第十章
练习一
一、选择题
1、下列四种运动（忽略阻力）中哪一种是简谐振动？（ ）
(A)小球在地面上作完全弹性的上下跳动
(B)细线悬挂一小球在竖直平面上作大角度的来回摆动
(C)浮在水里的一均匀矩形木块，将它部分按入水中，然后松开，使木块上下浮动 (D)浮在水里的一均匀球形木块，将它部分按入水中，然后松开，使木块上下浮动 2、质点作简谐振动，距平衡位置2.0cm 时，加速度a=4.0cm/s 2,则该质点从一端运动到另一端的时间为（ ）
(A)1.2s (B)2.4s (C)2.2s (D)4.4s
3、如图下所示，以向右为正方向，用向左的力压缩一弹簧，然后松手任其振动，若从松手时开始计时，则该弹簧振子的初相位为（ ）
(A) 0 (B) 2
π (C) 2
π
-
(D) π 4、一质量为m 的物体与一个劲度系数为k 的轻弹簧组成弹簧振子，当其振幅为A 时，该弹簧振子的总能量为E 。若将其弹簧分割成两等份，将两根弹簧并联组成新的弹簧振子，则新弹簧振子的振幅为多少时，其总能量与原先弹簧振子的总能量E 相等（ ）
(A)
2A (B) 4A
(C)2
A (D)A 二、填空题
1、已知简谐振动A x =)cos(0?ω+t 的周期为T ，在2
T
t =
时的质点速度为 ，加速度为 。
2、已知月球上的重力加速度是地球的1/6，若一个单摆(只考虑小角度摆动)在地球上的振动周期为T ，将该单摆拿到月球上去，其振动周期应为 。
3、一质点作简谐振动，在同一周期内相继通过相距为11cm 的A,B 两点，历时2秒，速度大小与方向均相同，再经过2秒，从另一方向以相同速率反向通过B 点。 该振动的振幅为 ，周期为 。
4、简谐振动的总能量是E ，当位移是振幅的一半时，k E E
= ，P E
E = ，
当x
A
= 时，k P E E =。
三、计算题
1、一振动质点的振动曲线如右图所示， 试求：
(l)运动学方程；
(2)点P 对应的相位；
(3)从振动开始到达点P 相应位置所需的时间。 2、一质量为10g 的物体作简谐运动，其振幅为24 cm ，周期为4.0s ，当t=0时，位移为+24cm 。求：
(1)t=0.5s 时，物体所在位置；
(2)t=0.5s 时，物体所受.力的大小与方向；
(3)由起始位置运动到x =12cm 处所需的最少时间；
(4)在x =12cm 处，物体的速度、动能以及系统的势能和总能量。
3、如右图所示，绝热容器上端有一截面积为S 的玻璃管，管内 放有一质量为m 的光滑小球作为活塞。容器内储有体积为V 、 压强为p 的某种气体，设大气压强为p 0。开始时将小球稍向下 移，然后放手，则小球将上下振动。如果测出小球作谐振动时的 周期T ，就可以测定气体的比热容比γ。试证明
222
4mV pS T πγ=
(假定小球在振动过程中，容器内气体进行的过程可看作准静态绝热过程。)
练习二
一、选择题
1、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，试判断下面哪种情况是正确的：( )
(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
2、在阻尼振动中，振动系统( )
(A) 只是振幅减小
(B) 只是振动变慢
(C) 振幅既不减小，振动也不变慢
(D) 振幅减小且振动变慢
3、下列选项中不属于阻尼振动基本形式的是( )
(A) 强阻尼
(B) 欠阻尼
(C) 过阻尼
(D) 临界阻尼
4、受迫振动的振幅依赖于( )
(A) 振子的性质
(B) 振子的初始状态
(C) 阻尼的大小
(D) 驱动力的特征
二、填空题
1、实际上，真实的振动系统总会受到阻力作用而作振幅不断减小的阻尼振动，这是因为阻尼的存在使系统的能量逐渐减少，能量损失的原因通常有两种：和。
2、在灵敏电流计等精密仪表中，为使人们能较快地和较准确地进行读数测量，常使电流计的偏转系统工作在状态下。
3、试分别写出简谐振动、阻尼振动和受迫振动的运动微分方程、
、。
4、在阻尼很小的情况下，受迫振动的频率取决于驱动力的频率，当驱动力的频率逐渐趋近于振动系统的固有频率时，振幅达到最大值，这种现象叫做。
三、计算题
1、质量为m=5.88kg的物体，挂在弹簧上，让它在竖直方向上作自由振动。在无阻尼情况下，其振动周期为T=0.4πs；在阻力与物体运动速度成正比的某一介质中，它的振动周期为T=0.5πs。求当速度为0.01m/s时，物体在阻尼介质中所受的阻力。
2、一摆在空中振动，某时刻，振幅为A0=0.03m，经t1=10s后，振幅变为A1=0.01m。问：由振幅为A0时起，经多长时间，其振幅减为A2=0.003m？
3、火车在行驶，每当车轮经过两根铁轨的接缝时，车轮就受到一次冲击，从而使装在弹簧上的车厢发生上下振动。设每段铁轨长12.6m，如果车厢与载荷的总质量为55 t，车厢下的减振弹簧每受10 kN（即1 t质量的重力）的载荷将被压缩0.8 mm。试问火车速率多大时，
振动特别强？（这个速率称为火车的危险速率。）目前，我国铁路提速已超过140 km/h，试问如何解决提速问题。
练习三
一、选择题
1、下列关于LC 振荡电路中说法不正确的是( )
(A)电路中电流和电容器上的电量的变化也是一种简谐振动 (B)电容器放电完毕时，电路中的电流达到最大值
(C)电场能和磁场能相互转化，但总的电磁能量保持不变
(D)电容器充电时，由于线圈的自感作用，电流只能逐渐增大 2、LC 振荡电路中电荷和电流的变化，下列描述不正确的是( ) (A) 电荷和电流都作谐振动 (B) 电荷和电流都作等幅振动
(C) 电荷的相位比电流的相位超前π/2 (D) 电荷和电流振动的频率相同
3、两同方向同频率的简谐振动的振动方程为)2
5cos(61π
+=t x （SI ），)
2
5c o s (
22π
-=t x （SI ），则它们的合振动的振动方程应为（ ） (A) ()SI 5cos 4t
x = (B)
()()SI 5cos 8π-=t x
(C) ()SI 210cos 4??
