大学物理(西南交大)作业参考答案5

NO.5 电势、导体与※电介质中的静电场 （参考答案）

班级： 学号： 姓名： 成绩：

一 选择题

1．真空中一半径为R 的球面均匀带电Q ，在球心O 处有一带电量为q 的点电荷，如图所示，设无穷远处为电势零点，则在球内离球心O 距离为r 的P 点处的电势为： （A ）r q

04πε； （B ）(041

R Q

r

q

+πε；

（C ）r Q

q 04πε+； （D ）)(0

41

R

q

Q r q

-+

πε； 参考：电势叠加原理。 [ B ] 2．在带电量为-Q 的点电荷A 的静电场中，将另一

带电量为q 的点电荷B 从a 点移动到b ，a 、b 两点距离点电荷A 的距离分别为r 1和r 2，如图，则移动过程中电场力做功为：

（A ）(2

101

1Q --； （B ）(2

101

14r r qQ

-πε；

（C ）

)(2

1

114r r qQ --πε； （D ）

)

(4120r r qQ --πε。

参考：电场力做功＝势能的减小量。A=W a -W b ＝q(U a -U b ) 。 [ C ] 3．某电场的电力线分布情况如图所示，一负电荷从M 点移到N 点，有人根据这个图做出以下几点结论，其中哪点是正确的？

（A ）电场强度E M ＜E N ； （B ）电势U M ＜U N ； （C ）电势能W M ＜W N ； （D ）电场力的功A ＞0。

[ C ]

4．一个未带电的空腔导体球壳内半径为R ，在腔内离球心距离为d （d ＜R ）处，固定一电量为+q 的点电荷，用导线把球壳接地后，再把地线撤去，选无穷远处为电势零点，则球心O 处的点势为：

（A ）0； （B ）d q

4πε；

（C ）-R q 04πε； （D ）)(1

1

40

R d

q

-

πε。

参考：如图，先用高斯定理可知导体内表面电荷为-q ，外表面无电荷（可分析）。虽然内表面电荷分布不均，但到O 点的距离相同，故由电势叠加原理可得。 [ D ] ※5．在半径为R 的球的介质球心处有电荷+Q ，在球面上均匀分布电荷-Q ，则在球内外处的电势分别为：

（A ）内r Q πε4+，外r Q

04πε-； （B ）内r Q

πε4+，0； 参考：电势叠加原理。注：原题中ε为ε0 （C ）R Q r

Q

πεπε44-+内

，0； （D ）0，0 。 [ C ]

r 2

(-Q)A

b

r 1 B a （q ）

※6．用两种介质填充平行板电容器，两极板上分别带有电荷+q 和-q ，若介质I 与II 的相对介电常数为εr1＞εr2（如图），则：

（A ）E 1＞E 2，D 1＞D 2； （B ）E 1＞E 2，D 1＜D 2； （C ）E 1＜E 2，D 1=D 2； （D ）E 1＞E 2，D 1=D 2； [ C ] 参考：D=ε

r ε

E.

二 填空题

1．图中所示为静电场的等势（位）线图，已知U 1＜U 2＜U 3，在图上画出a 、b 两点的电场强度的方向，并比较他们的大小，E a ＝ E b （填＜、＝、＞）。

2．在边长为a 的正三角形的三个顶点上放置电荷+q ，在三边中点处分别放置电荷-q ，则在三角形中心处一点的电势为a q

0433πε-

。

3．一半径r 1=5cm 的金属球A ，带电量为q 1=+2.0×10-8C ，另一内半径为r 2=10cm 、外半径为r 3=15cm 的金属球壳B ，带电量为q 2=+4.0×10-8C ，两球同心放置，如图，若以无穷远处为电势零点，则A 球电势U A =5400V ，B 球电势U B = 3600V 。

参考：U A = ???

?

??++-321211141

r q q r q r q πε U B = 30214r q q πε+

4．导体球1与2相距很远，半径分别为R 1与R 2，设R 1＞R 2，带电量均为Q ，若用一导线

将他们联起来时，将有电荷Q R R R R 2

12

1+-从 2 流向 1 。

参考：连接后，有U 1=U 2=U,即有2

0210144R Q R Q πεπε=

，Q R R R Q 2111+=

，Q R R R Q 2

12

2+=。

也可用孤立导体的电容来做。

5．一带孔的球其半径为R ，孔也是球形，半径为R/2，孔表面在某点与大球面相切，若有体密度为ρ的正电荷Q 均匀分布于球体内，则大球球心O

处的电势为 R

Q

R 00

2

145125πεερ=。

参考：用补全法。该题相当于一个半径为R 电荷密度为ρ的球体和一个半径为R/2电荷密

U

U U 3

度为－ρ的球体组成。0

202020

3

002

1251222

423444ερερερπεπρπεπρR R R R R r dr r U R =-+=??

? ???-+?=?。

※6．在电容为C 0的平行板空气电容器中，平行地插入一厚度为两极板距离一半的金属板，则电容器的电容C= 2 C 0 。参考：00022

2

C d

S

d S

C ===

εε。

三 计算题

1．图中所示为一沿x 轴放置的长度为l 的不均匀带电细棒，其电荷线密度为λ=λ0（x-a ），λ0为一常数，取无穷远处为电势零点，求坐标原点O 处的电势。 解：在x 处取一长为dx 的电荷元dq ，则：

dx a x dx dq )(0-=?=λλ ，

则dx x

a x x dq

dU 0004)

(4πελπε-==

， ∴??

++-=-==l

a a

o a

l

a a l dx x a x dU U )ln (44000

0πελπελ

2．如图所示，一内半径为a ，外半径为b 的金属球壳，带有电量Q ，在球壳空腔内距离球心r 处有一点电荷q ，设无限远处为电势零点，试求： （1）球壳内外表面上的电荷；

（2）球心O 点处，由球壳内表面上电荷产生的电势； （3）球心O 点处的总电势。

解：（1）在导体球壳内部取一高斯面（如图），

由于导体内部场强处处为零，故有：

00

==

???

