《大學(xué)物理2》總復(fù)習(xí).ppt

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1,電磁學(xué)、量子物理總復(fù)習(xí),,2,1.一個未帶電的空腔導(dǎo)體球殼，內(nèi)半徑為R，在腔內(nèi)離球心的距離為d處（dFb>Fc．(B)FaFc>Fa．(D)Fa>Fc>Fb．,8,7.一圓線圈的半徑為R，載有電流I，置于均勻外磁場中(如圖示)．則線圈導(dǎo)線上所受的安培力為(設(shè)載流線圈的法線方向與的方向相同)(A)2RIB.(B)0.,[],B,如圖所示，考慮上半圓形載流導(dǎo)線所受的安培力，取電流元所受安培力為：,其大小為,方向如圖所示。,沿y方向分量,由對稱性可知，半圓弧所受安培力F的水平分量相互抵消為零，,沿y軸正向。,同理可知，下半圓形載流導(dǎo)線所受的安培力大小也是2RIB，但方向沿y軸負(fù)方向。所以整個圓線圈導(dǎo)線上所受的安培力為零。,9,8.圓柱形無限長載流直導(dǎo)線置于均勻無限大磁介質(zhì)之中，若導(dǎo)線中流過的穩(wěn)恒電流為I，磁介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率為?r(?r>1)，則與導(dǎo)線接觸的磁介質(zhì)表面上的磁化電流為(A)(1–?r)I．(B)(?r–1)I．(C)?rI．(D),答案：(),B,有介質(zhì)時的安培環(huán)路定理,說明；磁場強(qiáng)度沿任一閉合路徑的環(huán)流等于該閉合路徑所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和。,B由穩(wěn)恒電流I與磁化電流I共同決定。,穩(wěn)恒電流I在空間產(chǎn)生的磁場,磁化電流I在空間產(chǎn)生的磁場,則,10,9.如圖，兩個線圈P和Q并聯(lián)地接到一電動勢恒定的電源上，線圈P的自感和電阻分別是線圈Q的兩倍。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，線圈P的磁場能量與Q的磁場能量的比值是：（A）4，（B）2，（C）1，（D）1/2。,[],D,并聯(lián)：,11,10.如圖所示，空氣中有一無限長金屬薄壁圓筒，在表面上沿圓周方向均勻地流著一層隨時間變化的面電流i(t)，則(A)圓筒內(nèi)均勻地分布著變化磁場和變化電場．(B)任意時刻通過圓筒內(nèi)假想的任一球面的磁通量和電通量均為零．(C)沿圓筒外任意閉合環(huán)路上磁感強(qiáng)度的環(huán)流不為零．(D)沿圓筒內(nèi)任意閉合環(huán)路上電場強(qiáng)度的環(huán)流為零．,答案：(),B,本題相當(dāng)于通有變化電流的螺線管，管內(nèi)無自由電荷，且沿軸線方向均勻地分布著變化磁場，當(dāng)然有任意時刻通過圓筒內(nèi)假想的任一球面的電通量和磁通量均為零。,,在任何電場中，通過任意閉合曲面的電位移通量等于閉合面內(nèi)自由電荷的代數(shù)和。,在任何磁場中，通過任意閉合曲面的磁通量均等于零。,12,10.如圖所示，空氣中有一無限長金屬薄壁圓筒，在表面上沿圓周方向均勻地流著一層隨時間變化的面電流i(t)，則(A)圓筒內(nèi)均勻地分布著變化磁場和變化電場．(B)任意時刻通過圓筒內(nèi)假想的任一球面的磁通量和電通量均為零．(C)沿圓筒外任意閉合環(huán)路上磁感強(qiáng)度的環(huán)流不為零．(D)沿圓筒內(nèi)任意閉合環(huán)路上電場強(qiáng)度的環(huán)流為零．,對于選擇(A),無限長金屬薄壁圓筒，在表面上沿圓周方向均勻地流著一層隨時間變化的面電流i(t)，則在筒內(nèi)形成沿軸線方向均勻分布的變化磁場。,據(jù)麥克斯韋渦旋電場假設(shè)：變化的磁場要在其周圍空間激發(fā)一種電場—渦旋電場Er，,顯然圓筒內(nèi)變化的電場Er與r有關(guān)，非均勻．,13,10.如圖所示，空氣中有一無限長金屬薄壁圓筒，在表面上沿圓周方向均勻地流著一層隨時間變化的面電流i(t)，則(A)圓筒內(nèi)均勻地分布著變化磁場和變化電場．(B)任意時刻通過圓筒內(nèi)假想的任一球面的磁通量和電通量均為零．(C)沿圓筒外任意閉合環(huán)路上磁感強(qiáng)度的環(huán)流不為零．(D)沿圓筒內(nèi)任意閉合環(huán)路上電場強(qiáng)度的環(huán)流為零．