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?
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22?
2
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mv?
mv?
?
mv?
?
?
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）
?
?
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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~?
v?
p2mev?
?
v?
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2me1~?
2.5?
10?
4（rad）m?
400
1-2
（1）b?
a?
79?
2?
1.44ctg?
?
22.8（fm）222?
5
?
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bnt?
3.14?
[22.8?
102?
132
（2）6.02?
1023
]?
19.3?
?
9.63?
10?
5197
1-3au核：
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79?
1.rm?
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50.6（fm）2?
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v?
4ze24?
3?
1.?
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1.92（fm）li核：
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2?
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v?
1-4
（1）ep?
z1z2e2
z1z2e2?
1?
79?
1.?
16.3（mev）mm?
1?
13?
1.?
4.68（mev）
（2）ep?
1-522nzzezze?
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241212?
（）ntd?
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（）20?
t?
2/sin44ep24epar2
79?
1.44?
10?
1326.02?
10231.51?
（）?
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1.5?
10?
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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2222
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90?
时，b2?
a?
actg?
?
1222
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dn12?
b12?
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?
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2?
10?
3?
（5.67）2
181
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5.96?
10?
24（cm2）
a2（）d?
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?
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3.73?
126（fm）2b1?
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dnn2?
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b12n1t?
70%?
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b2n2t?
30%
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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（?
）
n2a0n2?
2z?
z22?
v?
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c,e?
2-2利用公式rn?
nnnznzmee2
e2?
e1hc12.4?
103
v1?
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1?
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eev1v1
（1）h原子：
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6（?
），?
0.529v?
?
c?
2.19?
10（m/s）1mee22
4?
21r2?
，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（?
）?
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rhc?
?
13.6（ev）2he+离子：
e1?
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?
4?
13.6?
?
54.4（ev）
li++离子：
e1?
?
z2rhc?
?
9?
13.6?
?
122.4（ev）
（3）h原子：
v1?
（e2?
e1）?
（?
3.40?
13.6）?
10.2（v）
hc12.4?
103
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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
?
z2?
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?
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v?
2?
c?
3.10?
106（m/s）
2-9利用折合质量?
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mm1m2?
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m22r?
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r?
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2
（1）r?
?
2a1?
1.06（a）?
e2
（2）v电离=13.6/2=6.8（v）
（3）?
1v1?
10.2?
5.1（v）2?
4?
1215?
2?
2430（?
）3r
2-10?
?
mpm?
m?
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mp
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a1?
186me?
2.8?
10?
3（?
）
（1）r1
（2）e1?
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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?
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?
3.26（m/s）.67?
10?
27?
3?
1010cmc
（h?
）2h?
er,?
?
?
10.
（2）反冲能er?
22?
2mc2?
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?
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d?
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?
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?
d
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2sin?
?
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2?
?
4?
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0r4?
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?
0r2?
0.72v?
m?
1；
?
11
由于d?
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r，该小段可看成点电荷：
q?
?
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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?
?
r2?
0?
?
e?
?
（sin?
?
sin?
）ay?
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?
d?
?
（sin?
sin?
）?
abx?
0
4?
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r2?
00
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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，
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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?
?
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0sin2?
d?
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0?
0?
（1?
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0r，
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xdq4?
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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，
?
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de?
ds?
2e?
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sx?
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s1当和?
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s，2时，由
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s当和?
q?
2d?
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s，时，由2
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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
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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?
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rd?
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2?
r2cos?
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0dcos?
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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：
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球面s球冠
?
s球面
1dqq?
球冠?
（1?
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（12r?
02?
0。
，∴
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1
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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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