1) 假设地面上各处E都是垂直于地面向下,试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度;体密度;(2) 假设地表面内电场强度为零,假设地表面内电场强度为零,且地球表面处的电场强度完全是由均匀分布在地表面且地球表面处的电场强度完全是由均匀分布在地表面的电荷产生,求地面上的电荷面密度.(已知:真空介电常量0e =8.85³10-12 C 2²N -1²m -2) d qR Oxyqd qqq d E y y d l d q R q O d E xx d EOR’O'解:(1) 设电荷的平均体密度为r ,取圆柱形高斯面如图(1)(侧面垂直底面,底面D S 平行地面)上下底面处的上下底面处的 场强分别为E 1和E 2,则通过高斯面的电场强度通量为:,则通过高斯面的电场强度通量为:òòE²S d =E 2D S -E 1D S =(E 2-E 1) D S 高斯面S 包围的电荷∑q i =h D S r由高斯定理(E 2-E 1) D S =h D S r /e∴ () E Eh121-=er =4.43³10-13 C/m 3(2) 设地面面电荷密度为s .由于电荷只分布在地表面,所以电力线终止于地面,取高斯面如图(2) 由高斯定理由高斯定理òòE ²S d =åi 01q e-E D S =SD se1∴ s=-e 0 E =-8.9³10-10 C/m 35. 一半径为R 的带电球体,其电荷体密度分布为的带电球体,其电荷体密度分布为r =Ar (r ≤R ) , r =0 (r >R ), A 为一常量.试求球体内外的场强分布.为一常量.试求球体内外的场强分布.解:在球内取半径为r 、厚为d r 的薄球壳,该壳内所包含的电荷为的薄球壳,该壳内所包含的电荷为 r r Ar V q d 4d d 2p ×==r在半径为r 的球面内包含的总电荷为的球面内包含的总电荷为 403d 4Ar r Ar dV q rV p =p ==òòr (r ≤R) 以该球面为高斯面,按高斯定理有以该球面为高斯面,按高斯定理有 0421/4e Ar r E p =p ×得到得到 ()0214/e ArE =, (r ≤R ) 方向沿径向,A >0时向外, A <0时向里.时向里.在球体外作一半径为r 的同心高斯球面,按高斯定理有的同心高斯球面,按高斯定理有0422/4e AR r E p =p ×得到得到 ()20424/rAR E e =, (r >R ) 方向沿径向,A >0时向外,A <0时向里.时向里.6. 如图所示,一厚为b 的“无限大”带电平板的“无限大”带电平板 , 其电荷体密度分布为r =kx (0≤x ≤b ),式中,式中k 为一正的常量.求:为一正的常量.求: (1) 平板外两侧任一点P 1和P 2处的电场强度大小;处的电场强度大小;(2) 平板内任一点P 处的电场强度;处的电场强度; (3) 场强为零的点在何处?场强为零的点在何处?解:解: (1) 由对称分析知,平板外两侧场强大小处处相等、方向垂直于平面且背离平面.设场强大小为E .作一柱形高斯面垂直于平面.其底面大小为S ,如图所示.,如图所示.E(2)xbP 1 P 2Px OSE 2D SE 1(1) h按高斯定理åò=×0e /d q S E S ,即,即 020002d d 12e e r e kSbx x kSxS SEb b ===òò得到得到 E = k b kb 2 / (4e 0) (板外两侧) (2) 过P 点垂直平板作一柱形高斯面,底面为S .设该处场强为E ¢,如图所示.按高斯定理有定理有()022ee k S bx d x kSSE Ex==+¢ò得到得到 ÷÷øöççèæ-=¢22220b x k E e (0≤x ≤b ) (3) E ¢=0,必须是0222=-bx , 可得2/b x =7. 一“无限大”平面,中部有一半径为R 的圆孔,设平面上均匀带电,电荷面密度为s .