物理学第四版课后答案.docx
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物理学第四版课后答案
物理学第四版课后答案
【篇一:
原子物理学第四版课后答案】
量、动量守恒11?
122?
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2mv?
mv?
meve?
?
?
?
?
22?
2
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mv?
mv?
?
mv?
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ee?
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(这样得出的是电子所能得到的最大动量,严格求解应用矢量式子)
?
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得碰撞后电子的速度ve
故2m?
v?
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me?
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2v?
ve
由tg?
~?
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2me1~?
2.5?
10?
4(rad)m?
400
1-2
(1)b?
a?
79?
2?
1.44ctg?
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22.8(fm)222?
5
?
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bnt?
3.14?
[22.8?
102?
132
(2)6.02?
1023
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19.3?
?
9.63?
10?
5197
1-3au核:
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79?
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v?
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1.92(fm)li核:
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1-4
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1?
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16.3(mev)mm?
1?
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4.68(mev)
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t?
2/sin44ep24epar2
79?
1.44?
10?
1326.02?
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1.5?
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3?
2?
419710(0.5)4
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6.02?
1.5?
792?
1.442?
1.5?
10
1-6?
8?
8.90?
10?
6?
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60?
时,b1?
a?
a3ctg?
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时,b2?
a?
actg?
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1222
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dn12?
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b22?
(32)21()2
2
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3?
31-7由?
b
由b2nt?
4?
10?
3,得b2?
4?
10nt?
a?
ctg,得22
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3?
3a4?
10()2?
4?
10?
2?
23ntctg106.02?
1023.14?
?
2?
10?
3?
(5.67)2
181
?
5.96?
10?
24(cm2)
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14?
?
?
()?
5.96?
10?
24?
16?
23.8(b)?
d?
4sin4
2
1-8
(1)设碰撞前m1的速度为v1,动量为p1。
碰撞后m1的动量为?
,m2的动量为p2?
p1
由动量、能量守恒可得:
?
?
?
?
?
v1n0?
p1m1?
p1m1?
m2
?
?
?
p2?
?
?
v1n0?
m2?
p1m1?
m2
其中?
?
m1m2,将它代入上两式可得:
m1?
m2
m2p1?
m1?
?
?
?
p1n0?
p1m1?
m2m1?
m2
mp?
m2?
?
?
?
?
21n0?
p2p1m1?
m2m1?
m2
它们之间的矢量关系可用下图表示,其中圆心c为质心,?
n0表示质心系里m1碰撞后的速度。
oc?
ob?
?
v1?
当
m2p1m1p1,ao?
m1?
m2m1?
m2m1?
m2时,a点在圆上m1?
m2时,a点在圆上
m1?
m2时,a点在圆外由图可知,sin?
lmax?
oc?
m2
?
1ao
(2)因m2?
m1,?
sin?
lmax?
1,?
?
lmax?
90?
(请参阅朗道的力学)
1-9对au核:
a1?
z1z2e2
ep?
1?
79?
1.?
114(fm)对ag核:
a2?
z1z2e2?
1?
47?
1.?
67.7(fm)p由b?
a?
ctg可求得22114?
3.73?
213(fm)267.7b2?
?
3.73?
126(fm)2b1?
?
dnn2?
?
b12n1t?
70%?
?
b2n2t?
30%
?
4.57?
10?
3?
1.25?
10?
3?
5.82?
10?
3
(其中6.02?
10236.02?
1023?
3n1t?
?
1.5?
10;n2t?
?
1.5?
10?
3)197108
z1z2e2
22?
sin?
d?
z1z2e2
2sin?
d?
)nnt1-10?
n?
(?
2?
nnt()444esin4esin?
?
z1z2e2
21?
n?
2?
nt()?
4[?
sin?
2?
]b
a4e2
(1)?
n
(2)?
n?
9.38?
1012?
6.24?
10?
4?
0.242?
1.41?
109?
9.38?
1012?
