【正文】 但由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，是102nm的數(shù)量級(jí)，可算出波長(zhǎng)的改變量為的量級(jí)，故不容易觀察到。C，則由維恩位移定律 ，算出在遠(yuǎn)紅外波段，為非可見(jiàn)光，所以是看不到人體輻射的，在黑暗中也如此。m2 由斯特藩──玻爾茲曼定律 MB(T) = sT4 ∴ T = 103 K2. 波長(zhǎng)為l的單色光照射某金屬M(fèi)表面發(fā)生光電效應(yīng)，發(fā)射的光電子(電荷絕對(duì)值為e，質(zhì)量為m)經(jīng)狹縫S后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)(如圖示)，今已測(cè)出電子在該磁場(chǎng)中作圓運(yùn)動(dòng)的最大半徑為R．求 (1) 金屬材料的逸出功A； (2) 遏止電勢(shì)差Ua．解：(1) 由 得 ， 代入 可得 (2) ， .3．a(chǎn)粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = T的均勻磁場(chǎng)中沿半徑為R = cm的圓形軌道運(yùn)動(dòng)． (1) 試計(jì)算其德布羅意波長(zhǎng)． (2) 若使質(zhì)量m = g的小球以與a粒子相同的速率運(yùn)動(dòng)．則其波長(zhǎng)為多少？ (a粒子的質(zhì)量ma =1027 kg，普朗克常量h =1034 J第17章 量子物理學(xué)基礎(chǔ)一、選擇題1(C)，2(A)，3(C)，4(A)，5(C)二、填空題(1)． ，. (2)． p，0 . (3)． 1， 2. (4)．粒子在t時(shí)刻在(x，y，z)處出現(xiàn)的概率密度. 單值、有限、連續(xù). ； (5). 泡利不相容， 能量最小.三 計(jì)算題1. W參考解答：對(duì)的。即兩事件在系中不同時(shí)發(fā)生。這個(gè)結(jié)論與光速不變?cè)砭o密相聯(lián)。s1 ) 那么，在S＇系中測(cè)得兩事件之間距離為： = 108 m4. ，在地面上觀察，5s后兩者將相撞，問(wèn)在飛船上觀察，二者將經(jīng)歷多長(zhǎng)時(shí)間間隔后相撞？解：兩者相撞的時(shí)間間隔Δt = 5s是運(yùn)動(dòng)著的對(duì)象—飛船和慧星—發(fā)生碰撞的時(shí)間間隔，因此是運(yùn)動(dòng)時(shí)．在飛船上觀察的碰撞時(shí)間間隔Δt`是以速度v = ，根據(jù)時(shí)間膨脹公式，可得時(shí)間間隔為= 4(s)．，以接近光速的速率v與一質(zhì)量為M0的靜止質(zhì)點(diǎn)發(fā)生碰撞結(jié)合成一個(gè)復(fù)合質(zhì)點(diǎn)．求復(fù)合質(zhì)點(diǎn)的速率vf． 解：設(shè)結(jié)合后復(fù)合質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為M′，根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒定律可得 由上面二個(gè)方程解得 四 研討題1. 相對(duì)論的時(shí)間和空間概念與牛頓力學(xué)的有何不同？有何聯(lián)系？參考解答：牛頓力學(xué)時(shí)空觀的基本觀點(diǎn)是，長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量與運(yùn)動(dòng)（或說(shuō)與參考系）無(wú)關(guān)；而相對(duì)論時(shí)空觀的基本觀點(diǎn)是，長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量不僅與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，還與物質(zhì)分布有關(guān)。因此，探頭中不能通入恒定電流。2. 金屬探測(cè)器的探頭內(nèi)通入脈沖電流，才能測(cè)到埋在地下的金屬物品發(fā)回的電磁信號(hào)。大部分磁通都在鐵心中流動(dòng)，主磁通約占總磁通的99％以上，而漏磁通占總磁通的1％以下。當(dāng)溫度升高時(shí)，各磁疇的磁矩方向易趨向混亂而使鐵磁質(zhì)的磁性減小，因而鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率會(huì)明顯地依賴于溫度。 第15章 磁介質(zhì)的磁化一、選擇題1(C)，2(B)，3(B)，4(C)，5(D)二、填空題(1). －106 ，抗 . (2). 鐵磁質(zhì)，順磁質(zhì)，抗磁質(zhì).(3). 105 A/m， 102 A/m. (4). 各磁疇的磁化方向的指向各不相同，雜亂無(wú)章.全部磁疇的磁化方向的指向都轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向.(5). 磁導(dǎo)率大，矯頑力小，磁滯損耗低． 變壓器，交流電機(jī)的鐵芯等．三 計(jì)算題1. 一根同軸線由半徑為R1的長(zhǎng)導(dǎo)線和套在它外面的內(nèi)半徑為R外半徑為R3的同軸導(dǎo)體圓筒組成．中間充滿磁導(dǎo)率為m的各向同性均勻非鐵磁絕緣材料，如圖．傳導(dǎo)電流I沿導(dǎo)線向上流去，由圓筒向下流回，在它們的截面上電流都是均勻分布的．求同軸線內(nèi)外的磁感強(qiáng)度大小B的分布．解：由安培環(huán)路定理：  0 r R1區(qū)域：  ， R1 r R2區(qū)域： ， R2 r R3區(qū)域： r R3區(qū)域： H = 0，B = 0 2. 螺繞環(huán)中心周長(zhǎng)l = 10 cm，環(huán)上均勻密繞線圈N = 200匝，線圈中通有電流I = A．管內(nèi)充滿相對(duì)磁導(dǎo)率mr = 4200的磁介質(zhì)．求管內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感強(qiáng)度的大小．解： 200 A/m T 3. m，104 m2，在環(huán)上密繞300匝表面絕緣的導(dǎo)線，102 A時(shí)，106 Wb．