?
?
?+
=πt x (D)()SI 25cos 4??
?
?
?+=πt x
4、已知两同方向同频率的简谐振动的振动方程分别为)3
c os (11π
ω+=t A x （SI ）
，)6c o s (22π
ω-=t A x （SI ）
，则它们的合振幅应为（ ） (A)21A A - (B) 21A A + (C)
2
2
21A A + (D) 2
221A A -
二、填空题
1、两个同方向同频率的简谐振动，其振动表达式分别为：
)215cos(10621π+?=-t x (SI) ， )5c o s (1022
2t x -π?=- (SI)
它们的合振动的振辐为 ，初相为 。
2、一质点同时参与了两个同方向的简谐振动，它们的振动方程分别为
)41cos(05.01π+=t x ω (SI)， )
129
cos(05.02π+=t x ω (SI)
其合成运动的运动方程为x = 。
3、已知一物体同时参与两个同方向同频率的简谐振动，这两个简谐振动的振动曲线如下图所示，其中A 1>A 2，则该物体振动的初相为__ __。
4、两个同方向同频率的简谐振动，其合振动的振幅为20 cm ，与第一个简谐振动的相位差为φ –φ1 = π/6。若第一个简谐振动的振幅为310cm = 17.3 cm ，则第二个简谐振动的振幅为__ __ cm ，第一、二两个简谐振动的相位差φ1 - φ2为 。 三、计算题
1、由一个电容C =4.0μF 的电容器和一个自感为L =10mH 的线圈组成的LC 电路，当电容器
上电荷的最大值Q 0=6.0×10-5
C 时开始作无阻尼自由振荡，试求： （l ）电场能量和磁场能量的最大值；
（2）当电场能量和磁场能量相等时，电容器上的电荷量。
2、三个同方向、同频率的谐振动为
10.1cos(10)()6x t m π
=+
20.1cos(10)()2x t m π
=+
350.1cos(10)()6
x t m π
=+
试利用旋转矢量法求出合振动的表达式。
3、当两个同方向的谐振动合成为一个振动时，其振动表达式为
cos2.1cos50.0x A t t =
式中t 以s 为单位。求各分振动的角频率和合振动的拍的周期。
第十一章
练习一
一、选择题
1、当一列机械波在弹性介质中由近向远传播的时候，下列描述错误的是( ) (A)机械波传播的是介质原子
(B)机械波传播的是介质原子的振动状态 (C)机械波传播的是介质原子的振动相位 (D)机械波传播的是介质原子的振动能量
2、已知一平面简谐波的表达式为 )cos(bx at A y -=（a 、b 为正值常量），则( ) （A ）波的频率为a ； （B ）波的传播速度为 b/a ； （C ）波长为 π / b ； （D ）波的周期为2π / a 。
3、一平面简谐波的波形曲线如右图所示，则( ) (A)其周期为8s (B)其波长为10m
(C)x =6m 的质点向右运动
(D)x =6m 的质点向下运动
4、如右图所示，一平面简谐波以波速u 沿x 轴正方向传播，O 为坐标原点．已知P 点的振动方程为cos y A t ω=，则( )
（A ）O 点的振动方程为 []cos (/)y A t l u ω=-； （B ）波的表达式为 {}cos [(/)(/)]y A t l u x u ω=--； （C ）波的表达式为 {}cos [(/)(/)]y A t l u x u ω=+-； （D ）C 点的振动方程为 []cos (3/)y A t l u ω=-。 二、填空题
1、有一平面简谐波沿Ox 轴的正方向传播，已知其周期为s 5.0，振幅为m 1，波长为m 2，且在0=t 时坐标原点处的质点位于负的最大位移处，则该简谐波的波动方程为 。
2、已知一简谐波在介质A 中的传播速度为u ，若该简谐波进入介质B 时，波长变为在介质
A 中的波长的两倍，则该简谐波在介质
B 中的传播速度为 。 3、已知一平面简谐波的表达式为 )37.0125cos(25.0x t y -= (SI)，则
1= 10m x 点处质点的振动方程为________________________________； 1= 10m x 和2= 25m x 两点间的振动相位差为_____________。
4、一简谐波的波形曲线如右图所示，若已知 该时刻质点A 向上运动，则该简谐波的传播方向 为 ，B 、C 、D 质点在该时刻的 运动方向为B ，C ，D 。
)
)
三、计算题