6.24?
10?
4?
3?
1.76?
1010
(3)?
n(?
?
10?
)?
9.38?
1012?
6.24?
10?
4?
131?
7.68?
1011
?
1211?
?
n(?
?
10)?
9.38?
10?
7.68?
10?
8.61?
1012
第二章
hc12.4?
103?
?
6.53?
103(?
)2-1
(1)?
0?
.9e0
?
0?
?
?
6.53?
103?
10?
10?
4.59?
1014(hz)?
12.4?
103
(2)?
0?
ee.9?
1.5?
3.65?
103(?
)
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2z?
z22?
v?
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c,e?
2-2利用公式rn?
nnnznzmee2
e2?
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103
v1?
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1?
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eev1v1
(1)h原子:
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),?
0.529v?
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c?
2.19?
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,v2?
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c?
1.09?
106(m/s)?
4r1?
2.12(?
)22mee
1?
2
he离子:
r1?
,v1?
2?
c?
4.38?
106(m/s)?
0.265(?
)22mee+,v2?
?
c?
2.19?
106(m/s)r2?
4r1?
1.06(?
)
li++离子:
r1
(2)h原子:
e1
1,v1?
3?
c?
6.57?
106(m/s)?
?
0.529?
0.176(?
)332,v2?
?
c?
3.29?
106(m/s)r2?
4r1?
0.704(?
)?
?
rhc?
?
13.6(ev)2he+离子:
e1?
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?
4?
13.6?
?
54.4(ev)
li++离子:
e1?
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?
9?
13.6?
?
122.4(ev)
(3)h原子:
v1?
(e2?
e1)?
(?
3.40?
13.6)?
10.2(v)
hc12.4?
103
?
1?
?
?
1216(?
)ev110.2
he+离子:
v1?
4?
10.2?
40.8(v)
12.4?
103
?
1?
?
304(?
)40.8
li++离子:
v1?
9?
10.2?
91.8(v)
?
1?
12.4?
10.8?
135(?
)
2-3
2-43?
e?
e2?
e1?
9?
(13.6?
3.4)?
91.8(ev)?
e?
e2?
e1?
10.2(ev)
由能量、动量守恒可得质子的阈能:
eth?
m1?
m2?
e?
2?
e?
2?
10.2?
20.4(ev)m1
2eth?
6.25?
104(m/s)m
?
e?
(?
3.40?
13.6)/8.62?
101?
5?
v?
2-5
(1)nn?
293?
4?
e?
1.18?
105/293?
4?
e?
403?
4?
10?
175现nn
故v?
1,?
n1?
n11175e423?
.02?
10?
22.4?
10?
3?
0.93?
10149(米3)
(2)室温下氢原子n?
1,?
?
e?
e3?
e1?
?
1.51?
13.6?
12.09(ev)
2-6只观察到赖曼系的头四条谱线1216?
,1026?
,973?
,950?
2-7?
1?
hce2?
e1?
34zrhc2,?
2?
e3?
e2
?
365z2rhc?
?
2?
?
1?
(108hc?
20hc)
z2rhc
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88?
88?
12.4?
10?
4rhc(?
2?
?
1)?
13.6?
1337
故z3?
2
1211mv?
mv2?
h?
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w?
40.8?
13.6?
27.2(ev)?
?
c2222-8利用h?
?
w?
?
v?
2?
c?
3.10?
106(m/s)
2-9利用折合质量?
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e,m1?
m22r?
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r?
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2
(1)r?
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e2
(2)v电离=13.6/2=6.8(v)
(3)?
1v1?
10.2?
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4?
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2430(?
)3r
2-10?
?
mpm?
m?
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mp
?
a1?
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2.8?
10?
3(?
)
(1)r1
(2)e1?
?
186rhc?
?
2530(ev)
12.4?
103
?
?
4.90(?
)e?
?
e1
?
0.999728,将mh?
0.50020代入md(3)?
?
min(1?