求： (1) 鐵環(huán)內(nèi)部的磁感強(qiáng)度； (2) 鐵環(huán)內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度； (3) 鐵的磁化率； (4) 鐵環(huán)的磁化強(qiáng)度．解：(1) T (2) n = 1000 m1， H = nI0＝32 A/m (3) 相對(duì)磁導(dǎo)率 ∴ 磁化率 cm = mr173。3. 電磁流量計(jì)是一種場(chǎng)效應(yīng)型傳感器,如圖所示：截面矩形的非磁性管,其寬度為d、高度為h，管內(nèi)有導(dǎo)電液體自左向右流動(dòng), 在垂直液面流動(dòng)的方向加一指向紙面內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí),測(cè)得液體上表面的a與下表面的b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U,求管內(nèi)導(dǎo)電液體的流量。并建造較大的，面積為100m2量級(jí)的環(huán)狀流強(qiáng)探測(cè)器，同時(shí)加強(qiáng)尋找陷落在隕石或磁鐵礦中的磁單極子的工作。據(jù)查閱科學(xué)出版社1994年出版的，由美國(guó)引力、宇宙學(xué)和宇宙線物理專門(mén)小組撰寫(xiě)的《90年代物理學(xué)》有關(guān)分冊(cè)，目前已經(jīng)用超導(dǎo)線圈，游離探測(cè)器和閃爍探測(cè)器來(lái)尋找磁單極子。然而迄今為止，人們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可以確定磁單極子存在可重復(fù)的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。 電子受到的洛倫茲力為 方向向左 8. 兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線平行放置，導(dǎo)線本身的半徑為a，兩根導(dǎo)線中心間距離為b (b a)．兩根導(dǎo)線中分別保持電流I, 兩電流方向相反． (1) 求這兩導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的自感系數(shù)(忽略導(dǎo)線內(nèi)磁通)； (2) 若將導(dǎo)線間距離由b增到2 b，求磁場(chǎng)對(duì)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線做的功； (3) 導(dǎo)線間的距離由b增大到2 b，則對(duì)應(yīng)于導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的磁能改變了多少？是增加還是減少？說(shuō)明能量的轉(zhuǎn)換情況． 解：(1) ∵ ∴ 單位長(zhǎng)度自感系數(shù)為： (2) 兩等值反向的直線電流間的作用力為排斥力，將導(dǎo)線沿受力方向移動(dòng)dr距離時(shí)，磁場(chǎng)力對(duì)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線作功為： ∴ (3) 磁能增量 而 ∴ 這說(shuō)明磁能增加了．這是因?yàn)樵趯?dǎo)線間距離由b增大到2 b過(guò)程中，兩導(dǎo)線中都出現(xiàn)與電流反向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而，為要保持導(dǎo)線中電流不變外接電源要反抗導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作功，消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能量，一部分通過(guò)磁場(chǎng)力作功轉(zhuǎn)化為其他形式能量． 四 研討題1. 將磁場(chǎng)的高斯定理與電場(chǎng)的高斯定理相比，兩者有著本質(zhì)上的區(qū)別。． 3. 如圖所示線框，銅線橫截面積S = mm2，其中OA和DO＇兩段保持水平不動(dòng)，ABCD段是邊長(zhǎng)為a的正方形的三邊，它可繞OO＇軸無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)．整個(gè)導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，的方向豎直向上．已知銅的密度r = 103 kg/m3，當(dāng)銅線中的電流I =10 A時(shí)，導(dǎo)線處于平衡狀態(tài)，AB段和CD段與豎直方向的夾角a =15176。 (2). pR2c ； (3). m0i，沿軸線方向朝右. ； (4). ； (5). 正，負(fù).三 計(jì)算題1. 一根很長(zhǎng)的圓柱形銅導(dǎo)線均勻載有10 A電流，在導(dǎo)線內(nèi)部作一平面S，S的一個(gè)邊是導(dǎo)線的中心軸線，另一邊是S平面與導(dǎo)線表面的交線，如圖所示．試計(jì)算通過(guò)沿導(dǎo)線長(zhǎng)度方向長(zhǎng)為1m的一段S平面的磁通量． (真空的磁導(dǎo)率m0 =4p107 T思考題3：為了實(shí)時(shí)檢測(cè)紡織品、紙張等材料的厚度（待測(cè)材料可視作相對(duì)電容率為er的電介質(zhì)），通常在生產(chǎn)流水線上設(shè)置如圖所示的傳感裝置，其中A、B為平板電容器的導(dǎo)體極板，S為極板面積，d0為兩極板間的距離。由于極性分子還有無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)存在，這種取向不可能完全整齊。 在空間僅有此導(dǎo)體板（即導(dǎo)體板旁沒(méi)有其他電荷和其他電場(chǎng)）的情形下，導(dǎo)體板的表面上電荷分布均勻，且有兩表面上的面電荷密度相等。Q時(shí)，電容器的電場(chǎng)能量為 將e1的介質(zhì)板抽去后，電容器的能量為 外力作功等于電勢(shì)能增加，即 8. 如圖所示，將兩極板間距離為d的平行板電容器垂直地插入到密度為r、相對(duì)介電常量為er的液體電介質(zhì)中．如維持兩極板之間的電勢(shì)差U不變，試求液體上升的高度h．解：設(shè)極板寬度為L(zhǎng)，液體未上升時(shí)的電容為 C0 = e0HL / d 液體上升到h高度時(shí)的電容為 在U不變下，液體上升后極板上增加的電荷為 電源作功 液體上升后增加的電能