1、一横波沿绳子传播时的波动方程式为
0.05cos(104)y t x ππ=-
x ，y 的单位为m ，t 的单位为s 。
（l ）求此波的振幅、波速、频率和波长；
（2）求绳子上各质点振动的最大速度和最大加速度；
（3）求x =0.2m 处的质点在t =1s 时的相位，它是原点处质点在哪一时刻的相位？ （4）分别画出t =1s ，1.25s ，1.50s 各时刻的波形。
2、设有一平面简谐波
0.02cos 2(
)0.010.3
t x y π=- x ，y 以m 计，t 以s 计。
（1）求振幅、波长、频率和波速。 （2）求x =0.1m 处质点振动的初相位。
3、已知一沿x 轴正向传播的平面余弦波在t =1/3s 时的波形如右图所示，且周期T =2s 。 （1）写出O 点和P 点的振动表达式； （2）写出该波的波动表达式； （3）求P 点离O 点的距离。
练习二
一、选择题
1、当一平面简谐机械波在弹性媒质中传播时，下述各结论哪个是正确的？( ) （A ）媒质质元的振动动能增大时，其弹性势能减小，总机械能守恒； （B ）媒质质元的振动动能和弹性势能都作周期性变化，但二者的相位不相同； （C ）媒质质元的振动动能和弹性势能的相位在任一时刻都相同，但二者的数值不等； （D ）媒质质元在其平衡位置处弹性势能最大。
2、下列关于电磁波说法中错误的是( ) (A)电磁波是横波 (B)电磁波具有偏振性
(C)电磁波中的电场强度和磁场强度同相位
(D)任一时刻在空间中任一点，电场强度和磁场强度在量值上无关
3、一平面简谐波沿Ox 轴负方向传播，其波长为λ，则位于λ=1x 的质点的振动与位于
2/2λ-=x 的质点的振动方程的相位差为( )
(A)π3- (B)π3 (C)2/3π- (D)2/π
4、一平面简谐波沿Ox 轴正方向传播，其波速为u ，已知在1x 处的质点的振动方程为
()0cos ?ω+=t A y ，则在2x 处的振动方程为( )
(A)??????+???
??-+
=012cos ?ωu x x t A y (B)??????+??? ??++=012cos ?ωu x x t A y (C)??????+???
?
?--
=012cos ?ωu x x t A y (D)??
????+??? ??+-=012cos ?ωu x x t A y 二、填空题
1、已知两频率相同的平面简谐波的强度之比为a ，则这两列波的振幅之比为 。
2、介质的介电常数为ε，磁导率为μ，则电磁波在该介质中的传播速度为 。
3、若电磁波的电场强度为E ，磁场强度为H ，则该电磁波的能流密度为 。
4、一平面简谐波，频率为31.010Hz ?，波速为31.010m/s ?，振幅为41.010m ?，在截面面积为424.010m -?的管内介质中传播，若介质的密度为238.010kg m -??，则该波的能量密度__________________；该波在60 s 内垂直通过截面的总能量为_________________。
三、计算题
1、一平面简谐声波的频率为500Hz ，在空气中以速度u =340m/s 传播。到达人耳时，振幅A =10-4cm ，试求人耳接收到声波的平均能量密度和声强（空气的密度ρ=1.29kg/m 3）。
2、一波源以35000W 的功率向空间均匀发射球面电磁波，在某处测得波的平均能量密度为
7.8×10-15J/m 3，求该处离波源的距离。电磁波的传播速度为3.0×108
m/s 。
（l）P的振动表达式；
（2）此波的波动表达式；
（3）画出O点的振动曲线。
练习三
一、选择题
1、两列波要形成干涉，要满足相干条件，下列选项中不属于相干条件的是( ) (A)频率相同 (B)振动方向相同 (C)相位差恒定 (D)振幅相同
2、在波长为λ 的驻波中，两个相邻波腹之间的距离为( ) (A) λ /4 (B) λ /2 (C) 3λ /4 (D) λ
3、下列关于驻波的描述中正确的是( ) (A)波节的能量为零，波腹的能量最大 (B)波节的能量最大，波腹的能量为零 (C)两波节之间各点的相位相同 (D)两波腹之间各点的相位相同
4、设声波在媒质中的传播速度为u ，声源的频率为S ν。若声源S 不动，而接收器R 相对于媒质以速度R v 沿着S 、R 连线向着声源S 运动，则位于S 、R 连线中点的质点P 的振动频率为( )
（A ）S ν； （B ） R S u v u ν+； （C ）