2-11d)(1?
h)
(1?
mm)?
0.999728?
1?
0.mhmh
mm0.?
1?
0.999728?
2.72?
10?
4?
h?
1.835?
103mh
2-12
(1)mv?
h?
h?
10.2?
1.6?
10?
19,?
v?
?
?
3.26(m/s).67?
10?
27?
3?
1010cmc
(h?
)2h?
er,?
?
?
10.
(2)反冲能er?
22?
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938?
106?
5.44?
10?
92mc
2-13利用选择定则
?
l?
?
1,共有6条。
【篇二:
大学物理第四版下册课后题答案要学的】
p>11-1.直角三角形abc的a点上,有电荷q1?
1.8?
10c,b点上有电荷
q2?
?
4.8?
10?
9c,试求c点的电场强度(设bc?
0.04m,ac?
0.03m)。
2
4?
?
0rac
,
?
?
q2e2?
j2
40rbcq2在c点产生的场强:
,
?
?
?
?
?
44e?
e?
e?
2.7?
10i?
1.8?
10j;12∴c点的电场强度:
解:
q1在c点产生的场强:
?
e1?
q1
?
i
?
c
点的合场强:
e?
?
3.24?
104v
,
方向如图:
11-2.用细的塑料棒弯成半径为50cm的圆环,两端间空隙为2cm,电量为3.12?
10?
9c和方向。
xl?
2?
r?
d?
3.12m解:
∵棒长为,∴电荷线密度:
可利用补偿法,若有一均匀带电闭合线圈,则圆心处的合场强为0,有一段空隙,则圆心处场强等于闭合线圈产生电场再减去d?
0.02m长的带电棒在该点产生的场强,即所求问题转化为求缺口处带负电荷的塑料棒在o点产生的场强。
解法1:
利用微元积分:
deox?
?
?
?
arctan
1.8
?
33.7?
?
33?
422.7。
?
?
q?
1.0?
10?
9c?
m?
1
14?
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0
?
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rd?
r2
cos?
,
?
?
∴
解法2:
直接利用点电荷场强公式:
eo?
?
cos?
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?
?
?
d
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2sin?
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?
2?
?
4?
?
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?
0r4?
?
0r2?
0.72v?
m?
1;
?
11
由于d?
?
r,该小段可看成点电荷:
q?
?
?
d?
2.0?
10c,
2.0?
10?
11?
1
eo?
?
9.0?
10?
?
0.72v?
m
4?
?
0r2(0.5)2则圆心处场强:
。
q?
9
方向由圆心指向缝隙处。
11-3.将一“无限长”带电细线弯成图示形状,设电荷均匀分布,电
荷线密度为?
,四分之一圆弧ab的半径为r,试求圆
心o点的场强。
解:
以o为坐标原点建立xoy坐标,如图所示。
①对于半无限长导线a?
在o点的场强:
?
?
?
e?
(cos?
cos?
)?
ax4?
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r2?
0?
?
e?
?
(sin?
?
sin?
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4?
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0r2有:
?
②对于半无限长导线b?
在o点的场强:
?
?
?
e?
(sin?
?
sin)?
bx4?
?
r2?
0?
?
e?
?
(cos?
?
cos?
)by?
4?
?
0r2有:
?
?
e
y
③对于ab圆弧在o点的场强:
有:
?
?
?
?
?
2e?
cos?
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?
(sin?
sin?
)?
abx?
0
4?
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r2?
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e?
2?
sin?
d?
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?
(cos?
?
cos?
)?
aby?
04?
?
r4?
?
0r20?
∴总场强:
eox
?
?
?
?
?
?
?
eoy?
eo?
(i?
j)4?
?
0r,4?
?
0r,得:
4?
?
0r。
或写成场强:
11-4.一个半径为r的均匀带电半圆形环,均匀地带有电荷,电荷的线密度为?
,求环心处o点的场强e。
dq
de?
4?
?