如图所示,试求通过小孔中心O 并与平面垂直的直线上各点的场强和电势(选O 点的电势为零).解:将题中的电荷分布看作为面密度为s 的大平面和面密度为-s 的圆盘叠加的的圆盘叠加的 结果.选x 轴垂直于平面,坐标原点O在圆盘中心,大平面在x 处产生的场强为处产生的场强为 i xx E012e σ=圆盘在该处的场强为圆盘在该处的场强为i x R x x E÷÷øöççèæ+--=2202112e σ ∴ i xR xE E E 220212+=+=e σ 该点电势为该点电势为()22222d 2xRR xR xx U x+-=+=òe se s8. 一半径为R 的“无限长”圆柱形带电体,其电荷体密度为r =Ar (r ≤R ),式中A 为常量.试求:求:(1) 圆柱体内、外各点场强大小分布;圆柱体内、外各点场强大小分布; (2) 选与圆柱轴线的距离为l (l >R ) 处为电势零点,计算圆柱体内、外各点的电势分布.解:(1) 取半径为r 、高为h 的高斯圆柱面(如图所示).面上各点场强大小为E 并垂直于柱面.则穿过该柱面的电场强度通量为:面.则穿过该柱面的电场强度通量为:xS P SE ESSEd xb E ¢sOROxPòp =×SrhE S E2d 为求高斯面内的电荷,r <R 时,取一半径为r ¢,厚d r ¢、高h 的圆筒,其电荷为的圆筒,其电荷为r r Ah V ¢¢p =d 2d 2r则包围在高斯面内的总电荷为则包围在高斯面内的总电荷为3/2d 2d 32Ahrr r Ah V rVp =¢¢p =òòr由高斯定理得由高斯定理得 ()033/22e Ahr rhE p =p 解出解出 ()023/e Ar E = (r ≤R ) r >R 时,包围在高斯面内总电荷为:时,包围在高斯面内总电荷为:3/2d 2d 32AhRrrAh VRVp=¢¢p=òòr由高斯定理由高斯定理 ()033/22e A h R r h E p =p 解出解出 ()r AR E 033/e = (r >R ) (2) 计算电势分布计算电势分布r ≤R 时 òòò×+==lRRrlrrr AR r r A r E U d 3d 3d 0320e e()Rl AR rR A ln 3903330e e +-=r >R 时 rl AR rr AR rE Ulrl rln3d 3d 033e e =×==òò9.一真空二极管,其主要构件是一个半径R 1=5³10-4 m 的圆柱形阴极A 和一个套在阴极外的半径R 2=4.5³10-3 m 的同轴圆筒形阳极B ,如图所示.阳极电势比阴极高300 300 VV ,忽略边缘效应. 求电子刚从阴极射出时所受的电场力.(基本电荷e =1.6³10-19 C) 解:与阴极同轴作半径为r (R 1<r <R 2 )的单位长度的圆柱形高斯面,设阴极上电荷线密度为l .按高斯定理有.按高斯定理有 2p rE = l / e 0 得到得到 E = l / (2p e 0r ) (R 1<r <R 2) 方向沿半径指向轴线.两极之间电势差方向沿半径指向轴线.两极之间电势差òòp -=×=-21d 2d 0R R BAB A rr r E U U el120ln 2R R elp -=得到得到()120/ln 2R R UUAB-=p e l, 所以所以 ()rR R UUE AB1/ln 12×-=在阴极表面处电子受电场力的大小为在阴极表面处电子受电场力的大小为 ()()11211/c R RR UUeReE F AB×-===4.37³10-14 N 方向沿半径指向阳极.方向沿半径指向阳极.RrhABR 2 R 1四 研讨题1. 真空中点电荷q 的静电场场强大小为的静电场场强大小为 241rq E pe=式中r 为场点离点电荷的距离.当r →0时,E →∞,这一推论显然是没有物理意义的,应如何解释?何解释?参考解答:参考解答:点电荷的场强公式仅适用于点电荷,当r →0时,任何带电体都不能视为点电荷,所以点电荷场强公式已不适用.