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大学物理 第4章习题解答

大学物理 第4章习题解答
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第四章 狭义相对论

4-l 设/s 系相对S 系的速度u=0.6c ,在S 系中事件A 发生于m x A 10=,s t A 7100.5-?=,

0==A A z y ;事件B 发生在0,100.3,507

==?==-B B B B z y s t m x ,求在s'系中这两个

事件的空间间隔与时间间隔。

解: 利用2

21c

u t

u x x -

-=

'??? 2

22

1c

u x

c

u t t -

?-

?='?

其中

???

??

?

?-=?-=?'-'='?'

-'='?A B A B A

B A

B t

t t x x x t t t x x x

4-2北京和长沙直线相距1200km 。在某一时刻从两地同时向对方飞出直航班机。现有一艘飞船从北京到长沙方向在高空掠过,速率恒为u=0.999c 。求宇航员测得:(1)两班机发出的时间间隔;(2)哪一班机先起飞? 解: x 1=0 x 2=1200 km

2

221c

u c ux t t -

?

?? ??

-='

011)(222

2

21221

2<-?-

=-

?

?

?

???--?='

-'

='?c

u

c

x u c

u x x c u t t t t

即'

<'

12t t ,则长沙的班机后起飞. ='t ? (代入数据可得)

4-3一宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行,如果宇航员希望把这段路程缩短为3光年,则他所乘的火箭相对于地球的速度是多少?

解: 地球与星球的距离L 0=5光年(固有长度),宇航员测量的长度L =3光年(运动长度),

由长度收缩公式得

习题4.2图

2

201c

u L L -

=

得火箭对地的速度

c c c L L u 5453112

0=??

?

??-=???

?

??-=

4-4设在S 系中边长为a 的正方形,在/s 系中观测者测得是1:2的长方形,试求/s 系相对于S 系的运动速度。 解: 2

201c

u L L -=

2

0a L a

L ==

则代入得c u 2

3=

4-5长度m L 10=的米尺静止于S'系中,与/x 轴的夹角?=30/θ。,/s 系相对S 系沿x 轴运动,在S 系中观测者测得米尺与x 轴夹角为045=θ。试求:(1) /s 系和S 系的相对运动速度(2)S 系中测得的米尺长度。 解: 解法一 (1) 根据题意

2

12

3='=''

'y x

l l l l l

l y x 2

22

2=

=

长度沿运动方向缩短

因为2

2=?=''

l l l y y

因为c c c u c

u l l x

x 3

6816.03

212

2=

==

?-'='

(a) (b) 习题4-5图

(2) )m (2

2)21()21(222

2=+=

+=

y

x l l l 解法二 l l l y x 2

2=

=, 2

130sin 0=?=''

l l y

由2

21c

u l l x

x -'='

c c l l u x x

2

2

232111???

?

??-=???

?

??'

-=

' c c 816.03

2==

2

2

y x l l l +=

2

2

2121??

?

??+??? ??= 22=

4-6等边三角形固有边长为a ,在相对于三角形以速率c u 2

3=

运动的另一个惯性系中观测,

此三角形周长为多少?假设:(1)运动的惯性系沿着三角形的角平分线运动;(2)运动惯性系沿着三角形的一条边运动。 解: (1)

对OA(或OB)

2

23a l a

l y x

='=''

'

在S 系(相对S '系以运动c u 2

3=

2

4

312

2a l l a

l c

u l l y y x x x ='==

?-'='

'

a a

a

l

l l y

x

4

716

34

2

2

2

2=

+

=

+=

习题4-6 (a)图

周长)2

71(4

72+

=+?=a a a

(2)

对OA(或AB)S 系中长度为)(21l l 或

a l a

l y x

2

32

1=

='''

y y x x

x l l a l c

u l l '''==

?-'=4

12

2

a l l l l y

x 4

132

2

12=

+==

对OB,在S 系中长度为3l

2

12

23a c

u a l =

-

=

周长)2

4

132(a a +

?=

)131(2+

=a

4-7在惯性系S 中观察到有两个事件发生在同一地点,其时间间隔为4.0s ,从另一惯性系/s 中观察到这两个事件的时间间隔为6.0s ,试问从/s 系测量到这两个事件的空间间隔是多少?设/

s 系以恒定速率相对S 系沿/

xx 轴运动。

解: S 系测量的时间间隔为固有时S s '=,0.40τ系测量的时间间隔为运动时s 0.6=τ,根据时间延缓公式得

2

201c

u -

=

ττ

S ′系对S 系的速率

c c c c u 35745.00.60.4112

2

0=

=??

?

??-=

??

?

??-=

ττ

习题4-6 (b)图

在S ′系测量的两个事件的空间间隔为

)(10341.10.6103745.09

8

m t u x ?=???='='??

或 )(10341.10.6103745.0)(98m t u x x ?=???=-='??γ? 2

211c

u -

=

γ

4-8静长为100m 的宇宙火箭以0.6c 速度向右作直线飞行,一流星从船头飞向船尾,宇航员测得的时间间隔为s 6102.1-?。求:(1)地面上观测者测得的时间间隔;(2)在此时间内流星飞过的距离。 解:

x s

t 100

102.16

-='?='-??

(因为流星是从船头飞向船尾)

)(2

x c

u t t '?+

'?=?γ

4

511)(2

2

=-=

'?+'?=?c u

t u x x γγ

)1006.010

2.1(4

56

?-

?=

-c

c t ?

)s (10

25.16

-?=

4

5)

102.16.0100(6

-??+-=c x ?

)m (145=

4-9一个静质量为0m 的质点在恒力F =F i (N)的作用下开始运动,经过时间t ,它的速度v 和位移x 各是多少?在时间很短)/(0F c m t <<和时间很长)/(0F c m t >>的两种极限情况下,v 和x 的值又各是多少?

解: 根据相对论动力学基本方程得

t

m F d )(d υ= (1)

对上式积分

??