0r2;解:
电荷元dq产生的场为:
e?
?
0,方向45?
。
?
根据对称性有:
?
de
y
?
0
,则:
e?
?
dex?
?
desin?
?
?
?
?
rsin?
d?
?
?
4?
?
0r22?
?
0r,
?
e?
方向沿x轴正向。
即:
11-5.带电细线弯成半径为r的半圆形,电荷线密度为?
?
?
0sin?
,式中?
0为一常数,?
为半径r与x轴所成的夹角,如图所示.试求环心o处的电场强度。
?
0sin?
d?
?
dl
de?
?
2
4?
?
r4?
?
0r,
0解:
如图,
?
?
i2?
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0r。
?
?
dex?
decos?
?
?
?
dey?
desin?
考虑到对称性,有:
ex?
0;
0∴
方向沿y轴负向。
11-6.一半径为r的半球面,均匀地带有电荷,电荷面密度为?
,求球心o处的电场强度。
解:
如图,把球面分割成许多球面环带,环带宽为dl?
rd?
,所带电荷:
dq?
2?
r?
dl。
e?
?
dey?
?
desin?
?
?
?
?
0sin2?
d?
?
0?
0?
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cos2?
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?
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028?
0r,
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xdq4?
?
0(x?
r)
22
3
2
2
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?
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2?
rxdl
4?
?
03利用例11-3结论,有:
de?
?
?
2?
rcos?
?
rsin?
?
rd?
4?
?
0[(rsin?
)?
(rcos?
)],
2
∴
?
e?
0化简计算得:
?
?
0
?
1?
e?
sin2?
d?
?
0。
0,∴
11-7.图示一厚度为d的“无限大”均匀带电平板,电荷体密度为?
。
求板内、外的场强分布,并画出场强随坐标x变化的图线,即e?
x图线(设原点在带电平板的中央平面上,ox轴垂直于平板)。
解:
在平板内作一个被平板的中间面垂直平分的闭合圆柱面s1为高斯面,
?
?
de?
ds?
2e?
?
sx?
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s1当和?
q?
2x?
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s,2时,由
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0;有:
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sx?
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s当和?
q?
2d?
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s,时,由2
?
de?
2?
0。
图像见右。
有:
x
11-8.在点电荷q的电场中,取一半径为r的圆形平面(如图所示),
平面到q的距离为d,试计算通过该平面的e的通量.
解:
通过圆平面的电通量与通过与a为圆心、ab为半径、圆的平面为周界的球冠面的电通量相同。
【先推导球冠的面积:
如图,令球面的半径为r,有
?
ds
?
2?
rsin?
?
rd?
球冠面一条微元同心圆带面积为:
∴球冠面的面积:
d
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2?
r2(1?
)
r】
s?
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2?
rsin?
?
rd?
?
2?
r2cos?
?
0dcos?
?
r
o
2
s?
4?
r∵球面面积为:
球面,通过闭合球面的电通量为:
?
闭合球面?
q
?
0,
?
球冠
由:
?
球面s球冠
?
s球面
1dqq?
球冠?
(1?
)?
?
(12r?
02?
0。
,∴
?
?
?
?
?
1
e?
ds?
?
qi
?
0
s内
,考虑以圆柱体轴为中轴,半径为r,
?
?
r2l?
r
2?
rl?
e?
e?
2?
0;?
0,有
(1)当r?
r时,
?
?
r2l2?
rl?
e?
e?
?
0,则:
(2)当r?
r时,?
?
r
?
2?
(r?
r)?
0e?
?
2
?
?
r(r?
r)?
?
2?
0r即:
;
r
图见右。
11-10.半径为r1和r2(r1?
r2)的两无限长同轴圆柱面,单位长度分别带有电量?
和?
?
,试求:
(1)r?
r1;
(2)r1?
r?
r2;(3)r?
r2处各点的场强。
解:
利用高斯定律:
?
?
?
s
?
?
1
e?
ds?
?
qi
?