,對于選擇(C)(D),在圓筒內(nèi)沿渦旋電場Er電力線取閉合圓環(huán)，其上電場強(qiáng)度的環(huán)流不為零。,在沿圓筒外取一不包圍傳導(dǎo)電流和位移電流(變化的電場)的閉合環(huán)路，其上磁感強(qiáng)度的環(huán)流為零．,14,11.設(shè)用頻率為?1和?2的兩種單色光，先后照射同一種金屬均能產(chǎn)生光電效應(yīng)，已知金屬的紅限頻率為?0，測得兩次照射時的遏止電壓|U02|=2|U01|，則這兩種單色光的頻率有如下關(guān)系：,（A）?2=?1-?0,（B）?2=?1+?0,（C）?2=2?1-?0,（D）?2=?1-2?0,[],C,解：,寫成,15,12.用頻率為?1的單色光照射某一種金屬時，測得光電子的最大動能為EK1；用頻率為?2的單色光照射另一種金屬時，測得光電子的最大動能為EK2；如果EK1>EK2，那么：,（A）?1一定大于?2,（B）?1一定小于?2,（C）?1一定等于?2,（D）?1可能大于也可能小于?2,[],D,,無法確定,16,13.不確定關(guān)系式表示在x方向上(A)粒子位置不能準(zhǔn)確確定．(B)粒子動量不能準(zhǔn)確確定．(C)粒子位置和動量都不能準(zhǔn)確確定．(D)粒子位置和動量不能同時準(zhǔn)確確定．,［］,D,該式說明，對微觀粒子的坐標(biāo)和動量不可能同時進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。如果坐標(biāo)測量得越準(zhǔn)確，則動量測定的偏差就越大，反之亦然。,17,14.具有下列哪一能量的光子，能被處在n=2的能級的氫原子吸收？,（A）1.51ev,（B）1.89ev,（C）2.16ev,（D）2.40ev,[],B,18,A,15.已知粒子在一維矩形無限深勢阱中運(yùn)動，其波函數(shù)為：,那么粒子在x=5/6a處出現(xiàn)粒子的幾率密度為：,[],19,16.氫原子中處于2P態(tài)的電子，描述其量子態(tài)的四個量子數(shù)（n，?，m?，ms）可能取的值為：（A）（3，2，1，-1/2）（B）（2，0，0，1/2）（C）（2，1，-1，-1/2）（D）（1，0，0，1/2）,[],C,20,二.填空題,1.一電偶極矩為P的電偶極子放在場強(qiáng)為E的均勻外電場中，P與E的夾角為?，在此電偶極子繞垂直于（P，E）平面的軸沿?角增加的方向轉(zhuǎn)過1800的過程中，電場力做功A=___________.,電偶極子在均勻電場中所受的力矩為：,21,2．一半徑為R的球面均勻帶電，所帶電量為q，則電場的能量為We=。,解法一:,解法二：孤立球形導(dǎo)體電容,22,3.圖示為一均勻極化的電介質(zhì)球體，已知電極化強(qiáng)度為P，則介質(zhì)球表面上A、B、C各點(diǎn)的束縛電荷面密度分別為＝____________________，＝____________________，＝____________________．,P、－P、0,,,,,23,4．一平面試驗(yàn)線圈的磁矩大小Pm為1?10-8Am2，把它放入待測磁場中。當(dāng)此線圈的Pm與z軸平行時，所受力矩大小為M=5?10-9Nm，方向沿x軸負(fù)向，當(dāng)此線圈的Pm與y軸平行時，所受力矩為零，則線圈所在空間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為，方向?yàn)椤?此線圈的磁矩與y軸平行時，所受力矩為零,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度和y軸平行。,0.5T，y軸正向.,24,5.一個電流元位于直角坐標(biāo)系原點(diǎn)，電流沿z軸方向，點(diǎn)P(x，y，z)的磁感強(qiáng)度沿x軸的分量是：。,畢奧-薩伐爾定律：,電流沿z軸方向，,比較,25,6.有一半徑為a，流過穩(wěn)恒電流為I的1/4圓弧形載流導(dǎo)線bc，按圖示方式置于均勻外磁場中，則該載流導(dǎo)線所受的安培力大小______________.,26,7.在安培環(huán)路定理中，Ii是指_________________________；B是指____________________________；它是由_____________________________決定的。,環(huán)路所包圍的各種穩(wěn)恒電流的代數(shù)和,環(huán)路上的磁感應(yīng)強(qiáng)度,環(huán)路內(nèi)外全部電流所產(chǎn)生磁場的疊加,27,8.