∑S

q s d E ε

，

∴

q q q q -==+内内,0，

又由电荷守恒知：q Q q Q q +=-=内外；

（2）a

q a

q U O 0044πεπε-=

=

内内；

（3）)(41

0b

q Q a q r q U U U U O O q ++-=++=πε外内。

3．图示为一个均匀带电的球层，其电荷体密度为ρ，球层内表面半径为R 1，外表面半径为R 2，设无穷远处为电势零点，求空腔内任一点的电势。

解：在R 1

产生的电势为：

r d r r dr r r dq

du 0

020444ερ

πεπρπε=?==，

∴)(2212

20

021

R R rdr du u R R -===?

?ερερ。 ※ 4．一电容为C 的空气平行板电容器，接端电压为U 的电源充电后随即断开，求把两个

极板间距增大至n 倍时外力所做的功。 解：nU U n

C nd s C CU W n n C ====

及而02,21

ε ， 22

2

121CU n U C W n n C n ?==

∴， 根据功能原理知：22

1

)1(CU n W W A C Cn ?

-=-=。

大学物理答案第八章 西南交大版

大学物理答案第八章西南交大版 第八章相对论 8-1 选择题 v(1)一火箭的固有长度为L，相对于地面作匀速直线运动的速度为，火箭上有一个1 v人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为的子弹。在火箭2上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是: LL(A) (B) v，vv122 LL(C) (D) [B] 2v,v21，，v1,v/c11 v解:在火箭参考系中，子弹以速率，匀速通过距离L，所需的时间 2 L ,t,v2 (2)关于同时性有人提出以下一些结论，其中哪个是正确的, (A)在一惯性系同时发生的两个事件，在另一惯性系一定不同时发生。 (B)在一惯性系不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系一定同时发生。 (C)在一惯性系同一地点同时发生的两个事件，在另一惯性系一定同时发生。 (D)在一惯性系不同地点不同时发生的两个事件，在另一惯性系一定不同时发生。 [C] u,,,解:由洛仑兹变换,可知: ,t,,t,,x,,2c,, ,,t,0,,x,0,t,0当时，即在一个惯性系中同时同地发生的两个事件，在另一惯性系中一定同时发生; ,,t,0,,x,0,t,0当时即 在一个惯性系中的同时异地事件，在另一惯性系中必然不同时。

,,x,0,,t,0,t当时的大小有各种可能性，不是必然不为零的。 (3)一宇宙飞船相对地球以0.8c(c表示真空中光速)的速度飞行，一光脉冲从船尾传到船头，飞船上的观察者测得飞船长为90m，地球上的观察者测得脉冲从船尾发出和到达船头两个事件的空间间隔为 65 (A)90m (B)54m (C)270m (D)150m [C] ,,ss系，飞船系为系。系相对于系沿x轴方向以飞行，解:设地球系为 u,0.8css 1,, 21,0.8 90,,,s,x,90m系中， ,t,c ,,，，x,,x，ut由洛仑兹坐标变换得 ,,，，,x,,,x，u,t 190,,,90，0.8c，,,2 c,,1,0.8 ,270m 163.6，10J(4)某核电站年发电量为100亿度，它等于的能量，如果这是由核材料的 全部静止能转化产生的，则需要消耗的核材料的质量为 (A)0.4kg (B)0.8kg 77(C) (D) [A] ，，12，10kg1/12，10kg 2解:由质能关系 E,mc00 16E3.6，100 m,,,0.4kg0228c，，3，10 (5)设某微观粒子的总能量是它的静止能量的K倍，则其运动速度的大小 cc2(A) (B) 1,KK,1K cc2(C) (D) [C] ，，K,1KK，2K，1K 22解:由质能关系 E,mc,E,mc00

西南交大大学物理CII作业 参考答案

?物理系_2015_09 《大学物理CII》作业No.7 热力学第二定律 班级________ 学号________ 姓名_________ 成绩_______ 一、判断题：（用“T”和“F”表示） [ F ] 1．在任意的绝热过程中，只要系统与外界之间没有热量传递，系统的温度就不 会发生变化。 此说法不对． 在绝热过程中，系统与外界无热量交换，Q=0．但不一定系统与外界无作功，只要系 统与外界之间有作功的表现，由热力学第一定律Q=E+W，可知，E=-W，即对应有内能的改 变．而由E=νC，T可知，有E，一定有T，即有温度的变化． [ F ] 2．在循坏过程中系统对外做的净功在数值上等于p-V图中封闭曲线所包围的面 积，因此封闭曲线包围的面积越大，循坏效率就越高。 有人说，因为在循环过程中系统对外做的净功在数值等于p-V图中封闭曲线所包围的面积，所以封闭曲线所包围的面积越大，循环效率就越高，对吗？ 答：不正确，因为循环效率取决于系统对外做的净功和系统由高温热源吸收的热量，只 有在从高温热源吸收的热量一定的情况下，封闭曲线所包围的面积越大，即系统对外所 做的净功越多，循环效率越高，如果从高温热源吸收的热量不确定，则循环效率不一定 越高 [ F ] 3．系统经历一正循坏后，系统与外界都没有变化。 系统经历一正循环后，系统的状态没有变化；（２）系统经历一正循环后，系统与 外界都没有变化； （３）系统经历一正循环后，接着再经历一逆循环，系统与外界亦均无变化。 解说法（1）正确，系统经历一正循环后，描述系统状态的内能是单值函数，其内能 不变，系统的状态没有变化。 说法（2）错误，系统经过一正循环，系统内能不变，它从外界吸收热量，对外作功，由 热力学第二定律知，必定要引起外界的变化。 说法（3）错误，在正逆过程中所引起外界的变化是不能消除的。 [ F ] 4.第二类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律。 解：第二类永动机并不违背能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律。 [ F ] 5．一热力学系统经历的两个绝热过程和一个等温过程，可以构成一个循环过程解：循环构成了一个单热源机，这违反了开尔文表述。