S R u u v ν+； （D ） S R u
u v ν-。 二、填空题
1、如图所示，有两波长相同相位差为π的相干波源
1S , 2S ,发出的简谐波在距离1S 为a ，距离2S 为b
（b>a ）的P 点相遇，并发生相消干涉，则这两列简
谐波的波长为 。
2
π的相位突变，这一现象被形象化地称为
。
3、如图所示，两列相干波在P 点相遇。一列波在B 点引起的振动是 310310cos2y t -=?π；
另一列波在C 点引起的振动是3201310cos(2)2y t -=?π+π； 令0.45 m BP =，0.30 m CP =，两波的传播速度= 0.20 m/s u 。
若不考虑传播途中振幅的减小，则P 点的合振动的振动方程为
____________________________________。
4、一列火车以20 m /s 的速度行驶，若机车汽笛的频率为600 Hz ，一静止观测者在火车前和火车后所听到的声音频率分别为______和_____________（设空气中声速为340 m/s ）。 三、计算题
1、同一介质中的两个波源位于A 、B 两点，其振幅相等，频率都是100Hz ，相位差为π，若A 、B 两点相距为30m ，波在介质中的传播速度为400m/s ，试求AB 连线上因干涉而静止的各点的位置。
2、两个波在一很长的弦线上传播，设其波动表达式为
10.06cos
(0.020.8)2
y x t π
=-
20.06cos
(0.020.8)2
y x t π
=+
用SI 单位，求：
（1）合成波的表达式； （2）波节和波腹的位置。 3、（1）火车以90km/h 的速度行驶，其汽笛的频率为500Hz 。一个人站在铁轨旁，当火车从他身旁驶过时，他听到的汽笛声的频率变化是多大？设声速为340m/s 。
（2）若此人坐在汽车里，而汽车在铁轨旁的公路上以54km/h 的速率迎着火车行驶。试问此人听到汽笛声的频率为多大？
答案
第十章 练习一 一、选择题 1、(C)；
A 中小球没有受到回复力的作用；
B 中由于是大角度，所以θ与sin θ不能近似相等，不能看做简谐振动； D 中球形木块所受力F 与位移x 不成线性关系，故不是简谐振动 2、(C)；
s T t T x
a x a 2.24
22,2
222,22===
∴==
===ππω
πωω
3、(D)； 0=t A x -=0 00?v 则π?=
4、(A)； 20002
1
A k E = 04k k = 2
42000A
k E A == 二、填空题
1、()0sin ?πω+-A 、()02
cos ?πω+-A
2、T 6
g
l
T π
20= 单摆拿到月球上， 06266
2T g l g l T =?==ππ 3、7﹒78cm 、8s 4、
34、1
4
、2±
当位移是振幅的一半时，43
,412121,222
===∴=E E kA kx
E
E A x k p
当,22A x ±=k p p E E E kA kx E E ==∴==∴21
,212
121,22
三、计算题
1、解：（1）设cos()()x A t m ω?=+
由图可知，A =0.10m ，x 0=A /2=0.05m ，v 0＞0，所以3?π=-
t =1s 时，x 1=0，故56
π
ω=
所以质点振动的运动方程为50.10cos()()63
x m ππ
=- （2）P 点的相位为零 （3）由5063
P t ππ
?=
-=得t =0.4s
2、解：已知A =24cm ，T =4.0s ，故ω=π/2 t =0时，x 0=A =24cm ，v 0=0，故0?= 所以振动方程为0.24cos()()2
x t m π
=
（1）0.50.17t x m == （2）2220.50.5
0.419/t t d x a m s dt ====-，故3
0.50.5
4.1910t t F ma N -====-?指向平衡位
置
（3）由振动方程得0.12
2
3
x t
ππ
?==
=±
，因为此时v ＜0，相位取正值，
所以t =0.67s （4）0.120.12
0.326/x x dx v m s dt
===
=-
240.12
0.12
1 5.31102k
x x E mv J -===
=?
22240.12
0.12
0.12
11
1.78102
2
p
x x x E kx m x J ω-=====
=?
47.0910k p E E E J -=+=?