圖示為三種不同的磁介質(zhì)的B~H關(guān)系曲線，其中虛線表示的是B=?0H的關(guān)系．說明a、b、c各代表哪一類磁介質(zhì)的B~H關(guān)系曲線：a代表_________的B~H關(guān)系曲線．b代表_________的B~H關(guān)系曲線．c代表__________的B~H關(guān)系曲線．,順磁質(zhì)：,抗磁質(zhì)：,鐵磁質(zhì)：,28,9.在沒有自由電荷與傳導(dǎo)電流的變化電磁場中.,,,29,10.充了電的由半徑為r的兩塊圓板組成的平行板電容器，在放電時兩板間的電場強(qiáng)度的大小為E=Ene-t/RC，式中En、R、C均為常數(shù)，則兩板間的位移電流的大小為____________；其方向與場強(qiáng)方向_________。,E=Ene-t/RC，S=?r2,30,11.光子波長為?，則其能量=____________；動量的大小=_____________；質(zhì)量=_________________．,光子能量：,光子質(zhì)量：,光子動量：,31,12.設(shè)描述微觀粒子運(yùn)動的波函數(shù)為?(r,t)，則???表示________________________________；須滿足的條件是____________________________；其歸一化條件是____________________________．,單值、有限、連續(xù)，,t時刻，粒子在空間r處的單位體積中出現(xiàn)的概率，又稱為概率密度。,32,13.波長?=5000的光沿x軸正向傳播，若光的波長的不確定量??=10-3，則利用不確定關(guān)系式?px?x≥h可得光子的x坐標(biāo)的不確定量至少為__________.,(A)25cm．(B)50cm．(C)250cm．(D)500cm．,33,計(jì)算的基本要求:1.電荷分布?電場，2.電流分布?磁場，3.電磁場基本性質(zhì)方程的應(yīng)用（如高斯定理、環(huán)路定理），4.電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，5.電、磁場能量的計(jì)算。,三.計(jì)算題,34,1.帶電細(xì)線彎成半徑為R的半圓形，電荷線密度為?=?0sin?，式中?0為一常數(shù)，?為半徑R與x軸所成的夾角，如圖所示．試求環(huán)心O處的電場強(qiáng)度．,解：在?處取電荷元，其電荷為dq=?dl=?0sin?Rd?它在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)為,在x、y軸上的二個分量,dEx=－dEcos?,dEy=－dEsin?,35,dEx=－dEcos?,dEy=－dEsin?,對各分量分別求和,,,,36,解：(1)在球內(nèi)取半徑為r、厚為dr的薄球殼，該球殼內(nèi)所包含的電量為：dq=ρdV=qr/(?R4)4?r2dr＝4qr3dr/R4球體所帶的總電量為：,2.一半徑為R的帶電球體，其電荷體密度分布為(q為一正的常數(shù))試求：(1)帶電球體的總電量；(2)球內(nèi)、球外各點(diǎn)的電場強(qiáng)度；(3)球內(nèi)、球外各點(diǎn)的電勢。,37,（2）在球內(nèi)作一半徑為r1的高斯面，按高斯定理有,方向沿半徑向外。,在球體外作半徑為r2的高斯面，按高斯定理,方向沿半徑向外。,38,球外電勢（r2≥R）,(3)球內(nèi)電勢（r1≤R）,39,3.一圓柱形電容器，外柱的直徑為4cm，內(nèi)柱的直徑可以適當(dāng)選擇，若其間充滿各向同性的均勻電介質(zhì)，該介質(zhì)的擊穿電場強(qiáng)度的大小為E0=200KV/cm．試求該電容器可能承受的最高電壓．(自然對數(shù)的底e=2.7183),解:圓柱形電容器內(nèi)外圓柱之間的電場可由高斯定理得:,設(shè)內(nèi)外圓柱的半徑分別為r0與R，它們之間的電勢差:,由于內(nèi)圓柱附近的電場強(qiáng)度最大，當(dāng)它達(dá)到介質(zhì)的擊穿場強(qiáng)E0時，電荷線密度?最大，,故當(dāng)r0=R/e，,就可求得該電容器能承受的最高電壓.,40,4.通有電流I=10.0A的電流，設(shè)電流在金屬片上均勻分布，試求圓柱軸線上任意一點(diǎn)P的磁感強(qiáng)度．,解：,,方向?為B與x軸正向的夾角．,41,5.如圖,求同軸電纜長為l的自感系數(shù)L。