大学物理作业(二)答案

班级___ ___学号____ ____姓名____ _____成绩______________ 一、选择题 1. m 与M 水平桌面间都是光滑接触，为维持m 与M 相对静止，则推动M 的水平力F 为：( B ) (A)(m +M )g ctg θ (B)(m +M )g tg θ (C)mg tg θ (D)Mg tg θ 2. 一质量为m 的质点，自半径为R 的光滑半球形碗口由静止下滑，质点在碗内某处的速率为v ，则质点对该处的压力数值为：( B ) (A)R mv 2 (B)R mv 232 (C)R mv 22 (D)R mv 252 3. 如图，作匀速圆周运动的物体，从A 运动到B 的过程中，物体所受合外力的冲量：( C ) (A) 大小为零 (B ) 大小不等于零，方向与v A 相同 (C) 大小不等于零，方向与v B 相同 (D) 大小不等于零，方向与物体在B 点所受合力相同 二、填空题 1. 已知m A =2kg ，m B =1kg ，m A 、m B 与桌面间的摩擦系数μ=0.5，(1)今用水平力F =10N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =_______0______，m A 的加速度a A =_____0_______. (2)今用水平力F =20N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =____5N____，m A 的加速度a A =_____1.7____. (g =10m/s 2) 2. 设有三个质量完全相同的物体，在某时刻t 它们的速度分别为v 1、v 2、v 3，并且v 1=v 2=v 3 ，v 1与v 2方向相反，v 3与v 1相垂直，设它们的质量全为m ，试问该时刻三物体组成的系统的总动量为_______m v 3________. 3.两质量分别为m 1、m 2的物体用一倔强系数为K 的轻弹簧相连放在光滑水平桌面上(如图)，当两物体相距为x 时，系统由静止释放，已知弹簧的自然长度为x 0，当两物体相距为x 0时，m 1的速度大小为 2 2 121 Km x m m m + . 4. 一弹簧变形量为x 时，其恢复力为F =2ax -3bx 2，现让该弹簧由x =0变形到x =L ，其弹力的功为： 2 3 aL bL - . 5. 如图，质量为m 的小球，拴于不可伸长的轻绳上，在光滑水平桌面上作匀速圆周运动，其半径为R ，角速度为ω，绳的另一端通过光 滑的竖直管用手拉住，如把绳向下拉R /2时角速度ω’为 F m A m B m M F θ A O B R v A v B x m 1 m 2 F m R

大学物理(西南交大)作业参考答案1

NO.1 质点运动学和牛顿定律 班级 姓名 学号 成绩 一、选择 1. 对于沿曲线运动的物体，以下几种说法中哪种是正确的： [ B ] (A) 切向加速度必不为零． (B) 法向加速度必不为零（拐点处除外）． (C) 由于速度沿切线方向，法向分速度必为零，因此法向加速度必为零． (D) 若物体作匀速率运动，其总加速度必为零． (E) 若物体的加速度a 为恒矢量，它一定作匀变速率运动． 2．一质点作一般曲线运动，其瞬时速度为V ，瞬时速率为V ，某一段时间内的平均速度为V ，平均速率为V ， 它门之间的关系为：[ D ] （A ）∣V ∣=V ，∣V ∣=V ； （B ）∣V ∣≠V ，∣V ∣=V ； （C ）∣V ∣≠V ，∣V ∣≠V ； （D ）∣V ∣=V ，∣V ∣≠V . 3.质点作曲线运动，r 表示位置矢量，v 表示速度，a 表示加速度，S 表示路程，a τ表示切向加速度，下列表达式中， [ D ] (1) d /d t a τ=v ， (2) v =t r d /d ， (3) v =t S d /d ， (4) d /d t a τ= v ． (A) 只有(1)、(4)是对的． (B) 只有(2)、(4)是对的． (C) 只有(2)是对的． (D) 只有（1）、(3)是对的．（备注：经过讨论认为（1）是对的） 4.某物体的运动规律为t k t 2 d /d v v -=，式中的k 为大于零的常量．当0=t 时，初速为0v ，则速度v 与时 间t 的函数关系是 [ C ] (A) 0221v v += kt , (B) 0221 v v +-=kt , (C) 02121v v +=kt , (D) 0 2121v v + -=kt 5.质点作半径为R 的变速圆周运动时的加速度大小为(v 表示任一时刻质点的速率) [ D ] (A) t d d v ．(B) 2 v R ． (C) R t 2 d d v v +．(D) 2 /1242d d ??? ????????? ??+??? ??R t v v ． 6．质点沿x 方向运动，其加速度随位置的变化关系为：a=3 1 +3x 2. 如在x=0处，速度v 0=5m.s -1，则在x=3m 处的速度为：[ A ] （A ）9 m.s -1； （B ）8 m.s -1； （C ）7.8 m.s -1； （D ）7.2 m.s -1 . 7.如图所示，假设物体沿着竖直面上圆弧形轨道下滑，轨道是光滑的，在从A 至C 的下滑过程中，下面哪个说法是正确的？[ E ] (A) 它的加速度大小不变，方向永远指向圆心． (B) 它的速率均匀增加． (C) 它的合外力大小变化，方向永远指向圆心． (D) 它的合外力大小不变． (E) 轨道支持力的大小不断增加． 8．物体作圆周运动时，正确的说法是：[ C ] （A ）加速度的方向一定指向圆心； （B ）匀速率圆周运动的速度和加速度都恒定不变； （C ）必定有加速度，且法向分量一定不为零； （D ）速度方向一定在轨道的切线方向，法向分速度为零，所以法向加速度一定为零； 9．以下五种运动形式，a 保持不变的运动是 [ E ] A

