AP物理1:电与波

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例子问题

例子问题12:谐波与驻波

假设一端打开的管道支撑着波长为的波.如果这个波是三次谐波,管子有多长?

可能的答案:

正确答案:

解释

要回答这个问题,我们需要了解驻波的概念。驻波是一种同时显示节点和反节的波。一个节点是一个固定的位置,在那里没有来自波的位移,而一个背脊是一个最大位移的波点。

驻波是由两个方向相反的独立波相互干扰而产生的。例如,当波穿过一种介质(如管道中的空气)时,碰到密度更大的界面(如管道的末端),波就会反射回来。然而,这个反射波会发生位移相位不一致。因此,反射波将与入射波相互作用,两者将发生干涉。这种干扰呈现出一种特定的模式,其中在节点的位置上有破坏性干扰,在反节的位置上有建设性干扰。在这种情况下,波看起来根本不是在行进,而是看起来好像静止不动,因此得名驻波。

为了解决这个问题,我们需要使用管道一端关闭另一端打开的表达式。

用这个表达式,我们只需要把题目中给出的值代入,就能求出管子的长度。

例子问题1:静电学

两个点电荷,每个电荷为+1C,相距2米。如果它们之间的距离加倍,它们之间的力改变了什么因子?

可能的答案:

电荷之间的力保持不变

正确答案:

解释

在这个问题上,知道如何有效地筛选问题陈述并只选择你需要的信息将会非常有帮助。我们得到了一堆值,但只需要知道一件事,就是两个电荷之间的距离加倍了。

库仑定律如下:

我们可以重写初始和最终场景:

我们可以用一个方程除以另一个来建立一个比率:

我们知道最终半径是初始半径的两倍,即:

把这个代入,我们得到:

重新定位最终力,我们得到:

例子问题1:静电学

作用在点电荷上的力是多少的一个点电荷它位于走?

可能的答案:

正确答案:

解释

使用库仑定律。

代入已知值并求解。

注意,正值的电力对应一个排斥力。这应该是有意义的,因为两个粒子上的电荷是相同的符号(正电荷)。

例子问题1:点电荷间的电力

如果我们有两个电荷,而且,即另外,施加的力是什么通过如果我们知道负责…而且负责…?

可能的答案:

正确答案:

解释

使用库仑定律。

请注意,两个相同符号的电荷(都是正的或都是负的)之间的电力是一个正值。这表示斥力。

问题4:点电荷间的电力

测定相距3nm的2个质子之间的电作用力大小。还要确定这个力是吸引的还是排斥的。

可能的答案:

;有吸引力的

;令人厌恶的

;令人厌恶的

;令人厌恶的

正确答案:

;令人厌恶的

解释

回想一下,库仑定律告诉我们,两个点电荷之间的力的大小为:

在这里,是两个粒子之间的力,这两个粒子各自的电荷,和是两个电荷之间的距离。在我们的例子中,而且是相同的,因为每一个都是质子的电荷,给出如下:,

因此,代入已知值并求解。

要确定这个力是吸引力还是排斥力,我们只需要检查电荷的符号。由于两个质子的电荷(正电荷)相同,它们会相互排斥。

例5:点电荷间的电力

量值点电荷距离量值为0.01米的点电荷.点电荷之间的电力是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

用库仑定律求电荷间的电力:

例子问题1:静电学

量值点电荷距离一个相同电荷的点电荷2纳米远。点电荷之间的电力是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

两个点电荷之间的电力由库仑定律给出:

现在,代入给定的电荷(两者大小相同),给定的常数,以及电荷之间的距离(以米为单位),得到我们的答案:

示例问题7:点电荷间的电力

两个相距3m,电荷绝对值分别为1C和3C的带电金属之间的电力的大小是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

根据库仑定律,我们得到了求出电力大小的所有必要信息:

在哪里库仑常数是多少而且分别是收费,和是电荷之间的距离。在我们的例子中:

例子问题1:点电荷间的电力

3负责

给定的图中显示了三种电荷。找出由于其他两个电荷(大小和方向)对“顶部”电荷的合力。让假设所有的费用都是远离彼此。

是左下角的粒子,是最上面的粒子是右下角的粒子。注意轴。

可能的答案:

正确答案:

解释

用静电构型解决库仑定律问题的方法是找出力的大小,然后根据已知的电荷分配一个方向。库仑定律为:

在哪里而且我们要找的是和之间的力吗为电常数,为:

注意它们之间的距离而且是一样的而且.因为所有电荷的大小都是相同的,这意味着力的大小(不是方向)是相同的。所以施加的力与所施加的力的大小相同吗

力的草图如下所示:

部队

记住总有相等和相反的力对。我们只关心作用在上面的力最后一张图显示了作用于它的两个力而且.注意,矢量箭头长度相等(力的大小相等),方向不同。库仑力服从叠加定律,我们可以把它们相加。在此之前,我们先计算一下图中两种力的大小。

记住把距离换算成米电荷换算成库仑,这样单位就算出来了,不会有任何偏差

红色矢量箭头和蓝色矢量箭头的大小都是.注意下图中,如果电荷间隔相等,就会形成一个等边三角形。

Forces2

这个角与右边每个向量与这条直线的夹角相同。为了将向量相加,我们需要将向量的分量分成它们的x分量和y分量,并将各自的分量相加。这就是对称可以使问题更简单的地方。由于粒子是等距的,电荷大小都相等,这导致力的大小相等。通过检查可以看出,y分量必须相等且相反,因此可以抵消。

这意味着作用在上面的力的总大小就是x分量力的和。为了得到x分量,我们可以用夹角的余弦。由于角度相等,大小相等,最终答案将是:

最终的答案是正的x方向,由正的答案和在x方向上表示。答案必须有大小和方向来描述作用在粒子上的合力。

问题9:点电荷间的电力

1mol电子的电荷是,即法拉第常数。假设法拉第常数是,确定每摩尔施加的电力一摩尔电子在另一摩尔上,间隔是.假设电荷是静态的。利用库仑定律,假设摩尔电子表现得像点电荷。

可能的答案:

正确答案:

解释

根据库仑定律:

在哪里是点电荷之间的距离,,而且是电子的电荷。在我们的例子中,

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