同軸電纜是由兩個同軸圓柱面組成,圓柱面半徑分別為R1、R2。柱面內(nèi)介質(zhì)的磁導(dǎo)率為?。,方法1,解：應(yīng)用安培環(huán)路定理，可知在內(nèi)圓筒之內(nèi)以及外圓筒之外的空間中磁感應(yīng)強(qiáng)度都為零。在內(nèi)外兩圓筒之間，離開軸線距離為r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為,42,方法2,解：應(yīng)用安培環(huán)路定理，可知在內(nèi)圓筒之內(nèi)以及外圓筒之外的空間中磁感應(yīng)強(qiáng)度都為零。在內(nèi)外兩圓筒之間，離開軸線距離為r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為,而,則：,,43,習(xí)題P17816.3,6.如圖所示，平行導(dǎo)軌上放置一金屬桿AB，質(zhì)量為m，長為L。在導(dǎo)軌上的端接有電阻R。勻強(qiáng)磁場B垂直導(dǎo)軌平面向里。當(dāng)AB桿以初速度v0向運(yùn)動時，求：AB桿能夠移動的距離；,解：設(shè)桿運(yùn)動時間t時的速度為v，則動生電動勢,電流,所受的安培力的大小為,方向與速度方向相反,根據(jù)牛頓第二定律得速度的微分方程為,即：,44,由于v=dx/dt，可得位移的微分方程,當(dāng)時間t趨于無窮大時，桿運(yùn)動的距離為,45,7.在垂直圖面的圓柱形空間內(nèi)有一隨時間變化的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直圖面向里。在圖面內(nèi)有兩條相交于O點(diǎn)的夾角為600的直導(dǎo)線Oa和Ob，而O點(diǎn)則是圓柱形空間與圖面的交點(diǎn)。此外，在圖面內(nèi)另有一半徑為r半圓環(huán)形導(dǎo)線在上述兩條直線上以速度勻速滑動。的方向與∠aOb的平分線一致，并指向O點(diǎn)(如圖)。,在時刻t，半圓環(huán)的圓心正好與O點(diǎn)重合。此時磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間的變化率為k(k為正數(shù))。求此時半圓環(huán)的導(dǎo)線與兩條直線圍成的閉合回路CODC中的感應(yīng)電動勢?。,46,?1由渦旋電場所形成，它相當(dāng)于半圓導(dǎo)線處于t時刻所在位置靜止不動時，回路CODC中的感生電動勢，所以,解：順時鐘為繞行方向?；芈分懈袘?yīng)電動勢由感生電動勢?1和動生電動勢?2兩部分疊加而成,注意下列幾個問題：,1．回路必須是閉合的，所求得的電動勢為回路的總電動勢。,2．?應(yīng)該是回路在任意時刻或任意位置處的磁通量。,？,47,CD弧上的動生電動勢相當(dāng)于CD弦上的動生電動勢，所以,若vB＞?rk/6則?的方向與所設(shè)正向一致，即順時鐘方向；vB＜?rk/6，則?的方向與所設(shè)正向相反，即逆時鐘方向。,48,物理學(xué)的發(fā)展與展望,物理學(xué)的發(fā)展在外部受到社會經(jīng)濟(jì)需求的牽引，在內(nèi)部一直為人類強(qiáng)烈地追求對宇宙和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動的認(rèn)識所推動。這兩種動力都不會停止，在本世紀(jì)將繼續(xù)推動物理學(xué)向前發(fā)展。在我們面前，還有許多不解之謎，例如：質(zhì)量是如何產(chǎn)生的？最基本的物質(zhì)形態(tài)是什么？四種相互作用力能否統(tǒng)一？真空的結(jié)構(gòu)和對稱性為何？相變和對稱性的破缺如何發(fā)生？量子力學(xué)的相干過程如何產(chǎn)生？量子力學(xué)是最終的理論嗎？宇宙和時空如何起源？是否存在多個宇宙？宇宙的結(jié)構(gòu)和發(fā)展命運(yùn)是唯一決定的嗎？數(shù)學(xué)將為物理理論的發(fā)展提供新的工具，而天體將再一次成為檢驗(yàn)物理基本理論的場所。由于實(shí)驗(yàn)的困難，進(jìn)程可能不會很快，相信在本世紀(jì)，這些問題將能得到明確的回答。,49,天道酬勤。人世間沒有不經(jīng)過勤勞而成為天才的。愿你勤奮學(xué)習(xí)，早日成才！,大學(xué)學(xué)習(xí)生活緊張艱苦!,最后想說的話,我期待分享你們獲得成功后的喜悅??！,50,對我教學(xué)工作的支持,Thankyou!,