3、证明：小球平衡时有00p S mg pS +-=
小球偏离x 时，设容器内气体状态为(p 1,V 1)，有2012d x
p S mg p S m dt +-=，则
212p S p S d x dt m
-= 由于气体过程是绝热过程，有111()p V p V xS pV γγγ
=-=，则1(1)xS p p V
γ
-=-
小球作微小位移时xS 远小于V ，则上式可写为1(1)xS p p V
γ
=+ 所以，小球的运动方程为22
22d x pS x x dt mV
γω=-
=-
此式表示小球作简谐振动，振动周期为22T π
ω
=
=所以比热容比为222224()mV mV
p TS pS T
ππγ==
练习二 一、选择题
1、(C)；
2、(D)；
3、(A)；
4、(B)； 二、填空题
1、摩擦阻尼、辐射阻尼
2、临界阻尼
3、22
20d x x dt
ω+=、220220d x dx x dt dt δ
ω++=、220022cos d F d x dx x t dt dt m δωω++= 4、共振
三、计算题
1
、解：由阻尼振动周期2T πω'=
='
得阻尼因子为3/rad s β=
== 阻力系数为235.3/m kg s γβ== 阻力为0.353N F v γ==
2、解：阻尼振动的振幅为0t
A A e β-=
将t =0，A 0=0.03m 和t 1=10s ，A 1=0.01m 代入上式解得01111ln ln 310
A t A β=
= 则振幅减为A 2=0.003m 所需时间为0
22
1
ln
21A t s A β
=
= 3、由题意知弹簧的劲度系数为3
731010 1.2510/0.810
m g k N m x -'?===??
则车厢的固有频率为015/rad s ω=
= 当火车以速率v 匀速行驶时，受撞击的角频率为22l
υ
ωπνπ==
当ω0=ω时车厢将发生共振，此时速率即为危险速率，则
030/108/2l
m s km h υωπ
=
== 解决火车提速问题的措施之一是采用长轨无缝铁轨。
练习三 一、选择题
1、(D)；
2、(C)；
3、(D)；
4、(C)； 二、填空题
1、4×10-2
m 、π
21
2、
)1223
cos(05.0π+
t ω(SI)
3、π；由于位相差为π，合成后位相与1x 同相即为π,21A A A -=。
4、10、π
-
21
三、计算题
1、解：由题可知，电容器极板上电荷量的初相为零，所以0cos q Q t ω=，其中ω=
（1）电场能和磁场能的最大值相等，即为电路的总电磁能2
40 4.5102Q W J C
-==? （2）电场能量和磁场能量相等时，有221122q Li C =，其中0sin dq i Q t dt
ωω==- 则2222222000111cos sin sin 222Q t LQ t Q t C C
ωωωω== 所以，一个周期内电场能量和磁场能量相等时的相位为357,,,
4444
t ππππ
?ω==
此时电容器上的电荷量为50 4.3102
q Q C -=±
=±? 2、解：如图下所示，由旋转矢量的合成得A =0.2m ，02?π= 所以和振动的表达式为0.2cos(10)()2
x t SI π
=+
3、解：由题意有
21
2.12
ωω-=，
21
50.02
ωω+=
解得ω1=47.9rad/s ，ω2=47.9rad/s 所以拍的周期21
1
2 1.5s π
τνωω==
=-拍
第十一章 练习一 一、选择题 1、(A)；
2、(D)；由22cos()cos()2/2/y A at bx A t x a b ππππ=-=-，可知周期2T a π
=
。波长为b
π2。
3、(D)；
4、(C)； 二、填空题
1、()πππ--=x t y 4cos
2、2u ；T
u λ
=
2211u u λλ= u u u u 221122===λ
λ
λλ 3、0.25cos(125 3.7)y t =- (SI)、 5.55 rad ??=-。 解：（1）1= 10m x 的振动方程为 100.25cos(125 3.7)x y t ==- （2）因2= 25m x 的振动方程为 250.25cos(1259.25)x y t ==- 所以2x 与1x 两点间相位差 21 5.55 rad ????=-=- 4、向x 轴正方向传播、向上、向下、向上
三、计算题
1、解：（1）由波动方程式有A =0.05m ，ν=5Hz ，λ=0.5m ，且2.5/u m s λν==，00?=
（2）0.5 1.57/m v A m s ωπ===，222549.3/m a A m s ωπ===
（3）x =0.2m 处质点在t =1s 时的相位为(0.2,1)(10140.2)9.2?πππ=?-?= 与t 时刻前坐标原点的相位相同，则(0,)(1040)9.2t t ?πππ=?-?= 得t =0.92s
（4）t =1s 时，0.05cos(104)0.05cos 4()y x x m πππ=-=
t =1.25s 时，0.05cos(12.54)0.05sin 4()y x x m πππ=-= t =1.50s 时，0.05cos(154)0.05cos4()y x x m πππ=-=-
分别画出图形如下图所示
2、解：（1）由波动方程有A =0.02m ，λ=0.3m ，ν=100Hz ，00?=，且30/u m s λν== （2）0
0.1
00.122()0.010.33
x π
?π==-=-
3、解：由波形曲线可得A =0.1m ，λ=0.4m ，且0.2/u m s T
λ
==，2/rad s T
π
ωπ=
= （1）设波动表达式为0cos[()]x y A t u
ω?=-+ 由图可知O 点的振动相位为23
π
，即1003
2()3
3
Ot t s t π
π?ω??==+=
+=
得O 点的初相03
π?=
所以O 点的振动表达式为0.1cos()()3
O y t m π
π=+
同样P 点的振动相位为013
[()]
3
0.2
2
P
Pt t s x x t u
ππ
π
?ω?==-+=
-
=-
，得0.233P x m =
所以P 点的振动表达式为50.1cos()()6
P y t m π
π=- （2）波动表达式为0.1cos[(5)]()3
y t x m π
π=-+
（3）P 点离O 点的距离为0.233P x m =
练习二 一、选择题
1、(D)；
2、(D)；
3、(B)；
4、(C)； 二、填空题
1
2、3、S E H =?