=t

m o

m t F 0

)(d d υ

υ

得 2

2

2

2

02

201t

F c m F t c v c

m m Ft +=

?-

=

=υυυ

(1) 当t<<

Ft F

c m ,0时<

at t m F c

m Ftc v ==

=0

2

2

(2) 当t>>

F c m 0时,Ft >>c m 0

则c Ft Ftc

v ==2

)

(

v =at 时,

???=

=t at v x d dt

d

2

21at x =

v =c 时

??=t v x d d

?=t

c x

d ct =

4-10观察者乙以c 5

4

的速度相对于静止的观察者甲运动,求:(1)乙带着质量为lkg 的物体,

甲测得此物体质量为多少?(2)甲、乙分别测得该物体的总能量为多少?(3)乙带着一长为0L ,质量为m 的棒,该棒沿运动方向放置,甲、乙分别测得该棒的密度是多少?

解: )kg (3

5541/kg 11/22

2

20=

-

=-=c

c

c

u m m

4-11 略 4-12 略 4-13 略 4-14 略 4-15 略

4-16 太阳的辐射能来自其内部的核聚变反应,太阳每秒钟向周围空间辐射出的能量约为

1

26

105-??s

J 。由于这个原因,太阳每秒钟减少多少质量?把这个质量同太阳目前的质量

kg 30

10

2?作比较。

解: 根据质能公式得太阳因辐射能量每秒减少的质量为

)(106.5)

103(10

51

92

8

262

-??=??=

=

s

kg c

E

m ??

与太阳质量的比值 21

30

9

10

8.210

2106.5-?=??=

m

m ?

这个比值是非常小的. 4-17 略

大学物理第四章课后答案

第四章 气体动理论 一、基本要求 1.理解平衡态的概念。 2.了解气体分子热运动图像和理想气体分子的微观模型,能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。 3.初步掌握气体动理论的研究方法,了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。 4.理解麦克斯韦速率分布律、速率分布函数和速率分布曲线的物理意义,理解气体分子运动的最概然速率、平均速率、方均根速率的意义,了解玻尔兹曼能量分布律。 5.理解能量按自由度均分定理及内能的概念,会用能量均分定理计算理想气体的内能。 6.了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程的意义及其简单的计算。 二、基本内容 1. 平衡态 在不受外界影响的条件下,一个系统的宏观性质不随时间改变的状态。 2. 理想气体状态方程 在平衡态下,理想气体各参量之间满足关系式 pV vRT = 或 n k T p = 式中v 为气体摩尔数,R 为摩尔气体常量118.31R J mol K --=??,k 为玻尔兹曼常量2311.3810k J K --=?? 3. 理想气体压强的微观公式 212 33 t p nm n ε==v 4. 温度及其微观统计意义 温度是决定一个系统能否与其它系统处于热平衡的宏观性质,在微观统计上

32 t kT ε= 5. 能量均分定理 在平衡态下,分子热运动的每个自由度的平均动能都相等,且等于2 kT 。以 i 表示分子热运动的总自由度,则一个分子的总平均动能为 2 t i kT ε= 6. 速率分布函数 ()dN f Nd = v v 麦克斯韦速率分布函数 23 2/22()4()2m kT m f e kT ππ-=v v v 7. 三种速率 最概然速率 p = =v 平均速率 = =≈v 方均根速率 = =≈8. 玻尔兹曼分布律 平衡态下某状态区间(粒子能量为ε)的粒子数正比于kT e /ε-。重力场中粒子数密度按高度的分布(温度均匀): kT m gh e n n /0-= 9. 范德瓦尔斯方程 采用相互作用的刚性球分子模型,对于1mol 气体 RT b V V a p m m =-+ ))((2 10. 气体分子的平均自由程 λ= =

大学物理下册选择题练习题

( 1 ) 边长为l 的正方形,在其四个顶点上各放有等量的点电荷.若正方形中心O处的场 强值和电势值都等于零,则:(C) (A)顶点a、b、c、d处都是正电荷. (B)顶点a、b处是正电荷,c、d处是负电荷. (C)顶点a、c处是正电荷,b、d处是负电荷. (D)顶点a、b、c、d处都是负电荷. (3) 在阴极射线管外,如图所示放置一个蹄形磁铁,则阴极射线将 (B) (A)向下偏. (B)向上偏. (C)向纸外偏. (D)向纸内偏. (4) 关于高斯定理,下列说法中哪一个是正确的? (C) (A)高斯面内不包围自由电荷,则面上各点电位移矢量D 为零. (B)高斯面上处处D 为零,则面内必不存在自由电荷. (C)高斯面的D 通量仅与面内自由电荷有关. (D)以上说法都不正确. (5) 若一平面载流线圈在磁场中既不受力,也不受力矩作用,这说明:(A) (A)该磁场一定均匀,且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行. (B)该磁场一定不均匀,且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行. (C)该磁场一定均匀,且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直. (D)该磁场一定不均匀,且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直. (6) 关于电场强度与电势之间的关系,下列说法中,哪一种是正确的? (C)

(A)在电场中,场强为零的点,电势必为零 . (B)在电场中,电势为零的点,电场强度必为零 . (C)在电势不变的空间,场强处处为零 . (D)在场强不变的空间,电势处处相等. (7) 在边长为a的正方体中心处放置一电量为Q的点电荷,设无穷远处为电势零点,则 在一个侧面的中心处的电势为: (B) (A)a Q 04πε. (B)a Q 02πε. (C)a Q 0πε. (D)a Q 022πε. (8) 一铜条置于均匀磁场中,铜条中电子流的方向如图所示.试问下述哪一种情况将会 发生? (A) (A)在铜条上a、b两点产生一小电势差,且Ua >Ub . (B)在铜条上a、b两点产生一小电势差,且Ua <Ub . (C)在铜条上产生涡流. (D)电子受到洛仑兹力而减速. : (9) 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UA ,B的电势为UB ,则 (D) (A)UB >UA ≠0. (B)UB >UA =0. (C)UB =UA . (D)UB <UA .