0
s内
。
2?
rle2?
(1)r?
r1时,高斯面内不包括电荷,所以:
e1?
0;
(2)r1?
r?
r2时,利用高斯定律及对称性,有:
e2?
?
l
?
0,则:
?
2?
?
0r;
(3)r?
r2时,利用高斯定律及对称性,有:
2?
rle3?
0,则:
e3?
0;
?
?
e?
0?
?
?
?
?
e?
?
e?
r
?
?
2?
?
0r?
e?
0?
即:
r?
r1r1?
r?
r2r?
r2
。
11-11.一球体内均匀分布着电荷体密度为?
的正电荷,若保持电荷分布不变,在该球体中挖去半径为r的一个小球体,球心为o?
,两球心间距离oo?
d,如图所示。
求:
(1)在球形空腔内,球心o?
处的电场强度e0;
(2)在球体内p点处的电场强度e,设o?
、o、p三点在同一直径上,且op?
d。
解:
利用补偿法,可将其看成是带有电荷体密度为?
的大球和带有电荷体密度为?
?
的小球的合成。
(1)以o为圆心,过o?
点作一个半径为d的高斯面,根据高斯定理有:
?
?
?
43?
de?
ds?
?
?
de?
0?
?
s1
?
033?
0,方向从o指向o?
;?
(2)过p点以o为圆心,作一个半径为d的高斯面。
根据高斯定
理有:
?
?
?
43?
de?
ds?
?
?
de?
p1?
?
s1
?
033?
0,方向从o指向p,?
过p点以o?
为圆心,作一个半径为2d的高斯面。
根据高斯定
理有:
?
?
?
r3?
43?
?
s2e?
ds?
?
?
0?
3?
r?
ep2?
?
3?
0d2,
?
r3e?
ep?
ep?
(d?
2)
3?
04d,方向从o指向p。
∴
1
2
?
?
?
e?
cxi11-12.设真空中静电场e的分布为,式中c为常量,求空间电
荷的分布。
?
?
s有:
?
?
?
e?
ds?
cx0?
?
s
s
?
0
?
?
?
由高斯定理:
?
?
1
e?
ds?
?
q
s内
,
【篇三:
大学物理_上海交通大学_第四版-下册课后题全部答案】
.直角三角形abc的a点上,有电荷q1
q2?
?
4.8?
10
?
9
?
1.8?
10
?
9
c
,b点上有电荷
?
0.03m
c,试求c点的电场强度(设bc
?
0.04m
,ac
?
i
)。
解:
q1在c点产生的场强:
?
e1?
q14?
?
0rac
q2
2
,
?
j
2
4?
?
0rbq2在c点产生的场强:
c
?
?
?
?
?
44
e?
e?
e?
2.7?
10i?
1.8?
10j;12∴c点的电场强度:
?
e2?
,
?
c
点的合场强:
e?
?
3.24?
104v1.8
?
33.7?
3342
?
?
m
,
i
2.7方向如图:
。
11-2.用细的塑料棒弯成半径为50cm的圆环,两端间空隙为2cm,电量为3.12?
10?
9c和方向。
xl?
2?
r?
d?
3.12m解:
∵棒长为,
?
?
arctan
l∴电荷线密度:
可利用补偿法,若有一均匀带电闭合线圈,则圆心处的合场强为0,有一段空隙,则圆心处场强等于闭合线圈产生电场再减去d?
0.02m长的带电棒在该点产生的场强,即所求问题转化为求缺口处带负电荷的塑料棒在o点产生的场强。
解法1:
利用微元积分:
deox?
eo?
14?
?
0
?
?
?
q
?
1.0?
10
?
9
c?
m
?
1
?
rd?
r
2
cos?
,
?
4?
?
0r
?
2?
?
∴
解法2:
直接利用点电荷场强公式:
?
?
?
?
cos?
d?
?
?
4?
?
0r
?
2sin?
?
?
d
4?
?