大学物理(西南交大)作业参考答案5

NO.5 电势、导体与※电介质中的静电场 （参考答案） 班级： 学号： 姓名： 成绩： 一 选择题 1．真空中一半径为R 的球面均匀带电Q ，在球心O 处有一带电量为q 的点电荷，如图所示，设无穷远处为电势零点，则在球内离球心O 距离为r 的P 点处的电势为： （A ）r q 04πε； （B ）(041 R Q r q +πε； （C ）r Q q 04πε+； （D ）)(0 41 R q Q r q -+ πε； 参考：电势叠加原理。 [ B ] 2．在带电量为-Q 的点电荷A 的静电场中，将另一 带电量为q 的点电荷B 从a 点移动到b ，a 、b 两点距离点电荷A 的距离分别为r 1和r 2，如图，则移动过程中电场力做功为： （A ）(2 101 1Q --； （B ）(2 101 14r r qQ -πε； （C ） )(2 1 114r r qQ --πε； （D ） ) (4120r r qQ --πε。 参考：电场力做功＝势能的减小量。A=W a -W b ＝q(U a -U b ) 。 [ C ] 3．某电场的电力线分布情况如图所示，一负电荷从M 点移到N 点，有人根据这个图做出以下几点结论，其中哪点是正确的？ （A ）电场强度E M ＜E N ； （B ）电势U M ＜U N ； （C ）电势能W M ＜W N ； （D ）电场力的功A ＞0。 [ C ] 4．一个未带电的空腔导体球壳内半径为R ，在腔内离球心距离为d （d ＜R ）处，固定一电量为+q 的点电荷，用导线把球壳接地后，再把地线撤去，选无穷远处为电势零点，则球心O 处的点势为： （A ）0； （B ）d q 4πε； （C ）-R q 04πε； （D ）)(1 1 40 R d q - πε。 参考：如图，先用高斯定理可知导体内表面电荷为-q ，外表面无电荷（可分析）。虽然内表面电荷分布不均，但到O 点的距离相同，故由电势叠加原理可得。 [ D ] ※5．在半径为R 的球的介质球心处有电荷+Q ，在球面上均匀分布电荷-Q ，则在球内外处的电势分别为： （A ）内r Q πε4+，外r Q 04πε-； （B ）内r Q πε4+，0； 参考：电势叠加原理。注：原题中ε为ε0 （C ）R Q r Q πεπε44-+内 ，0； （D ）0，0 。 [ C ] r 2 (-Q)A b r 1 B a （q ）

西南交通大学大物A1-01作业解析

《大学物理AI 》作业 No.01运动的描述 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、判断题 【 F 】1、运动物体的加速度越大，其运动的速度也越大。 反例：如果加速度的方向和速度方向相反。 【 F 】2、匀加速运动一定是直线运动。 反例：抛体运动。 【 F 】3、在圆周运动中，加速度的方向一定指向圆心。 反例：变速率的圆周运动。 【T 】4、以恒定速率运动的物体，其速度仍有可能变化。 比如：匀速率圆周运动。 【 T 】5、速度方向变化的运动物体，其加速度可以保持不变。 比如：抛体运动。 二、选择题 1． B 2、B 3、C 4、D 5、C 6、C 4．一运动质点在某瞬时位于矢径()y x r , 的端点处，其速度大小为 [ D ] (A) t r d d (B) t r d d (C) t r d d (D) 22d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x 解：由速度定义t r v d d = 及其直角坐标系表示j t y i t x j v i v v y x d d d d +=+=可得速度大小为 2 2d d d d ?? ? ??+??? ??=t y t x v 选D 6．一飞机相对空气的速度大小为1h km 200-?，风速为1 h km 56-?，方向从西向东。地面雷达测得飞机速度大小为1 h km 192-?，方向是 [ C ] (A) 南偏西16.3° (B) 北偏东16.3° (C) 向正南或向正北 (D) 西偏北16.3° (E) 东偏南16.3° 解：风速的大小和方向已知，飞机相对于空气的速度和飞机对地的 速度只知大 小，不知方向。由相对速度公式 地空气空气机地机→→→+=v v v 空气 机→v 地 机→v 地 空气→v 200 19256

2016西南交大大学物理A1第八次作业答案

《大学物理AI 》作业No.08导体介质中的静电场班级________ 学号________ 姓名_________ 成绩_______ 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示）[ F ] 1．达到静电平衡的导体，电场强度处处为零。 解：达到静电平衡的导体，内部场强处处为0，表面场强处处垂直于表面。 [ F ] 2．负电荷沿导体表面运动时，电场力做正功。 解：达到静电平衡的导体，表面场强与表面处处垂直，所以电场力做功为 0。 也可以这样理解：达到静电平衡的导体是个等势体，导体表面是个等势面，那么当电荷在导体表面运动时，电场力不做功（因为电场力做功数值上等于电势能增量的负值）。 [ F ] 3. 导体接地时，导体上的电荷为零。 解：导体接地，仅意味着导体同大地等电势。导体上的电荷是全部入地还是部分入地就要据实际情况而定了。[ F ] 4．电介质中的电场是由极化电荷产生的。 解：电介质中的电场是总场，是自由电荷和极化电荷共同产生的。[ T ] 5．将电介质从已断开电源的电容器极板之间拉出来时，电场力做负功。 解：拔出电介质，电容器的电容减少，而电容器已与电源断开，那么极板上的电量不变，电源不做功。此时，电容器储能变化为： 0222 ' 2 C Q C Q W ,即电容器储能是增加的， 而电场力做功等于电势能增量的负值，那么电场力应该做负功。 二、选择题: 1．把A ，B 两块不带电的导体放在一带正电导体的电场中，如图所示。设无限远处为电 势零点，A 的电势为U A ，B 的电势为U B ，则[ D ] (A) U B > U A ≠０(B) U B > U A = 0 (C)U B ＝U A (D) U B < U A 解：电力线如图所示，电力线指向电势降低的方向，所以U B < U A 。 2．半径分别为R 和r 的两个金属球，相距很远。用一根细长导线将两球连接在一起并使它们带电。在忽略导线的影响下，两球表面的电荷面密度之比为[ D ] (A) R/r (B)R 2 /r 2 (C) r 2/ R 2 (D) r/R 解：两个金属球用导线相接意味着它们的电势相等， 设它们各自带电为 21q q 、，选无穷远处为电势 0点，那么有： r q R q 0 2 14 4 ，我们对这个等式变下形

大学物理作业答案(下)