4、521.5810W m -??、33.7910 J ?。 解：（1）2522222m W 1058.122
1
-??===
νρμπωρμA A I （2）33.7910 J w P t IS t =??=?=?。 三、计算题
1、解：人耳接收到声波的平均能量密度为22631
6.3710/2
w A J m ρω-=
=? 人耳接收到声波的声强为3
2
2.1610/I wu W m -==?
2、解：设该处距波源r ，单位时间内通过整个球面的能量为2
4P SA S r π==
则43.4510r m =
==?
3、解：由波形图可知A =0.2m ，20.6x m πλ?=
?=?，1t T s x λ?==?，1
1Hz T
ν==，0.6/u m s λν==
（1） 由P 点的振动状态知02
P π
?=-，故P 点的振动表达式为0.2cos(2)()2
P y t m π
π=-
（2）由O 点的振动状态知02
O π
?=
，故O 点的振动表达式为0.2cos(2)()2
O y t m π
π=+
所以波动表达式为100.2cos[2()]0.2cos(2)()0.6232
x y t t x m ππ
πππ=-+=-+ （3）O 点的振动曲线如下图所示
练习三 一、选择题
1、(D)；
2、(B )；
3、(C)；
4、(A)； 二、填空题 1、
2()(0,1,2)21
b a k k -=+
2、半波损失
3、31
610cos(2)2
y t -=?-ππ(SI)
解：第一列波在P 点引起的振动的振动方程为
311
310cos(2)2
y t -=?-ππ
第二列波在P 点引起的振动的振动方程为
321
310cos(2)2
y t -=?-ππ
所以，P 点的合振动的振动方程
3121
610cos(2)2
y y y t -=+=?-ππ
4、637.5 Hz 、566.7 Hz 三、计算题
1、解：建立如下图所示的坐标轴，根据题意，设0A ?=，B ?π=，且4u
m λν
=
=，
2400/rad s ωπνπ==
在A 、B 间任选一点C ，两波在C 点引起的振动分别为
cos[()]cos ()AC A x x
y A t A t u u ω?ω=-+=-
()
cos[()]cos[()]BC B x x L y A t A t u u
ω?ωπ'-=-+=++
两振动使C 点静止的相位差应为(21)C BC AC k ???π?=-=+ 即()2[()]()(2)(21)x L x t t x L k u u πωπωππλ
-+
+--=-+=+ 解得215,0,1,2,
,7x k k =+=±±±
即AB 连线间因干涉而静止的点距A 点为（1,3,5,…,29）m ，共有15个。
在A 、B 两点外侧连线上的其他任意点，比如D 点和E 点，A 、B 两相于波的传播方向相
习题14 14.1 选择题 （1）在夫琅禾费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹[ ] (A) 对应的衍射角变小． (B) 对应的衍射角变大． (C) 对应的衍射角也不变． (D) 光强也不变． [答案：B] （2）波长nm (1nm=10-9m)的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm的单缝上，单缝后面放一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d=12mm，则凸透镜的焦距是[ ] (A)2m. (B)1m. (C)0.5m. (D)0.2m. (E)0.1m [答案：B] （3）波长为的单色光垂直入射于光栅常数为d、缝宽为a、总缝数为N的光栅上．取k=0，±1，±2．．．．，则决定出现主极大的衍射角的公式可写成[ ] (A) N a sin=k． (B) a sin=k． (C) N d sin=k． (D) d sin=k． [答案：D] （4）设光栅平面、透镜均与屏幕平行。则当入射的平行单色光从垂直于光栅平面入射变为斜入射时，能观察到的光谱线的最高级次k [ ] (A)变小。 (B)变大。 (C)不变。 (D)的改变无法确定。 [答案：B] （5）在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光部分宽度b的关系为[ ] (A) a=0.5b (B) a=b (C) a=2b (D)a=3b [答案：B] 14.2 填空题 （1）将波长为的平行单色光垂直投射于一狭缝上，若对应于衍射图样的第一级暗纹位置的衍射角的绝对值为，则缝的宽度等于________________． λθ] [答案：/sin （2）波长为的单色光垂直入射在缝宽a=4 的单缝上．对应于衍射角=30°，单缝处的波面可划分为______________个半波带。 [答案：4] （3）在夫琅禾费单缝衍射实验中，当缝宽变窄，则衍射条纹变；当入射波长变长时，则衍射条纹变。（填疏或密） [答案：变疏，变疏]