点电荷场强公式已不适用.若仍用此式求场强E ,其结论必然是错误的.当r →0时,需要具体考虑带电体的大小和电荷分布,这样求得的E 就有确定值.就有确定值.2. 用静电场的环路定理证明电场线如图分布的电场不可能是静电场.参考解答:参考解答:证:在电场中作如图所示的扇形环路abcda .在ab 和cd 段场强方向与路径方向垂直.在bc 和da 段场强大小不相等(电力线疏密程度不同)而路径相等.因而同)而路径相等.因而d d d ¹×¢-×=×òòòc ba d l E l E l E 按静电场环路定理应有0d =×òl E , 此场不满足静电场环路定理,所以不可能是静电场.此场不满足静电场环路定理,所以不可能是静电场.3. 如果只知道电场中某点的场强,能否求出该点的电势?如果只知道电场中某点的电势,能否求出该点的场强?为什么?能否求出该点的场强?为什么?参考解答:参考解答:由电势的定义:由电势的定义: ò×=零势点场点l E U d式中E为所选场点到零势点的积分路径上各点的场强,所以,如果只知道电场中某点的场强,而不知道路径上各点的场强表达式,不能求出该点的电势。
大学物理大二考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 一个物体的质量为2kg,受到的力为10N,那么它的加速度是多少?A. 5 m/s²B. 10 m/s²C. 20 m/s²D. 40 m/s²答案:A2. 光在真空中的传播速度是多少?A. 3×10⁵ km/sB. 3×10⁸ m/sC. 3×10⁸ km/sD. 3×10⁹ m/s答案:B3. 根据热力学第二定律,以下哪个说法是正确的?A. 热量能够自发地从冷物体传到热物体B. 热量不能自发地从冷物体传到热物体C. 热量总是从热物体传到冷物体D. 热量的传递方向可以任意改变答案:B4. 一个理想气体经历等压膨胀过程,那么它的温度和体积的关系是什么?A. 温度和体积成正比B. 温度和体积成反比C. 温度和体积无关D. 温度和体积的关系取决于气体的初始状态答案:A5. 电磁波的频率和波长之间有什么关系?A. 频率和波长成正比B. 频率和波长成反比C. 频率和波长无关D. 频率和波长的关系取决于波的传播介质答案:B6. 一个电子在电场中受到的电场力是1.6×10⁻¹³ N,如果电子的电荷量是1.6×10⁻¹⁹ C,那么电场强度是多少?A. 1 V/mB. 10 V/mC. 100 V/mD. 1000 V/m答案:B7. 根据相对论,一个物体的质量会随着速度的增加而增加,当速度接近光速时,质量会趋向于无穷大。
这种现象称为:A. 质量守恒B. 质量不变C. 质量增加D. 质量减少答案:C8. 一个物体在水平面上做匀速直线运动,它的动量和时间的关系是什么?A. 动量和时间成正比B. 动量和时间成反比C. 动量和时间无关D. 动量和时间的关系取决于物体的初始动量答案:C9. 在波动光学中,双缝干涉实验产生的条纹间距与什么有关?A. 光源的波长B. 双缝间距C. 观察屏与双缝的距离D. 所有以上因素答案:D10. 根据麦克斯韦方程组,以下哪个选项描述了电场和磁场之间的关系?A. 电场可以产生磁场B. 磁场可以产生电场C. 电场和磁场是独立的D. 电场和磁场总是相互抵消答案:A二、填空题(每题2分,共20分)11. 牛顿第二定律的数学表达式是________。
大学物理学专业《大学物理(二)》期末考试试卷附答案姓名:______ 班级:______ 学号:______考试须知:1、考试时间:120分钟,本卷满分为100分。
2、请首先按要求在试卷的指定位置填写您的姓名、班级、学号。
一、填空题(共10小题,每题2分,共20分)1、一质点作半径为0.1m的圆周运动,其运动方程为:(SI),则其切向加速度为=_____________。