大学物理试题库及答案详解【考试必备】

第一章 质点运动学 1 -1 质点作曲线运动,在时刻t 质点的位矢为r ,速度为v ,速率为v,t 至(t +Δt )时间内的位移为Δr , 路程为Δs , 位矢大小的变化量为Δr ( 或称Δ|r |),平均速度为v ,平均速率为v . (1) 根据上述情况,则必有( ) (A) |Δr |= Δs = Δr (B) |Δr |≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有|d r |= d s ≠ d r (C) |Δr |≠ Δr ≠ Δs ,当Δt →0 时有|d r |= d r ≠ d s (D) |Δr |≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有|d r |= d r = d s (2) 根据上述情况,则必有( ) (A) |v |= v ,|v |= v (B) |v |≠v ,|v |≠ v (C) |v |= v ,|v |≠ v (D) |v |≠v ,|v |= v 分析与解 (1) 质点在t 至(t +Δt )时间内沿曲线从P 点运动到P′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs =PP′, 位移大小|Δr |=PP ′,而Δr =|r |-|r |表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注:在直线运动中有相等的可能).但当Δt →0 时,点P ′无限趋近P 点,则有|d r |=d s ,但却不等于d r .故选(B). (2) 由于|Δr |≠Δs ,故t s t ΔΔΔΔ≠r ,即|v |≠v . 但由于|d r |=d s ,故t s t d d d d =r ,即|v |=v .由此可见,应选(C). 1 -2 一运动质点在某瞬时位于位矢r (x,y )的端点处,对其速度的大小有四种意见,即 (1)t r d d ; (2)t d d r ; (3)t s d d ; (4)2 2d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x . 下述判断正确的是( ) (A) 只有(1)(2)正确 (B) 只有(2)正确

大学物理第四章习题解

第四章 刚体的定轴转动 4–1 半径为20cm 的主动轮,通过皮带拖动半径为50cm 的被动轮转动,皮带与轮之间无相对滑动,主动轮从静止开始作匀角加速度转动,在4s 被动轮的角速度达到π/s 8,则主动轮在这段时间转过了 圈。 解:被动轮边缘上一点的线速度为 πm/s 45.0π8222=?==r ωv 在4s 主动轮的角速度为 πrad/s 202 .0π412111====r r v v ω 主动轮的角速度为 2011πrad/s 54 0π2==?-=t ωωα 在4s 主动轮转过圈数为 20π 520ππ2(π212π212 121=?==αωN (圈) 4–2绕定轴转动的飞轮均匀地减速,t =0时角速度为0ω=5rad/s ,t =20s 时角速度为 08.0ωω=, 则飞轮的角加速度α= ,t =0到t =100s 时间飞轮所转过的角度θ = 。 解:由于飞轮作匀变速转动,故飞轮的角加速度为 20 s /rad 05.020 558.0-=-?=-=t ωωα t =0到t =100s 时间飞轮所转过的角度为 rad 250100)05.0(2 1100521220=?-?+?=+=t t αωθ 4–3 转动惯量是物体 量度,决定刚体的转动惯量的因素有 。 解:转动惯性大小,刚体的形状、质量分布及转轴的位置。 4–4 如图4-1,在轻杆的b 处与3b 处各系质量为2m 和m 的质点,可绕O 轴转动,则质点系的转动惯量为 。 解:由分离质点的转动惯量的定义得 221i i i r m J ?=∑=22)3(2b m mb +=211mb = 4–5 一飞轮以600r/min 的转速旋转,转动惯量为2.5kg·m 2,现加一恒定的制动力矩使飞轮在1s 停 止转动,则该恒定制动力矩的大小M =_________。 解:飞轮的角加速度为 20s /rad 201 60/π26000-=?-=-= t ωωα 制动力矩的大小为 m N π50π)20(5.2?-=-?==αJ M 负号表示力矩为阻力矩。 图4-1 m 2m b 3b O

精选新版2019年大学物理实验完整考试题库200题(含标准答案)

2019年《大学物理》实验题库200题[含参考答案] 一、选择题 1.用电磁感应法测磁场的磁感应强度时,在什么情形下感应电动势幅值的绝对值最大 ( ) A :线圈平面的法线与磁力线成?90角; B :线圈平面的法线与磁力线成?0角 ; C :线圈平面的法线与磁力线成?270角; D :线圈平面的法线与磁力线成?180角; 答案:(BD ) 2.选出下列说法中的正确者( ) A :牛顿环是光的等厚干涉产生的图像。 B :牛顿环是光的等倾干涉产生的图像。 C :平凸透镜产生的牛顿环干涉条纹的间隔从中心向外逐渐变密。 D :牛顿环干涉条纹中心必定是暗斑。 答案:(AC ) 3.用三线摆测定物体的转动惯量实验中,在下盘对称地放上两个小圆柱体可以得到的结果:( ) A :验证转动定律 B :小圆柱的转动惯量; C :验证平行轴定理; D :验证正交轴定理。 答案:(BC) 4.测量电阻伏安特性时,用R 表示测量电阻的阻值,V R 表示电压表的内阻,A R 表示电流表的内阻,I I ?表示内外接转换时电流表的相对变化,V V ?表示内外接转换时电压表的相对变化,则下列说法正确的是: ( ) A:当R <?时宜采用电流表内接;