大学物理（下）练习册答案 包括（波动、电磁、光的干涉、光的偏振、光的衍射、振动） 波动 选择： 1B, 2A, 3D, 4D, 5D, 6D, 7C, 8A, 9C, 10D 二，填空： 1， t x y ππ?=-20cos )2 1 cos(10 0.122 (SI) 2分 )12(+=n x m ， 即 x = 1 m ，3 m ，5 m ，7 m ，9 m 2分 n x 2= m ，即 x = 0 m ，2 m ，4 m ，6 m ，8 m ，10 m 1分 2， φλ+π-/2L 1分 λk L ± ( k = 1，2，3，…) 2分 λ)12(1+±k L ( k = 0, 1，2，…) 2分 3， 答案见图 3分 4， 17 m 到1.7×10-2 m 3分 5， λ2 1 3分 一， 计算 1， 解：(1) 原点O 处质元的振动方程为 )21 21cos(10 22 π-π?=-t y ， (SI) 2分 波的表达式为 )2 1)5/(21c o s (1022 π--π?=-x t y ， (SI) 2分 x = 25 m 处质元的振动方程为 )32 1 cos(10 22 π-π?=-t y ， (SI) 振动曲线见图 (a) 2分 (2) t = 3 s 时的波形曲线方程 )10/cos(1022 x y π-π?=-， (SI) 2分
波形曲线见图 2分 2， 解：(1) 与波动的标准表达式 )/(2cos λνx t A y -π= 对比可得： ν = 4 Hz ， λ = 1.50 m ， 各1分 波速 u = λν = 6.00 m/s 1分 (2) 节点位置 )21 (3/4π+π±=πn x )2 1 (3+±=n x m , n = 0，1，2，3, … 3分 (3) 波腹位置 π±=πn x 3/4 4/3n x ±= m , n = 0，1，2，3, … 2分 3， 解：(1) )1024cos(1.0x t y π-π=)20 1(4cos 1.0x t -π= (SI) 3分 (2) t 1 = T /4 = (1 /8) s ，x 1 = λ /4 = (10 /4) m 处质点的位移 )80/4/(4cos 1.01λ-π=T y m 1.0)8 18/1(4cos 1.0=-π= 2分 (3) 振速 )20/(4sin 4.0x t t y -ππ-=??=v ． )4/1(2 1 2== T t s ，在 x 1 = λ /4 = (10 /4) m 处质点的振速 26.1)2 1 sin(4.02-=π-ππ-=v m/s 3分 电磁 §3.1 静止电荷的电场 一， 选择题： t (s) O -2×10-2 1y (m) 234(a) 2×
、选择题 练习十三 (简谐振动、旋转矢量、简谐振动的合成) 1. 一弹簧振子，水平放置时，它作简谐振动。若把它竖直放置或放在光滑斜面上，试判断下列情况正确的是 (A) 竖直放置作简谐振动，在光滑斜面上不作简谐振动; (B) 竖直放置不作简谐振动，在光滑斜面上作简谐振动; (C) 两种情况都作简谐振动； (D)两种情况都不作简谐振动。 d2x 解：(C)竖直弹簧振子：m—2k(x I) mg kx( kl dt 弹簧置于光滑斜面上：m吟 dt2k(x I) mg sin kx ( )d 2x mg), 勞dt2 d2x kl mg),可 dt2 2 . 两个简谐振动的振动曲线如图所示，则有(A) n n (A) A超前一；(B) A落后一；(C) A超前n; 2 2 (D) A落后It 。 2 x 3. 一个质点作简谐振动，周期为T，当质点由平衡位置向x轴正方向运动时，由 之一最大位移这段路程所需要的最短时间为 (B) /、T/、T T /、T (A) (B) ; (C) (D) 。 41268 解：(A)X A A cos t, X B Acos( t /2) 解：(B)振幅矢量转过的角度/6 ,所需时间t 平衡位置到二分 4.分振动表式分别为x13cos(50 n 0.25 n 和x2 为: (A) x 2cos(50 n t 0.25 u);(B) (C) x 5cos(50 n 1 arcta n —)； 2 7 (D 解：(C)作旋转矢量图或根据下面公式计算5 . /6 T 2 /T 12 4cos(50 n 0.75 n (SI 制)则它们的合振动表达式x 5cos(50 n); A A 2AA COS(20 10) . 32 42 2 3 4cos(0.75 0.25 丄1 Asin 10 A2sin 20丄1 3sin(0.25 ) 4sin(0.75 ) tg - _ - — tg 3cos(0.25 ) cos 10 A? cos 20 4cos(0.75 ) 2 tg 两个质量相同的物体分别挂在两个不同的弹簧下端, 弹簧的伸长分别为5; l2，且h 2 l2，则 两弹簧振子的周期之比T1 :T2为(B) (A) 2 ; ( B) 2 ; ( C) 1/2 ; ( D) 1/、2。
习题八 8-1 电量都是q 的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系 ? 解: 如题8-1图示 (1) 以A 处点电荷为研究对象，由力平衡知：q '为负电荷 2 220)3 3(π4130cos π412a q q a q '=?εε 解得 q q 3 3- =' (2)与三角形边长无关． 题8-1图 题8-2图 8-2 两小球的质量都是m ，都用长为l 的细绳挂在同一点，它们带有相同电量，静止时两线夹角为2θ ,如题8-2 图所示．设小球的半径和线的质量都可 解: 如题8-2图示 ?? ? ?? ===220)sin 2(π41 sin cos θεθθl q F T mg T e 解得 θπεθtan 4sin 20mg l q = 8-3 根据点电荷场强公式2 04r q E πε= ，当被考察的场点距源点电荷很近(r →0)时，则场强→∞，这是没有物理意义的，对此应如何理解 ?