2、一平行板空气电容器的两极板都是半径为R的圆形导体片,在充电时,板间电场强度的变化率为dE/dt.若略去边缘效应,则两板间的位移电流为__________________。
3、长为、质量为的均质杆可绕通过杆一端的水平光滑固定轴转动,转动惯量为,开始时杆竖直下垂,如图所示。
现有一质量为的子弹以水平速度射入杆上点,并嵌在杆中. ,则子弹射入后瞬间杆的角速度___________。
4、两列简谐波发生干涉的条件是_______________,_______________,_______________。
5、一弹簧振子系统具有1.OJ的振动能量,0.10m的振幅和1.0m/s的最大速率,则弹簧的倔强系数为_______,振子的振动频率为_______。
6、动方程当t=常数时的物理意义是_____________________。
7、花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为,角速度为;然后将两手臂合拢,使其转动惯量变为,则转动角速度变为_______。
8、在主量子数n=2,自旋磁量子数的量子态中,能够填充的最大电子数是______________。
9、一长直导线旁有一长为,宽为的矩形线圈,线圈与导线共面,如图所示. 长直导线通有稳恒电流,则距长直导线为处的点的磁感应强度为___________;线圈与导线的互感系数为___________。
10、一个中空的螺绕环上每厘米绕有20匝导线,当通以电流I=3A时,环中磁场能量密度w =_____________ .()二、名词解释(共6小题,每题2分,共12分)1、能量子:2、受激辐射:3、黑体辐射:4、布郎运动:5、熵增加原理:6、瞬时加速度:三、选择题(共10小题,每题2分,共20分)1、气体在状态变化过程中,可以保持体积不变或保持压强不变,这两种过程()。
大学物理2考试题及答案一、选择题(每题3分,共30分)1. 一个物体在水平面上以一定的初速度开始做匀减速直线运动,直到静止。
若物体在最后1秒内通过的位移为s,已知物体的初速度为v0,加速度为a,那么物体总共运动的时间为:A. (v0 - s) / aB. (v0 + s) / aC. (v0 + s) / 2aD. (v0 - s) / 2a答案:C2. 在静电场中,关于电场强度和电势的说法正确的是:A. 电场强度越大,电势一定越高B. 电场强度越小,电势一定越低C. 沿着电场线方向,电势一定降低D. 电势降低最快的方向一定是电场强度的方向答案:D3. 一个质量为m的物体从高度h处自由下落,假设空气阻力可以忽略不计,那么在落地时,物体的动能为:A. mghB. mgh / 2C. 0D. mgh / 4答案:A4. 根据热力学第一定律,一个封闭系统内能的增加量等于:A. 系统吸收的热量B. 系统对外做的功C. 系统吸收的热量与对外做的功之和D. 系统对外做的功与吸收的热量之差答案:C5. 一个弹簧振子的周期为T,振幅为A,那么在半个周期内,振子的位移大小为:A. AB. A/2C. A/√2D. 0答案:A6. 在理想气体状态方程PV=nRT中,如果温度T不变,气体的压强P 和体积V成:A. 正比关系B. 反比关系C. 对数关系D. 没有关系答案:B7. 根据麦克斯韦方程组,电场E和磁感应强度B在真空中的关系可以通过以下哪个方程表示:A. ∇·E = 0B. ∇×E = -∂B/∂tC. ∇·B = 0D. ∇×B = μ₀J + ε₀∂E/∂t答案:B8. 一个点电荷q在电场中受到的电场力为F,那么该点的电场强度E 的大小为:A. E = F/qB. E = qFC. E = FqD. E = F/|q|答案:A9. 一个电子在垂直于磁场方向的平面内做匀速圆周运动,如果电子的运动半径为r,那么磁场的磁感应强度B为:A. B = mv/rB. B = mvrC. B = mv²/rD. B = mv/r^2答案:C10. 在波动光学中,光的干涉现象产生的条件是:A. 频率相同B. 相位相同C. 振幅相同D. 方向相同答案:A二、填空题(每题4分,共20分)11. 一个物体做简谐运动,其振动周期为2秒,那么该物体的振动频率为_______Hz。