65． 如图所示，几种载流导线在平面内分布，电流均为I ，求：它们在O 点的磁感应强度。 1 R I B 80μ= 方向 垂直纸面向外 2 R I R I B πμμ2200- = 方向 垂直纸面向里 3 R I R I B 4200μπμ+ = 方向 垂直纸面向外 66． 一半径为R 的均匀带电无限长直圆筒，电荷面密度为σ，该筒以角速度ω绕其轴线匀速旋转。试求圆筒内部的磁感应强度。 解：如图所示，圆筒旋转时相当于圆筒上具有同向的面电流密度i ， σωσωR R i =ππ=)2/(2 作矩形有向闭合环路如图中所示．从电流分布的对称性分析可知，在ab 上各点B 的 大小和方向均相同，而且B 的方向平行于ab ，在bc 和fa 上各点B 的方向与线元垂直， 在de , cd fe ,上各点0=B ．应用安培环路定理 ∑??=I l B 0d μ 可得 ab i ab B 0μ= σωμμR i B 00== 圆筒内部为均匀磁场，磁感强度的大小为σωμR B 0=，方向平行于轴线朝右．

67．在半径为R 的长直金属圆柱体内部挖去一个半径为r 的长直圆柱体，两柱体轴线平行，其间距为a （如图）。今在此导体内通以电流I ，电流在截面上均匀分布，求：空心部分轴线上O ' 点的磁感应强度的大小。 解：) (22r R I J -= π 1012 1 r J B ?= μ 2022 1 r k J B ?-=μ j Ja O O k J r r J B B 021******** 21)(2 1 μμμ=?=-?= += r R Ia ) (22 2 0-= πμ 68．一无限长圆柱形铜导体,半径为R ,通以均匀分布的I 今取一矩形平面S （长为L ，宽为2R ），位置如图，求：通过该矩形平面的磁通量。

大学物理活页作业答案

1.质点运动学单元练习（一）答案 1．B 2．D 3．D 4．B 5．3.0m ；5.0m （提示：首先分析质点的运动规律，在t <2.0s 时质点沿x 轴正方向运动；在t =2.0s 时质点的速率为零；，在t >2.0s 时质点沿x 轴反方向运动；由位移和路程的定义可以求得答案。） 6．135m （提示：质点作变加速运动，可由加速度对时间t 的两次积分求得质点运动方程。） 7．解：（1）)()2(22 SI j t i t r -+= )(21m j i r += )(242m j i r -= )(3212m j i r r r -=-=? )/(32s m j i t r v -=??= （2）)(22SI j t i dt r d v -== )(2SI j dt v d a -== )/(422s m j i v -= )/(222--=s m j a 8．解： t A tdt A adt v t o t o ωω-=ωω-== ?? sin cos 2 t A tdt A A vdt A x t o t o ω=ωω-=+=??cos sin

9．解：（1）设太阳光线对地转动的角速度为ω s rad /1027.73600 *62 /5-?=π= ω s m t h dt ds v /1094.1cos 32 -?=ωω== （2）当旗杆与投影等长时，4/π=ωt h s t 0.31008.144=?=ω π = 10．解： ky y v v t y y v t dv a -==== d d d d d d d -k =y v d v / d y ??+=- =-C v ky v v y ky 2 22 121, d d 已知y =y o ，v =v o 则2020 2 121ky v C --= )(22 22y y k v v o o -+= ωt h s

西南交通大学大物A作业解析

?西南交大物理系_2013_02 《大学物理AI 》作业 No.03角动量 角动量守恒定律 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．如果一个刚体所受合外力为零，其合力矩一定为零。 [ F ] 2．一个系统的动量守恒，角动量一定守恒。 [ T ] 3．一个质点的角动量与参考点的选择有关。 [ F ] 4．刚体的转动惯量反映了刚体转动的惯性大小，对确定的刚体，其转动惯量是一定值。 [ F ] 5．如果作用于质点的合力矩垂直于质点的角动量，则质点的角动量将不发生变化。 二、选择题: 1．有两个半径相同、质量相等的细圆环A 和B 。A 环的质量分布均匀，B 环的质量分布不均匀。它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为A J 和B J [ C ] (A) A J >B J (B) A J

大学物理_作业与答案

《大学物理》课后作业题 专业班级： 姓名： 学号： 作业要求：题目可打印，答案要求手写，该课程考试时交作业。 第一章 质点力学 1、质点的运动函数为： 5 4;22 +==t y t x ， 式中的量均采用SI 单位制。求：（1）质点运动的轨道方程；（2）s 11=t 和s 22=t 时，质点的位置、速度和加速度。 1、用消元法 t=x/2 轨迹方程为 y=x 2+5 2、运动的合成 x 方向上的速度为x'=2， y 方向上的速度为y'=8t+5 将t 带入分别求出x 和y 方向上的速度 然后合成 x 方向上的加速度为x''=0 y 方向上的加速度为y''=8 所以加速度为8 2、如图所示，把质量为m 的小球悬挂在以恒加速度水平运动的小车上，悬线与竖直方向的夹角为θ，求小车的加速度和绳的张力。 绳子的拉力F ，将其水平和竖直正交分解为 Fsinα 和 Fcosα 竖直：Fcosα=mg 水平：Fsinα=ma a=gtanα 方向水平向右 3、一质量为0.10kg 的质点由静止开始运动，运动函数为j i 23 5 3 += t r （SI 单位）

求在t=0到t=2s 时间内，作用在该质点上的合力所做的功。 质点的速度就是 V ＝dr / dt ＝5* t^2 i ＋0 j 即质点是做直线运动，在 t ＝0时速度为V0＝0；在 t ＝2秒时，速度为 V1＝5*2^2＝20 m/s 由动能定理得所求合力做的功是 W 合＝（m*V1^2 / 2）－（m*V0^2 / 2）＝m*V1^2 / 2＝0.1*20^2 / 2＝20 焦耳 第二章 刚体力学 1、在图示系统中，滑轮可视为半径为R 、质量为m 0 的匀质圆盘。设绳与滑轮之间无滑动，水平面光滑，并且m 1=50kg ，m 2=200kg ，m 0=15kg ，R=0.10m ，求物体的加速度及绳中的张力。 解 将体系隔离为1m ，0m ， 2m 三个部分，对1 m 和2m 分别列牛顿方程，有 a m T g m 222=- a m T 1 1= 因滑轮与绳子间无滑动，则有运动学条件 R a β= 联立求解由以上四式，可得 由此得物体的加速度和绳中的张力为 m 2 T 1