D :当V V I I ?>?时宜采用电流表外接。 答案:(BC ) 5.用模拟法测绘静电场实验,下列说法正确的是: ( ) A :本实验测量等位线采用的是电压表法; B :本实验用稳恒电流场模拟静电场; C :本实验用稳恒磁场模拟静电场; D :本实验测量等位线采用电流表法; 答案:(BD ) 6.时间、距离和速度关系测量实验中是根据物体反射回来的哪种波来测定物体的位置。 ( ) A :超声波; B :电磁波; C :光波; D :以上都不对。 答案:(B ) 7.在用UJ31型电位差计测电动势实验中,测量之前要对标准电池进行温度修正,这是 因为在不同的温度下:( ) A :待测电动势随温度变化; B :工作电源电动势不同; C :标准电池电动势不同; D :电位差计各转盘电阻会变化。 答案:(CD ) 8.QJ36型单双臂电桥设置粗调、细调按扭的主要作用是:( ) A:保护电桥平衡指示仪(与检流计相当); B:保护电源,以避免电源短路而烧坏; C:便于把电桥调到平衡状态; D:保护被测的低电阻,以避免过度发热烧坏。 答案:(AC ) 9.声速测定实验中声波波长的测量采用: ( ) A :相位比较法 B :共振干涉法; C :补偿法; D :;模拟法 答案:(AB ) 10.电位差计测电动势时若检流计光标始终偏向一边的可能原因是: ( ) A :检流计极性接反了。 B :检流计机械调零不准

大学物理练习册习题答案

大学物理练习册习题答案

练习一 (第一章 质点运动学) 一、1.(0586)(D )2.(0587)(C )3.(0015)(D )4.(0519)(B ) 5.(0602)(D ) 二、1.(0002)A t= 1.19 s t= 0.67 s 2.(0008)8 m 10 m 3.(0255)() []t t A t ωβωωωβ βsin 2cos e 22 +--,()ωπ/122 1+n , (n = 0, 1, 2,…) 4.(0588) 30/3 Ct +v 4 00112 x t Ct ++ v 5.(0590) 5m/s 17m/s 三、 1.(0004)解:设质点在x 处的速度为v , 2 d d d 26 d d d x a x t x t ==?=+v v ()2 d 26d x x x =+??v v v () 2 2 1 3 x x +=v 2.(0265)解:(1) /0.5 m/s x t ??==-v (2) 2 =/96dx dt t t =- v (3) 2= 6 m/s -v |(1.5)(1)||(2)(1.5)| 2.25 m S x x x x =-+-= 3.(0266)解:(1) j t r i t r j y i x r ????? sin cos ωω+=+=

(2) d sin cos d r r t i r t j t ωωωω==-+v v v v v 22 d cos sin d a r t i r t j t ωωωω==--v v v v v (3) ()r j t r i t r a ???? sin cos 22 ωωωω-=+-= 这说明 a ?与 r ? 方向相反,即a ?指向圆心. 4. 解:根据题意t=0,v=0 --------==?+?∴=?+?=====?+?=+?+?? ??? ??由于及初始件v t t r t t r dv adt m s i m s j dt v m s ti m s tj dr v t r m i dt dr vdt m s ti m s tj dt r m m s t m s t j 0 220 220 220 2222[(6)(4)] (6)(4)0,(10)[(6)(4)][10(3)][(2)] 质点运动方程的分量式: --=+?=?x m m s t y m s t 2 2 22 10(3)(2) 消去参数t ,得到运动轨迹方程 =-y x 3220 练习二(第一章 质点运动学) 一、1.(0604)(C ) 2.(5382)(D ) 3.(5627)(B ) 4.(0001)(D ) 5.(5002)(A ) 二、1.(0009) 0 bt +v 2. (0262) -c (b -ct )2/R

大学物理简明教程(吕金钟)第四章习题答案

第四章电磁学基础 静电学部分 4.2解:平衡状态下受力分析 +q受到的力为: 处于平衡状态: (1) 同理,4q 受到的力为: (2) 通过(1)和(2)联立,可得:, 4.3解:根据点电荷的电场公式: 点电荷到场点的距离为: 两个正电荷在P点产生的电场强度关于中垂线对称: 所以: 当与点电荷电场分布相似,在很远处,两个正电荷q组成的电荷系的电场分布,与带电量为2q的点电荷的电场分布一样。 4.4解:取一线元,在圆心处 产生场强: 分解,垂直x方向的分量抵消,沿x方向 的分量叠加: 方向:沿x正方向 4.5解:(1 (2)两电荷异号,电场强度为零的点在外侧。 4.7解:线密度为λ,分析半圆部分: 点电荷电场公式: + +

在本题中: 电场分布关于x 轴对称:, 进行积分处理,上限为,下限为: 方向沿x轴向右,正方向 分析两个半无限长: ,,, 两个半无限长,关于x轴对称,在y方向的分量为0,在x方向的分量: 在本题中,r为场点O到半无限长线的垂直距离。电场强度的方向沿x轴负方向,向左。那么大O点的电场强度为: 4.8解:E的方向与半球面的轴平行,那么 通过以R为半径圆周边线的任意曲面的 电通量相等。所以 通过S1和S2的电通量等效于通过以R为半 径圆面的电通量,即: 4.9解:均匀带电球面的场强分布: 球面 R 1 、R2的场强分布为: 根据叠加原理,整个空间分为三部分: 根据高斯定理,取高斯面求场强: 图4-94 习题4.8用图 S1 S2 R O

场强分布: 方向:沿径向向外 4.10解:(1)、这是个球对称的问题 当时,高斯面对包围电荷为Q 当,高斯面内包围电荷为q 方向沿径向 (2)、证明:设电荷体密度为 这是一个电荷非足够对称分布的带电体,不能直接用高斯定理求解。但可以把这一带电体看成半径为R、电荷体密度为ρ的均匀带电球体和半径为R`、电荷体密度为-ρ的均匀带电体球相叠加,相当于在原空腔同时补上电荷体密度为ρ和-ρ的球体。由电场 叠加原理,空腔内任一点P的电场强度为: 在电荷体密度为ρ球体内部某点电场为: 在电荷体密度为-ρ球体内部某点电场为: 所以 4.11解:利用高斯定理,把空间分成三部分