题1-3图第一章 流体力学1.概念(3)理想流体:完全不可压缩又无黏性的流体。
(4)连续性原理:理想流体在管道中定常流动时,根据质量守恒定律,流体在管道内既不能增 多,也不能减少,因此单位时间内流入管道的质量应恒等于流出管道的质量。
(6)伯努利方程:C gh v P =++ρρ221(7)泊肃叶公式:LPR Q ηπ84∆=2、从水龙头徐徐流出的水流,下落时逐渐变细,其原因是( A )。
A. 压强不变,速度变大; B. 压强不变,速度变小;C. 压强变小,流速变大;D. 压强变大,速度变大。
3、 如图所示,土壤中的悬着水,其上下两个液面都与大气相同,如果两个页面的曲率半径分别为R A 和R B (R A <R B ),水的表面张力系数为α,密度为ρ,则悬着水的高度h 为___)11(2BA R R g -ρα__。
(解题:BB A A A B R P P R P P gh P P ααρ2,2,00-=-==-) 4、已知动物的某根动脉的半径为R, 血管中通过的血液流量为Q , 单位长度血管两端的压强差为ΔP ,则在单位长度的血管中维持上述流量需要的功率为____ΔPQ ___。
5、城市自来水管网的供水方式为:自来水从主管道到片区支管道再到居民家的进户管道。
一般说来,进户管道的总横截面积大于片区支管的总横截面积,主水管道的横截面积最小。
不考虑各类管道的海拔高差(即假设所有管道处于同水平面),假设所有管道均有水流,则主水管道中的水流速度 大 ,进户管道中的水流速度 小 。
10、如图所示,虹吸管的粗细均匀,略去水的粘滞性,求水流速度及A 、B 、C 三处的压强。
221.2 理想流体的定常流动'2gh v C =∴222121'CC D D v P v gh P ρρρ+=++0,0≈==D C D v P P P 练习5:如图,虹吸管粗细均匀,略去水的粘滞性,求管中水流流速及A 、B 、C 三处的压强。
《大学物理2》期末考试模拟题二题答案一、填空题(共38分)(一) 必答题(每空2分,共20分)1. 电流表的内阻 非常小 ,以减少测量时电流表上的 电压降 。
2. 系统误差是在对同一被测量的 多次 测量过程中 保持恒定 或以可预知的方式变化的 测量 误差分量。
3. 爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设是 爱因斯坦相对性 原理和 光速不变 原理。
4. 静电场的高斯定理表明静电场是 有源 场。
5. 麦克斯韦感生电场假设的物理意义为 变化的磁场 能够在空间激发感生电场,位移电流假设的物理意义为 变化的电场 能够在空间激发磁场。
(二)选答题(每空2分,总分上限为18分)6.重原子核在中子作用下发生核裂变时,产生 两 个碎块、2或3个中子和 200 MeV能量。
(《原子能及其和平利用》)7.原子没有受到外来感应场的作用而__跃迁回____低能态,并同时发出光辐射的过程称为自发辐射跃迁,产生的光辐射称为__自发__辐射。
(《激光技术》)8.在锡单晶球超导体实验中发现,在小磁场中把金属冷却进入超导态时,超导体内的 磁感应线似乎一下子被排斥出去,保持体内磁感应强度等于 零 ,超导体的这一性质被称为迈斯纳效应。
(《超导电性》)9.利用超声检查并显示媒质中是否存在障碍物有哪些 特征 称为超声检测。
在超声检测中,障碍物是指 ρc(或填:声阻抗) 不同于基质的物体。
(《声学》) 10.从离地面60㎞处往上,来自太阳和太空的 电磁 辐射和 带电 粒子使高层大气电离,从而形成对无线电波的传播有显著影响的电离层。
(《空间物理学》)11.在研究摆的运动时,角位移和__角速度_运动状态是两个动力学变量,它们张成一个相平面。
相平面中的每一个点代表系统的一种可能的__运动状态_____。