西南交大 大学物理 2014版NO.6详细解答

?物理系_2014_09 《大学物理AII 》作业 No.6 光的衍射 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．无线电波能绕过建筑物，而可见光波不能绕过建筑物。这是因为光是沿直 线传播的。 解：无线电波能绕过建筑物，是因为它的波长长，而可见光不能绕过，是由于其波长同障碍物比起来，数量级差太多，衍射现象不明显。 [ F ] 2．光的夫琅和费单缝衍射图样的特点是各级亮条纹亮度相同。 解：单缝夫琅和费衍射条纹的亮度是非均匀的，中央亮纹最亮，其余明纹随着级次增加亮度减弱。 [ T ] 3．光学仪器的分辨率与仪器的通光孔径成正比，与入射光的波长成反比。 解：光学仪器的分辨率为：λ ?D 22.111=Δ，从上式知道题目所述正确。 [ F ] 4．用半波带法处理单缝夫琅禾费衍射时，就是将单缝分成若干个缝宽为2λ的半 波带。 解：用半波带法处理单缝夫琅禾费衍射时，是将衍射角为?的一束平行光的在缝外的最大光程差用2λ 去分，这样，对应的单缝也被分成若干个半波带，并不是说每个半波带的缝宽是2λ，而是只相邻的两个半波带的对应光线在缝外引起的光程差是2λ 。 [ F ] 5．光栅的分辨率与其光栅常数成正比。 解：教材P.140,光栅的分辨率为：kN R =，即：光栅的分辨率与谱线的级次k 和光栅的总缝数N 成正比，与光栅常数d 无关。 二、选择题： 1．根据惠更斯--菲涅耳原理, 若已知光在某时刻的波阵面为S , 则S 的前方某点P 的光强度取决于波阵面S 上所有面积元发出的子波各自传到P 点的 [ D ] (A) 振动振幅之和 (B) 振动振幅之和的平方 (C) 光强之和 (D) 振动的相干叠加 解：教材126页。

大学物理9~13课后作业答案

第八章 8-7 一个半径为的均匀带电半圆环，电荷线密度为,求环心处点的场强． 解: 如8-7图在圆上取 题8-7图 ，它在点产生场强大小为 方向沿半径向外 则 积分 ∴ ，方向沿轴正向． 8-8 均匀带电的细线弯成正方形，边长为，总电量为．(1)求这正方形轴线上离中心为处的场强；(2)证明：在处，它相当于点电荷产生的场强． 解: 如8-8图示，正方形一条边上电荷在点产生物强方向如图，大小为 ∵ ∴ R λO ?Rd dl =?λλd d d R l q ==O 20π4d d R R E ε? λ= ? ?ελ ?d sin π4sin d d 0R E E x ==??ελ ?πd cos π4)cos(d d 0R E E y -= -=R R E x 000π2d sin π4ελ??ελπ = =? d cos π400=-=???ελπR E y R E E x 0π2ελ = =x l q r E l r >>q E 4q P P E ? d ()4π4cos cos d 22 021l r E P + -= εθθλ22cos 22 1l r l + = θ12cos cos θθ-=24π4d 22 220l r l l r E P + += ελ

在垂直于平面上的分量 ∴ 题8-8图 由于对称性，点场强沿方向，大小为 ∵ ∴ 方向沿 8-10 均匀带电球壳内半径6cm ，外半径10cm ，电荷体密度为2×C ·m -3求距球心5cm ， 8cm ,12cm 各点的场强． 解: 高斯定理 , 当时，, 时， ∴ ， 方向沿半径向外． cm 时, ∴ 沿半径向外. 8-11 半径为 和(＞)的两无限长同轴圆柱面，单位长度上分别带有电量和-,试求:(1)＜；(2) ＜＜；(3) ＞处各点的场强． 解: 高斯定理 P E ? d βcos d d P E E =⊥42 4π4d 2 2 22 22 l r r l r l r l E + + += ⊥ελP OP 2)4(π44d 422 22 0l r l r lr E E P + += ?=⊥ελl q 4= λ2)4(π42 2220l r l r qr E P ++= ε510-02π4ε∑=q r E 5=r cm 0=∑q 0=E ?8=r cm ∑q 3π 4p =3 (r )3内r -()202 3π43π4r r r E ερ内 -=41048.3?≈1C N -?12=r 3π 4∑=ρq -3(外r ）内3r () 420331010.4π43π4?≈-=r r r E ερ内 外1C N -?1R 2R 2R 1R λλr 1R 1R r 2R r 2R 0d ε∑?= ?q S E s ??0 d ε ∑ ? = ? q S E s ? ?

西南交大大学物理练习题(附参考解答)

NO.1 质点运动学 班级 姓名 学号 成绩 一、选择 1. 对于沿曲线运动的物体，以下几种说法中哪种是正确的： [ B ] (A) 切向加速度必不为零．（反例：匀速圆周运动） (B) 法向加速度必不为零（拐点处除外）． (C) 由于速度沿切线方向，法向分速度必为零，因此法向加速度必为零．（反例：匀速圆周运动） (D) 若物体作匀速率运动，其总加速度必为零．（反例：匀速圆周运动） (E) 若物体的加速度a 为恒矢量，它一定作匀变速率运动． 2．一质点作一般曲线运动，其瞬时速度为V ，瞬时速率为V ，某一段时间内的平 均速度为V ，平均速率为，它们之间的关系为：[ D ] （A ）∣V ∣=V ，∣V ∣=V ； （B ）∣V ∣≠V ，∣V ∣=V ； （C ）∣V ∣≠V ，∣V ∣≠V ； （D ）∣V ∣=V ，∣V ∣≠V . 解：dr ds V V dt dt =?=， r s V V t t ??≠?≠??. 3.质点作曲线运动，r 表示位置矢量，v 表示速度，a 表示加速度，S 表示路程，a τ表示切向加速度，下列表达式中， [ D ] (1) d /d t a τ=v ， (2) v =t r d /d ， (3) v =t S d /d ， (4) d /d t a τ=v ． (A) 只有(1)、(4)是对的． (B) 只有(2)、(4)是对的． (C) 只有(2)是对的． (D) 只有（1）、(3)是对的． 解：d /d t a τ=v ，v =t S d /d ， a t v =d /d 4.质点作半径为R 的变速圆周运动时的加速度大小为 (v 表示任一时刻质点的速率) [ D ] (A) t d d v ．(B) 2 v R ． (C) R t 2 d d v v +．(D) 2 /1242d d ??? ????????? ??+??? ??R t v v ．