大学物理选择题大全

第一章 质点运动学 习题(1) 1、下列各种说法中,正确的说法是: ( ) (A )速度等于位移对时间的一阶导数; (B )在任意运动过程中,平均速度 2/)(0t V V V +=; (C )任何情况下,;v v ?=? r r ?=? ; (D )瞬时速度等于位置矢量对时间的一阶导数。 2、一质点作直线运动,某时刻的瞬时速度 m/s 2=v ,瞬时加速度2m/s 2-=a ,则一秒钟后质点的速度为: ( ) (A)等于0m/s ; (B)等于 -2m/s ; (C)等于2m/s ; (D)不能确定。 3、 一物体从某一确定高度以 0V 的速度水平抛出(不考虑空气阻力),落地时的速 度为t V ,那么它运动的时间是: ( ) (A) g V V t 0 -或g V V t 2 02- ; (B) g V V t 0 -或 g V V t 2202- ; (C ) g V V t 0 - 或g V V t 202- ; (D) g V V t 0 - 或g V V t 2202- 。 4、一质点在平面上作一般曲线运动,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 , 它们之间的关系必定是 ( ) (A) V V V V == ,;(B) V V V V =≠ ,;(C)V V V V ≠= ,;(D) V V V V ≠≠ ,。 5、下列说法正确的是: ( ) (A )轨迹为抛物线的运动加速度必为恒 量; (B )加速度为恒量的运动轨迹

可能是抛物线; (C )直线运动的加速度与速度的方向一 致; (D )曲线运动的加速度必为变量。 第一章 质点运动学 习题(2) 1、 下列说法中,正确的叙述是: ( ) a) 物体做曲线运动时,只要速度大小 不变,物体就没有加速度; b) 做斜上抛运动的物体,到达最高点 处时的速度最小,加速度最大; (C )物体做曲线运动时,有可能在某时刻法向加速度为0; (D )做圆周运动的物体,其加速度方向一定指向圆心。 2、质点沿半径为R 的圆周的运动,在自然 坐标系中运动方程为 22 t c bt s -=,其中 b 、 c 是常数且大于0,Rc b >。其切向加速度和法向加速度大小达到相等所用 最短时间为: ( ) (A) c R c b + ; (B) c R c b - ; (C) 2cR c b -; (D) 22cR cR c b +。 3、 质点做半径为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) ( ) (A ) t v d d ; (B )R v 2 ; (C ) R v t v 2 +d d ; (D ) 2 22)d d (??? ? ??+R v t v 。 第二章 牛顿定律 习题 1、水平面上放有一质量m 的物体,物体与水平面间的滑动摩擦系数为μ,物体在图示 恒力F 作用下向右运动,为使物体具有最大的加速度,力F 与水平面的夹角θ应满 足 : ( ) (A )cosθ=1 ; (B )sinθ=μ ; (C ) tan θ=μ; (D) cot θ=μ。

大学物理习题及综合练习答案详解

库仑定律 7-1 把总电荷电量为Q 的同一种电荷分成两部分,一部分均匀分布在地球上,另一部分均匀分布在月球上, 使它们之间的库仑力正好抵消万有引力,已知地球的质量M = 5.98l024 kg ,月球的质量m =7.34l022kg 。(1)求 Q 的最小值;(2)如果电荷分配与质量成正比,求Q 的值。 解:(1)设Q 分成q 1、q 2两部分,根据题意有 2 221r Mm G r q q k =,其中041πε=k 即 2221q k q GMm q q Q += +=。求极值,令0'=Q ,得 0122=-k q GMm C 1069.5132?== ∴k GMm q ,C 1069.51321?==k q GMm q ,C 1014.11421?=+=q q Q (2)21q m q M =Θ ,k GMm q q =21 k GMm m q mq Mq ==∴2122 解得C 1032.6122 2?==k Gm q , C 1015.51421?==m Mq q ,C 1021.51421?=+=∴q q Q 7-2 三个电量为 –q 的点电荷各放在边长为 l 的等边三角形的三个顶点上,电荷Q (Q >0)放在三角形 的重心上。为使每个负电荷受力为零,Q 值应为多大? 解:Q 到顶点的距离为 l r 33= ,Q 与-q 的相互吸引力为 20141r qQ F πε=, 两个-q 间的相互排斥力为 2 2 0241l q F πε= 据题意有 10 230cos 2F F =,即 2 022041300cos 41 2r qQ l q πεπε=?,解得:q Q 33= 电场强度 7-3 如图7-3所示,有一长l 的带电细杆。(1)电荷均匀分布,线密度为+,则杆上距原点x 处的线元 d x 对P 点的点电荷q 0 的电场力为何?q 0受的总电场力为何?(2)若电荷线密度=kx ,k 为正常数,求P 点的电场强度。 解:(1)线元d x 所带电量为x q d d λ=,它对q 0的电场力为 200200)(d 41 )(d 41 d x a l x q x a l q q F -+=-+= λπεπε q 0受的总电场力 )(4)(d 400020 0a l a l q x a l x q F l +=-+= ?πελπελ 00>q 时,其方向水平向右;00

天津大学《物理化学》第四版_第四章习题及解答

第四章多组分系统热力学 4.1 有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。此溶液中B的浓度为c B,质量摩尔浓度为 b B,此溶液的密度为。以M A,M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量,若溶液的组成用B 的摩尔分数x B表示时,试导出x B与c B,x B与b B之间的关系。 解:根据各组成表示的定义 4.2 D-果糖溶于水(A)中形成的某溶液,质量分数,此溶液 在20 °C时的密度。求:此溶液中D-果糖的(1)摩尔分数;(2)浓度;(3)质量摩尔浓度。 解:质量分数的定义为 4.3 在25 °C,1 kg水(A)中溶有醋酸(B),当醋酸的质量摩尔浓度b B介于 和之间时,溶液的总体积 。求:

(1)把水(A)和醋酸(B)的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。 (2)时水和醋酸的偏摩尔体积。 解:根据定义 当时 4.4 60 °C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa,乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %,求60 °C时此混合物的平衡蒸气组成,以摩尔分数表示。 解:质量分数与摩尔分数的关系为 求得甲醇的摩尔分数为 根据Raoult定律 4.5 80 °C是纯苯的蒸气压为100 kPa,纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想