(《混沌现象》) 12.19世纪发现了元素周期表,其中周期2、8、18等是经验数。
量子力学发展后才逐渐弄清楚, 这些数目不是 偶然 的数目。
它们可直接从 库仑 力的转动 对称 得出。
大学物理二考试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 光的波长与频率的关系是()。
A. 波长与频率成正比B. 波长与频率成反比C. 波长与频率无关D. 波长与频率是线性关系答案:B2. 根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。
如果作用力增大一倍,而物体的质量不变,则物体的加速度将()。
A. 减小一倍B. 增大一倍C. 保持不变D. 变为原来的两倍答案:B3. 以下哪个选项是描述电磁波的()。
A. 需要介质传播B. 只能在真空中传播C. 可以在真空中传播D. 只能在固体中传播答案:C4. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动,经过时间t后的速度为v,则该物体在时间t内的平均速度为()。
A. v/2B. v/tC. 2v/tD. 2v答案:A5. 根据热力学第一定律,一个封闭系统的内能变化等于系统与外界交换的热量与外界对系统做的功的代数和。
如果一个物体吸收热量,同时外界对它做功,那么它的内能()。
A. 增加B. 减少C. 不变D. 无法确定答案:A二、填空题(每题2分,共10分)1. 根据麦克斯韦方程组,变化的磁场可以产生_________。
答案:电场2. 一个物体的动能与其速度的平方成正比,比例系数为物体的_________。
答案:质量3. 在理想气体状态方程PV=nRT中,R是_________常数。
答案:气体4. 根据量子力学,一个粒子的波函数可以描述其_________。
答案:概率分布5. 根据欧姆定律,电流I与电压V和电阻R之间的关系是I=_________。
答案:V/R三、计算题(每题10分,共20分)1. 一辆汽车以20m/s的速度行驶,突然刹车,刹车后加速度为-5m/s²,求汽车完全停止所需的时间。
答案:t = (0 - 20) / (-5) = 4s2. 一个质量为2kg的物体从静止开始自由落体运动,忽略空气阻力,求物体在下落5m时的速度。
答案:v = √(2gh) = √(2 * 9.8 * 5) ≈ 9.9m/s四、简答题(每题5分,共10分)1. 简述牛顿第三定律的内容。
1. 内外半径分别为a 、
b 的圆环,其均匀带有面密度为σ的电荷,圆环以角速度ω绕通过圆环中心垂直于环面的轴转动,求圆环中心处的磁感应强度大小。
2.正方形线圈可绕Y
轴转动,边长为l ,通
有电流I 。
现将线圈放置在方向平行于X 轴的均匀磁场B 中。
求:(1)线圈各边所受的作用力;(2)要维持
线圈在图示位置所需的外力矩。
3.如图所示,一根50cm 长的金属棒水平放置, 以长度的1/5处为轴心,
在水平面内旋转,每秒转两圈。
已知该处地磁场在竖直方向上的分量B ⊥的大小为0.50T 。
求棒两端a 、b 的电势差。
4.矩形截面的螺绕环总匝数为N,通有电流I,尺寸如图所示,求:
(1)螺绕环内的磁感强度;
(2)通过环截面的磁通量;
(3)自感系数;
(4)求此通电螺绕环的能量。
5.一圆形线圈
A
由50匝细线
绕成,其面积为4cm2,放在另
一个匝数等于100 匝、半径为20cm的圆形线圈B 的中心,两线圈同轴,设线圈B中的电流在线圈A 所在处所激发的磁场可以看作是均匀的。
求:(1)两线圈的互感;(2)当线圈B中的电流以50A/s的变化率减小时,线圈A内的磁通量变化率和感生电动势。
6. 试写出符合下述意义的麦克斯韦方程:
(1)变化的磁场伴随有电场;
(2)磁力线是无头无尾的;
(3)没有磁单极子;
(4)电流伴随有磁场;
(5)变化的电场伴随有磁场;
(6)电场线是不闭合的。