大学物理习题与作业答案

大学物理习题与作业答 案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

理想气体 状 态方程 5-1一容器内储有氧气，其压强为105 Pa ，温度为270 C ，求：（1）气体分子的数密度；（2）氧气的质量密度；（3）氧分子的质量；（4）分子间的平均距离（设分子均匀等距分布）。 解：(1)nkT p =，32523 5 /m 1044.2) 27273(1038.11001.1?=+???==-kT p n (2)R M m T pV mol = ，335mol kg/m 30.1)27273(31.810321001.1=+????== =∴-RT pM V m ρ (3)n m O 2 =ρ ， kg 1033.510 44.230.126 25 2-?=?= = ∴n m O ρ (4)m 1045.31044.2119 325 3 -?=?==n d 5-2在容积为V 的容器中的气体，其压强为p 1，称得重量为G 1。然后放掉一部分气体，气体的压强降至p 2，再称得重量为G 2。问在压强p 3下，气体的质量密度多大 解：设容器的质量为m ，即放气前容器中气体质量为m g G m -=1 1，放气后容器中气体质量为m g G m -= 2 2。 由理想气体状态方程有 RT M m g G RT M m V p mol 1mol 11-==， RT M m g G RT M m V p mol 2 mol 22-==

上面两式相减得 V p p G G g M RT )()(1212mol -=-，)(1 21 2mol p p G G gV RT M --= 当压强为3p 时，1 21 2 33mol 3p p G G gV p RT p M V m --?=== ρ 压强、温度的微观意义 5-3将10-2kg 的氢气装在10-3m 2的容器中，压强为105Pa ，则氢分子的平均平动动能为多少 解：RT M m pV mol = ，mR pV M T mol =∴ 5-4体积33m 10-=V ，压强Pa 105=p 的气体分子平均平动动能的总和为多少 解：kT N t 2 3=∑ε，其中N 为总分子数。kT V N nkT p = = ，kT pV N = 5-5温度为0℃和100℃时理想气体分子的平均平动动能各为多少欲使分子的平均 平动动能等于1eV ，气体的温度需多高（1eV=10-19J ） 解：C 0?时，J 1065.52731038.12 32321230--=?=???==kT t ε C 100?时，J 1072.73731038.12 3 232123100--=?=???== kT t ε J 106.1eV 119-?= ，∴分子具有1eV 平均动能时，气体温度为 能量均分、理想气体内能

大学物理习题与作业答案

理想气体状态方程 5-1一容器内储有氧气，其压强为?105Pa ，温度为270 C ，求：（1）气体分子的数密度；（2）氧气的质量密 度；（3）氧分子的质量；（4）分子间的平均距离（设分子均匀等距分布）。 解：(1) nkT p =，32523 5 /m 1044.2) 27273(1038.11001.1?=+???==-kT p n (2) R M m T pV mol =Θ，335mol kg/m 30.1)27273(31.810321001.1=+????== =∴-RT pM V m ρ (3) n m O 2=ρΘ， kg 1033.510 44.230 .12625 2-?=?= =∴n m O ρ (4) m 1045.310 44.21193253 -?=?==n d 5-2在容积为V 的容器中的气体，其压强为p 1，称得重量为G 1。然后放掉一部分气体，气体的压强降至p 2， 再称得重量为G 2。问在压强p 3下，气体的质量密度多大 解： 设容器的质量为m ，即放气前容器中气体质量为m g G m -= 1 1， 放气后容器中气体质量为m g G m -=22。 由理想气体状态方程有 RT M m g G RT M m V p mol 1mol 11-==， RT M m g G RT M m V p mol 2 mol 22-== 上面两式相减得 V p p G G g M RT )()(1212mol -=-， )(1 21 2mol p p G G gV RT M --= 当压强为3p 时， 1 21 2 33mol 3p p G G gV p RT p M V m --?=== ρ 压强、温度的微观意义 5-3将?10-2kg 的氢气装在?10-3m 2的容器中，压强为?105 Pa ，则氢分子的平均平动动能为多少 解： RT M m pV mol = Θ，mR pV M T mol =∴ J 1088.331 .8102100.4109.31021038.1232323222 35323 mol -----?=??????????===mR pV M k kT t ε 5-4体积33m 10-=V ，压强Pa 105=p 的气体分子平均平动动能的总和为多少 解：kT N t 23=∑ε，其中N 为总分子数。 kT V N nkT p ==Θ，kT pV N = J 15010102 3 232335=??===∑∴-pV kT kT pV t ε

大学物理活页作业答案(上册)

1 1．B 2．D 3．D 4．B 5．3.0m ；5.0m （提示：首先分析质点的运动规律，在t <2.0s 时质点沿x 轴正方向运动；在t =2.0s 时质点的速率为零；，在t >2.0s 时质点沿x 轴反方向运动；由位移和路程的定义可以求得答案。） 6．135m （提示：质点作变加速运动，可由加速度对时间t 的两次积分求得质点运动方程。） 7．解：（1）)()2(22 SI j t i t r -+= )(21m j i r += )(242m j i r -= )(3212m j i r r r -=-=? )/(32s m j i t r v -=??= （2）)(22SI j t i dt r d v -== )(2SI j dt v d a -== )/(422s m j i v -= )/(222--=s m j a 8．解： t A tdt A adt v t o t o ωω-=ωω-==??sin cos 2 t A tdt A A vdt A x t o t o ω=ωω-=+=??cos sin 9．解：（1）设太阳光线对地转动的角速度为ω

s rad /1027.73600 *62 /5-?=π= ω s m t h dt ds v /1094.1cos 32 -?=ωω== （2）当旗杆与投影等长时，4/π=ωt h s t 0.31008.144=?=ω π = 10．解： ky y v v t y y v t dv a -==== d d d d d d d -k =y v d v / d y ??+=- =-C v ky v v y ky 2 22 121, d d 已知y =y o ，v =v o 则2 020 2 121ky v C --= )(22 22y y k v v o o -+=