液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物,80 °C时气相中苯的摩尔分数,求液相的组成。 解:根据Raoult定律 4.6 在18 °C,气体压力101.352 kPa下,1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g,能溶解N2 0.02 g。现将1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾,赶出所溶解的O2和N2,并干燥之,求此干燥气体在101.325 kPa,18 °C下的体积及其组成。设空气为理想气体混合物。 其组成体积分数为:, 解:显然问题的关键是求出O2和N2的Henry常数。 18 °C,气体压力101.352 kPa下,O2和N2的质量摩尔浓度分别为 这里假定了溶有气体的水的密度为(无限稀溶液)。 根据Henry定律, 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液中O2和N2的质量摩尔浓度分 别为

大学物理题库之近代物理答案

大学物理题库------近代物理答案 一、选择题: 01-05 DABAA 06-10 ACDBB 11-15 CACBA 16-20 BCCCD 21-25 ADDCB 26-30 DDDDC 31-35 ECDAA 36-40 DACDD 二、填空题 41、见教本下册p.186; 42、c ; 43. c ; 44. c , c ; 45. 8106.2?; 46. 相对的,相对运动; 47. 3075.0m ; 48. 181091.2-?ms ; 49. 81033.4-?; 51. s 51029.1-?; 52. 225.0c m e ; 53. c 23, c 2 3; 54. 2 0) (1c v m m -= , 202c m mc E k -=; 55. 4; 56. 4; 57. (1) J 16109?, (2) J 7105.1?; 58. 61049.1?; 59. c 32 1; 60. 13108.5-?, 121004.8-?; 61. 20 )(1l l c -, )( 02 0l l l c m -; 62. 1 1082.3?; 63. λ hc hv E ==, λ h p = , 2 c h c m νλ = = ; 64. V 45.1, 151014.7-?ms ; 65. )(0v c e h -λ ; 66. 5×1014,2; 67. h A /,e h /)(01νν-; 68. 5.2,14 100.4?; 69. 5.1; 70. J 261063.6-?,1341021.2--??ms kg ; 71. 21E E >, 21s s I I <; 72. 5.2,14100.4?; 73. π,0; 74. 负,离散; 75. 定态概念, 频率条件(定态跃迁); 76. —79. 见教本下册p.246--249; 80. (1)4,1;(2)4, 3; 81. J m h E k 21 2 210 29.32?== λ;

大学物理大题及答案汇总

内容为:P37-7.8.14.15.19.21.25; P67-8.11.14.17; P123-11.14.15.17.19.21; P161-7.10.12.15; P236-9.10~14.16.18~23.27.28 第九章 静电场 9-7 点电荷如图分布,试求P 点的电场强度. 分析 依照电场叠加原理,P 点的电场强度等于各点电荷单独存在时在P 点激发电场强度的矢量和.由于电荷量为q 的一对点电荷在P 点激发的电场强度大小相等、方向相反而相互抵消,P 点的电场强度就等于电荷量为2.0q 的点电荷在该点单独激发的场强度. 解 根据上述分析 202 0π1)2/(2π41a q a q E P εε== 题 9-7 图 9-8 若电荷Q 均匀地分布在长为L 的细棒上.求证:(1) 在棒的延长线,且离棒中心为r 处的电场强度为 2 204π1L r Q εE -= (2) 在棒的垂直平分线上,离棒为r 处的电场强度为 2204π21L r r Q εE += 若棒为无限长(即L →∞),试将结果与无限长均匀带电直线的电场强度相比较.

题 9-8 图 分析 这是计算连续分布电荷的电场强度.此时棒的长度不能忽略,因而不能将棒当作点电荷处理.但带电细棒上的电荷可看作均匀分布在一维的长直线上.如图所示,在长直线上任意取一线元d x ,其电荷为d q =Q d x /L ,它在点P 的电场强度为 r r q εe E 2 0d π41d '= 整个带电体在点P 的电场强度 ?=E E d 接着针对具体问题来处理这个矢量积分. (1) 若点P 在棒的延长线上,带电棒上各电荷元在点P 的电场强度方向相同, ?=L E i E d (2) 若点P 在棒的垂直平分线上,如图(a )所示,则电场强度E 沿x 轴方向的分量因对称性叠加为零,因此,点P 的电场强度就是 ??==L y E E j j E d sin d α 证 (1) 延长线上一点P 的电场强度?' =L r q E 2 0π2d ε,利用几何关系 r ′=r -x 统一积分变量,则 ()220 022 204π12/12/1π4d π41L r Q εL r L r L εQ x r L x Q εE L/-L/P -=??????+--=-=? 电场强度的方向沿x 轴. (2) 根据以上分析,中垂线上一点P 的电场强度E 的方向沿y 轴,大小为 E r εq αE L d π4d sin 2 ? '= 利用几何关系 sin α=r /r ′,22x r r +=' 统一积分变量,则 ()2 202/3222 2 041 π2d π41L r r Q r x L x rQ E L/-L/+=+=?εε

大学物理(普通物理)考试试题及答案

任课教师: 系(室)负责人: 普通物理试卷第1页,共7页 《普通物理》考试题 开卷( )闭卷(∨ ) 适用专业年级 姓名: 学号: ;考试座号 年级: ; 本试题一共3道大题,共7页,满分100分。考试时间120分钟。 注:1、答题前,请准确、清楚地填各项,涂改及模糊不清者,试卷作废。 2、试卷若有雷同以零分记。 3、常数用相应的符号表示,不用带入具体数字运算。 4、把题答在答题卡上。 一、选择(共15小题,每小题2分,共30分) 1、一质点在某瞬时位于位矢(,)r x y r 的端点处,对其速度的大小有四种意见,即 (1)dr dt (2)d r dt r (3) ds dt (4) 下列判断正确的是( D ) A.只有(1)(2)正确; B. 只有(2)正确; C. 只有(2)(3)正确; D. 只有(3)(4)正确。 2、下列关于经典力学基本观念描述正确的是 ( B )