0r
2
?
0.72v?
m
?
1
;
由于d
?
?
r
,该小段可看成点电荷:
q?
?
?
d
eo?
q?
2
?
2.0?
10
?
11
c
,
4?
?
0r(0.5)则圆心处场强:
。
方向由圆心指向缝隙处。
11-3.将一“无限长”带电细线弯成图示形状,设电荷均匀分布,电
荷线密度为?
,四分之一圆弧ab的半径为r,试求圆
?
9.0?
10?
9
2.0?
10
?
11
2
?
0.72v?
m
?
1
心o点的场强。
解:
以o为坐标原点建立xoy坐标,如图所示。
①对于半无限长导线a?
在o点的场强:
?
?
?
e?
(cos?
cos?
)?
ax4?
?
r2?
0?
?
?
?
e?
(sin?
sin?
)ay
?
4?
?
r20有:
?
②对于半无限长导线b?
在o点的场强:
?
?
?
e?
(sin?
?
sin)?
bx4?
?
r2?
0?
?
?
?
e?
(cos?
cos?
)by
?
4?
?
r20有:
?
?
e
y
③对于ab
?
?
eabx?
?
?
?
e?
?
aby?
?
圆弧在o点的场强:
有:
?
cos?
d?
?
?
20
?
4?
?
0r
4?
?
0r
2
(sin
?
2
?
sin?
)
?
?
?
4?
?
0r
sin?
d?
?
?
?
4?
?
0r
(cos
?
2
?
cos?
)
∴总场强:
eox?
?
4?
?
0r
,
eoy?
?
4?
?
0r
,得:
?
eo?
?
4?
?
0r
?
?
(i?
j)
。
045?
。
或写成场强:
11-4.一个半径为r的均匀带电半圆形环,均匀地带有电荷,电荷的线密度为?
,求环心处o点的场强e。
e?
?
解:
电荷元dq产生的场为:
根据对称性有:
?
de
e?
y
de?
dq4?
?
0r
2
;
?
?
0
,则:
2
?
de
x
?
?
desin?
?
?
?
?
rsin?
d?
4?
?
0r?
e?
?
?
i
?
2?
?
0r
,
?
2?
?
0r。
方向沿x轴正向。
即:
11-5.带电细线弯成半径为r的半圆形,电荷线密度
为?
?
?
sin?
,式中?
为一常数,?
为半径r与x轴所成的夹角,如图所示.试求环心o处的电场强度。
解:
如图,
de?
?
dl
4?
?
0r
2
?
?
0sin?
d?
4?
?
0r
,
?
?
dex?
decos?
?
?
?
dey?
desin?
考虑到对称性,有:
ex
?
?
0;
8?
0r,∴
方向沿y轴负向。
11-6.一半径为r的半球面,均匀地带有电荷,电荷面密度为?
,求球心o处的电场强度。
4?
?
0r
4?
?
0r
e?
?
de
y
?
?
desin?
?
?
?
0sin?
d?
2
?
?
0
?
?
(1?
cos2?
)d?
2
?
?
0
de?
xdq
3
?
?
?
2?
rxdl
3
利用例11-3结论,有:
de?
4?
?
0(x?
r)
22
2
4?
?
0?
?
2?
rcos?
?
rsin?
?
rd?
4?
?
0[(rsin?
)?
(rcos?
)]
?
2
2
2
∴,
?
?
e?
4?
0,∴
?
e?
2?
0化简计算得:
?
20
1?
sin2?
d?
?
24?
0
。
11-7.图示一厚度为d的“无限大”均匀带电平板,电荷体密度为?
。
求板内、外的场强分布,并画出场强随坐标x变化的图线,即e?
x图线(设原点在带电平板的中央平面上,ox轴垂直于平板)。
解:
在平板内作一个被平板的中间面垂直平分的闭合圆柱面s1为高斯面,
?
?
de?
ds?
2e?
?
sx?
?
?
q?
2x
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