2012 西南交通大学 大学物理 AII 作业答案 No.6 光的衍射

?物理系_2012_09 《大学物理AII 》作业 No.6 光的衍射 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．无线电波能绕过建筑物，而可见光波不能绕过建筑物。这是因为光是沿直线传播的。 解：无线电波能绕过建筑物，是因为它的波长长，而可见光不能绕过，是由于其波长同障碍物比起来，数量级差太多，衍射现象不明显。 [ T ] 2．若衍射光栅单位长度上的刻痕数越多，则光栅的光栅常数越小。 解：根据N l d =,可知上面的叙述正确。 [ F ] 3．光夫琅和费单缝衍射图样的特点是各级亮条纹亮度相同。 解：单缝夫琅和费衍射条纹的亮度是非均匀的，中央亮纹最亮，其余明纹随着级次增加亮度减弱。 [ T ] 4．光学仪器的分辨率与仪器的通光孔径成正比，与入射光的波长成反比。 解：光学仪器的分辨率为：λ ?D 22.111=?，从上式知道题目所述正确。 [ F ] 5．衍射角就是衍射光线与入射光线间的夹角。 解：衍射角是衍射光线与缝面法线的夹角。 二、选择题： 1．衍射情况将发生，在当光通过 [ E ] (A) 针孔 (B) 狭缝 (C) 宽缝 (D) 尖锐的边缘 (E) 以上答案都对 解：只要有障碍物，就会发生衍射。 2．惠更斯－菲涅耳原理告诉我们，狭缝或圆孔处的波阵面上的每一点都可以看成是一个发射球面波的子波源。这个原理适用于 [ A ] (A) 传播路径中任何位置处的任何点 (B) 传播路径中有物质存在的任何点 (C) 仅仅是狭缝或圆孔处 解：教材P.126页。 screen 3．根据屏幕上的图样可以判断狭缝是 [ B ] (A) 水平的 (B) 垂直的 解：单缝夫琅和费衍射的条纹是平行于单缝的明暗相间的条纹。因而根据条纹可以判定狭缝是垂直放置的。 4．波长为λ的蓝光通过一个宽度为a 的单缝，在屏幕上形成一个衍射图样。如果用波长为λ2的红光代替蓝光，要想再现原先的衍射图样，单缝的宽度要变成 [ D ] (A) a /4 (B) a /2 (C) 没必要改变 (D) 2a (E) 4a (F) 无法通过改变缝宽来重现原先的图样 解：单缝夫琅和费衍射中央条纹的角宽度为：a λ?2=?，其余明纹的角宽度为a λ?=?， 还想再现原先的衍射图样，那么角宽度不能变。由于波长变成了原来的2倍，单缝的宽度就要变成原来的2倍。

西南交通大学2016大物作业09

?西南交大物理系_2016_02 《大学物理AI 》作业 No. 09 磁感应强度 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．穿过一个封闭面的磁感应强度的通量与面内包围的电流有关。 解：穿过一个封闭面的磁感应强度的通量为0。 [ F ] 2．载流闭合线圈在磁场中只能转动，不会平动。 解：载流线圈在均匀磁场中只能转动，不会平动。但在非均匀磁场中，除了转动，还会平动。 [T] 3. 做圆周运动的电荷的磁场可以等效为一个载流圆线圈的磁场。 解：做圆周运动的电荷可以等效为一个圆电流，所以其产生的磁场可以等效为圆线圈产生的磁场。 [ F ] 4．无限长载流螺线管内磁感应强度的大小由导线中电流的大小决定。 解：无限长载流螺线管内磁感应强度的大小为：nI B 0μ=，除了与电流的大小有关， 还与单位上的匝数有关。 [ T ] 5．在外磁场中，载流线圈受到的磁力矩总是使其磁矩转向外场方向。 解：根据B P M m ?=，可知上述叙述正确。 二、选择题： 1．载流的圆形线圈(半径a 1)与正方形线圈(边长a 2)通有相同电流I 。若两个线圈的中心O 1 、O 2处的磁感应强度大小相同，则半径a 1与边长a 2之比a 1∶a 2为 [ D ] (A) 11: (B) 12:π (C) 42:π (D) 82:π 解：圆电流在其中心产生的磁感应强度1 01 2a I B μ= 正方形线圈在其中心产生的磁感应强度

2 02022 2)135cos 45(cos 2 44a I a I B πμπμ=-? ?= 磁感强度的大小相等，8:2:2 22212 01 021 ππμμ=?=? =a a a I a I B B 所以选D 。 2．在一平面内，有两条垂直交叉但相互绝缘的导线，流过每条导线的 电流i 的大小相等，其方向如图所示．问哪些区域中有某些点的磁感 强度B 可能为零？ (A) 仅在象限Ⅰ． (B) 仅在象限Ⅱ． (C) 仅在象限Ⅰ，Ⅲ． (D) 仅在象限Ⅰ，Ⅳ． (E) 仅在象限Ⅱ，Ⅳ． ［ E ］ 解：根据电流流向与磁场方向成右手螺旋，可以判定答案为E 。 3．一个载流圆线圈通有顺时针方向的电流，放在如图所示的均匀磁场中，则作用在该线圈上的磁力矩的方向 [ D ] (A) 垂直纸面向里 (B) 垂直纸面向外 (C) 向上 (D) 向下 (E) 合力矩为零 解：m P 方向垂直于纸面朝里，即?，而B 向右，根据B P M m ?=,判断出磁力矩M 的方向向下。 4．在磁感应强度为B 的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ，S 边线所在平面的法线方向单位矢量n 与B 的夹角为α，则通过 半球面S 的磁通量为 [ B ] (A) απsin 2B r -； (B) απcos 2B r -； (C) B r 2π ； (D) B r 22π。 解：半球面S 与S 边线所在平面构成封闭高斯面，由磁场的高斯定理: 0d d d =?+?=?????平S B S B S B S 所以通过半球面S 的磁通量为 απαπcos cos 0d d d 22r B r B S B S B S B S -=-=?-?=?? ???平 B