A、牛顿运动定律在非惯性系中也成立, B、牛顿运动定律适合于宏观低速情况, C、时间是相对的, D、空间是相对的。 3、关于势能的描述不正确的是( D ) A、势能是状态的函数 B、势能具有相对性 C、势能属于系统的 D、保守力做功等于势能的增量 4、一个质点在做圆周运动时,则有:(B) A切向加速度一定改变,法向加速度也改变。B切向加速度可能不变,法向加速度一定改变。 C切向加速的可能不变,法向加速度不变。D 切向加速度一定改变,法向加速度不变。 5、假设卫星环绕地球中心做椭圆运动,则在运动的过程中,卫星对地球中心的( B ) A.角动量守恒,动能守恒;B .角动量守恒,机械能守恒。 C.角动量守恒,动量守恒; D 角动量不守恒,动量也不守恒。 6、一圆盘绕通过盘心且垂直于盘面的水平轴转动,轴间摩擦不计,两个质量相同、速度大小相同、方向相反并在一条直线上(不通过盘心)的子弹,它们同时射入圆盘并且留在盘内,在子弹射入后的瞬间,对于圆盘和子弹系统的角动量L和圆盘的角速度ω则有( C ) A.L不变,ω增大; B.两者均不变m m

大学物理习题库试题及答案

2014级机械《大学物理》习题库 1.以下四种运动形式中,a 保持不变的运动是 [ D ] (A) 单摆的运动 (B) 匀速率圆周运动 (C) 行星的椭圆轨道运动 (D) 抛体运动 2.一运动质点在某瞬时位于矢径(,)r x y r 的端点处,其速度大小为[ D ] (A) d d r t (B) d d r t r (C) d d r t r 3.质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动,每T 秒转一圈。在2T 时间间隔 中,其平均速度大小与平均速率大小分别为 [ B ] (A) 2/R T ,2/R T (B) 0 ,2/R T (C) 0 , 0 (D) 2/R T , 0. 4.某人骑自行车以速率v 向西行驶,今有风以相同速率从北偏东30°方向吹来,试问人感到风从哪个方向吹来[ C ] (A) 北偏东30° (B) 南偏东30° (C) 北偏西30° (D) 西偏南30° 5.对于沿曲线运动的物体,以下几种说法中哪一种是正确的: [ 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 6.下列说法哪一条正确[ D ] (A) 加速度恒定不变时,物体运动方向也不变 (B) 平均速率等于平均速度的大小 (C) 不管加速度如何,平均速率表达式总可以写成(v 1、v 2 分别为初、末速率) 12 2 v v v

(D) 运动物体速率不变时,速度可以变化。 7.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,t a 表示切向加速度,下列表达式中,[ D ] (1) d d v a t , (2) d d r v t , (3) d d S v t , (4) d d t v a t r (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(3)是对的 8.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[ D ] (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) 轨道支持力的大小不断增加 9.某质点作直线运动的运动学方程为x =3t -5t 3 + 6 (SI),则该质点作[ D ] (A) 匀加速直线运动,加速度沿x 轴正方向 (B) 匀加速直线运动,加速度沿x 轴负方向 (C) 变加速直线运动,加速度沿x 轴正方向 (D) 变加速直线运动,加速度沿x 轴负方向 10.一个圆锥摆的摆线长为l ,摆线与竖直方向的夹角恒为 ,如图所示。则摆锤转动的周期为[ D ] (A) (C) 2 2 11.粒子B 的质量是粒子A 的质量的4倍。开始时粒子A 的速度为 34i j v v ,粒子B 的速度为 27i j v v 。由于两者的相互作用,粒子A 的速 度为 74i j v v ,此时粒子B 的速度等于[ A ] A 11图

大学物理A第六章习题选解汇总

第六章 真空中的静电场 习题选解 6-1 三个电量为q -的点电荷各放在边长为r 的等边三角形的三个顶点上,电荷(0)Q Q >放在三角形的重心上。为使每个负电荷受力为零,Q 之值应为多大? 解:以三角形上顶点所置的电荷(q -)为例,其余两个负电荷对其作用力的合力为1f ,方向如图所示,其大小为 题6-1图 2 2 2 2 1004330cos 42r q r q f πεπε=??= 中心处Q 对上顶点电荷的作用力为2f ,方向与1f 相反,如图所示,其大小为 2 233200434r Qq r Qq f πεπε==??? ? ?? 由12f f =,得 Q =。 6-2 在某一时刻,从238U 的放射性衰变中跑出来的α粒子的中心离残核234 Th 的中心为159.010r m -=?。试问:(1)作用在α粒子上的力为多大?(2)α粒子的加速度为多大? 解:(1)由反应 238 234492 902U Th+He → ,可知 α粒子带两个单位正电荷,即 1912 3.210Q e C -==? Th 离子带90个单位正电荷,即 1929014410Q e C -==? 它们距离为159.010r m -=? 由库仑定律可得它们之间的相互作用力为:

19199 122152 0 3.21014410(9.010)5124(9.010) Q Q F N r πε---???==??=? (2)α粒子的质量为: 2727272()2(1.6710 1.6710) 6.6810p n m m m Kg α---=+=??+?=? 由牛顿第二定律得: 28227512 7.66106.6810 F a m s m α--= ==??? 6-3 如图所示,有四个电量均为C q 610-=的点电荷,分别放置在如图所示的1,2,3,4点上,点1与点4距离等于点1与点2的距离,长m 1,第3个电荷位于2、4两电荷连线中点。求作用在第3个点电荷上的力。 解:由图可知,第3个电荷与其它各 电荷等距,均为2 2 r m = 。各电荷之间均为斥力,且第2、4两电荷对第三电荷的作用力大小相等,方向相反,两力平衡。由库仑定律,作用于电荷3的力为 题6-3 图 题6-3 图 N r q q F 22 133 10108.141 -?== πε 力的方向沿第1电荷指向第3电荷,与x 轴成45o 角。 6-4 在直角三角形ABC 的A 点放置点电荷C q 91108.1-?=,B 点放置点电荷 C q 92108.4-?-=,已知0.04,0.03BC m AC m ==,试求直角顶点C 处的场强E 。 解:A 点电荷在C 点产生的场强为 1E ,方向向下 142 11 01108.141 -??== m V r q E πε B 点电荷在C 点产生的场强为2E ,方向向右 142 22 02107.241 -??== m V r q E πε

大学物理力学题库及答案

一、选择题:(每题3分) 1、某质点作直线运动的运动学方程为x =3t -5t 3 + 6 (SI),则该质点作 (A) 匀加速直线运动,加速度沿x 轴正方向. (B) 匀加速直线运动,加速度沿x 轴负方向. (C) 变加速直线运动,加速度沿x 轴正方向. (D) 变加速直线运动,加速度沿x 轴负方向. [ D ] 2、一质点沿x 轴作直线运动,其v -t 曲 线如图所示,如t =0时,质点位于坐标原点,则t =4.5 s 时,质点在x 轴上的位置为 (A) 5m . (B) 2m . (C) 0. (D) -2 m . (E) -5 m. [ B ] 3、图中p 是一圆的竖直直径pc 的上端点,一质点从p 开始分 别沿不同的弦无摩擦下滑时,到达各弦的下端所用的时间相比 较是 (A) 到a 用的时间最短. (B) 到b 用的时间最短. (C) 到c 用的时间最短. (D) 所用时间都一样. [ D ] 4、 一质点作直线运动,某时刻的瞬时速度=v 2 m/s ,瞬时加速度2/2s m a -=, 则一秒钟后质点的速度 (A) 等于零. (B) 等于-2 m/s . (C) 等于2 m/s . (D) 不能确定. [ D ] 5、 一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表示式为 j bt i at r 22+=(其中 a 、 b 为常量), 则该质点作 (A) 匀速直线运动. (B) 变速直线运动. (C) 抛物线运动. (D)一般曲线运 动. [ B ] 6、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 (A) t r d d (B) t r d d (C) t r d d (D) 22d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x [ D ] 1 4.5432.52-112 t (s) v (m/s) O c b a p

大学物理(上)练习题及答案详解

大学物理学(上)练习题 第一编 力 学 第一章 质点的运动 1.一质点在平面上作一般曲线运动,其瞬时速度为,v 瞬时速率为v ,平均速率为,v 平均 速度为v ,它们之间如下的关系中必定正确的是 (A) v v ≠,v v ≠; (B) v v =,v v ≠; (C) v v =,v v =; (C) v v ≠,v v = [ ] 2.一质点的运动方程为2 6x t t =-(SI),则在t 由0到4s 的时间间隔内,质点位移的大小为 ,质点走过的路程为 。 3.一质点沿x 轴作直线运动,在t 时刻的坐标为23 4.52x t t =-(SI )。试求:质点在 (1)第2秒内的平均速度; (2)第2秒末的瞬时速度; (3)第2秒内运动的路程。 4.灯距地面的高度为1h ,若身高为2h 的人在灯下以匀速率 v 沿水平直线行走,如图所示,则他的头顶在地上的影子M 点沿地 面移动的速率M v = 。 5.质点作曲线运动,r 表示位置矢量,s 表示路程,t a 表示切向加速度,下列表达式 (1) dv a dt =, (2)dr v dt =, (3)ds v dt =, (4)||t dv a dt =. (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(3)是对的. [ ] 6.对于沿曲线运动的物体,以下几种说法中哪一种是正确的。 (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. [ ] 7.在半径为R 的圆周上运动的质点,其速率与时间的关系为2 v ct =(c 为常数),则从 0t =到t 时刻质点走过的路程()s t = ;t 时刻质点的切向加速度t a = ;t 时刻质点 的法向加速度n a = 。 2 h M 1h

大学物理习题集(下)答案

一、 选择题 1. 对一个作简谐振动的物体,下面哪种说法是正确的? [ C ] (A) 物体处在运动正方向的端点时,速度和加速度都达到最大值; (B) 物体位于平衡位置且向负方向运动时,速度和加速度都为零; (C) 物体位于平衡位置且向正方向运动时,速度最大,加速度为零; (D) 物体处在负方向的端点时,速度最大,加速度为零。 2. 一沿X 轴作简谐振动的弹簧振子,振幅为A ,周期为T ,振动方程用余弦函数表示,如果该振子 的初相为4 3 π,则t=0时,质点的位置在: [ D ] (A) 过1x A 2=处,向负方向运动; (B) 过1x A 2 =处,向正方向运动; (C) 过1x A 2=-处,向负方向运动;(D) 过1 x A 2 =-处,向正方向运动。 3. 一质点作简谐振动,振幅为A ,在起始时刻质点的位移为/2A ,且向x 轴的正方向运动,代表 此简谐振动的旋转矢量图为 [ B ] 4. 图(a)、(b)、(c)为三个不同的谐振动系统,组成各系统的各弹簧的倔强系数及重物质量如图所示,(a)、(b)、(c)三个振动系统的ω (ω为固有圆频率)值之比为: [ B ] (A) 2:1:1; (B) 1:2:4; (C) 4:2:1; (D) 1:1:2 5. 一弹簧振子,当把它水平放置时,它可以作简谐振动,若把它竖直放置或放在固定的光滑斜面上如图,试判断下面哪种情况是正确的: [ C ] (A) 竖直放置可作简谐振动,放在光滑斜面上不能作简谐振动; (B) 竖直放置不能作简谐振动,放在光滑斜面上可作简谐振动; (C) 两种情况都可作简谐振动; (D) 两种情况都不能作简谐振动。 6. 一谐振子作振幅为A 的谐振动,它的动能与势能相等时,它的相位和坐标分别为: [ C ] (4) 题(5) 题

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