解: 02 0π4r r q E ε= 仅对点电荷成立，当0→r 时，带电体不能再视为点电 荷，再用上式求场强是错误的，实际带电体有一定形状大小，考虑电荷在带电体上的分布求出的场强不会是无限大． 8-4 在真空中有A ，B 两平行板，相对距离为d ，板面积为S ，其带电量分别为+q 和-q ．则这两板之间有相互作用力f ，有人说f = 2 024d q πε,又有人 说，因为f =qE ,S q E 0ε=，所以f =S q 02 ε．试问这两种说法对吗?为什么? f 到底应等于多少 ? 解: 题中的两种说法均不对．第一种说法中把两带电板视为点电荷是不对的，第二种说法把合场强S q E 0ε= 看成是一个带电板在另一带电板处的场强也是不对的．正确解答应为一个板的电场为S q E 02ε= ，另一板受它的作用 力S q S q q f 02 022εε= =，这是两板间相互作用的电场力． 8-5 一电偶极子的电矩为l q p =，场点到偶极子中心O 点的距离为r ,矢量r 与l 的夹角为θ,(见题8-5图)，且l r >>．试证P 点的场强E 在r 方向上的分量r E 和垂直于r 的分量θE 分别为 r E = 302cos r p πεθ, θ E =3 04sin r p πεθ 证: 如题8-5所示，将p 分解为与r 平行的分量θsin p 和垂直于r 的分量 θsin p ． ∵ l r >>
《大学物理》综合练习(一)参考答案 一、选择题 1．D ；2．D ；3．C ；4．C ；5．C ；6．C ；7．B ；8．A ；9．D ；10．D 。 二、填充题 1．m /s 2-；s 2；m 3；m 5。 2．j t i t )3 12()1(32+++；j t i 22+。 3． v h l h 2 2 -。 4．2m/s 8.4；2m/s 4.230。 5．m t kv mv t v +=00 )(；x m k e v x v -=0)(。 6．J 18-。 7．rg v π16320；3 4。 8．R GMm 6- 。 9．θsin 2gl ；θsin 3mg ； θsin 2g ；θcos g 。 10．j mv 2-；j R mv π22-。 11．v M m m V +-。 12．m 3.0。 13．100 r r v ；2 0212 121mv mv -。 三、计算题 1．(1) j t i t r )1(342++=；j t i t v 346+=；j t i a 2 126+=。 (2) j t i t r r r 42013+=-=?。 (3) 19 2 +=x y 。 2．(1) ? -=+ =t t t a v v 0201d ，3003 1 3d t t t v x x t -+=+=? 。 (2) 0=v 时s 1=t ，该时刻2m/s 2-=a ，m 3 2 3=x 。 (3) 0=t 时m 30=x ，0=v 时(相应s 1=t )m 32 31=x ，m 3 201=-=?x x x 。
3．(1) ??? ??==-=-332 2211a m g m a m g m T a m T g m μμ 解得 ??? ? ?? ?=====+-=2 3232 2121m/s 96.12.0m/s 88.56.0g g m m a g g m m m m a μμ (2) 2m 相对于3m 的加速度g a a a 4.03=-='，且221t a s '=，3m 移动距离2332 1 t a s =，因而m 20.04.04.02.033=?='= g g s a a s 。 4．切向：t v m kv d d =-，两边积分? ?-=t v v t m k v v 0d d 0，得t m k e v v -=0。 法向：t m k t m k e T e l v m l v m T 202202 --===，其中l v m T 200=为初始时刻绳中力。 5．利用机械能守恒和牛顿定律 ??? ????=-+-++=l v m mg T mgl mv mv 2 2 20)cos()]cos(1[2 121θπθπ 从以上两式中消去v ，得)cos 32(θ+=mg T 0=T 时，9413132cos 1 '?=?? ? ??-=-θ。 6．??? ??==-+=21 22211122211110sin sin cos cos m m v m v m v m v m v m θθθθ 解得 ?==-303 3 tan 1 2θ m/s 32.173102==v 由于 2 2 2211212 12121v m v m v m +=，即 22212v v v +=，系统机械能守恒，所以是弹性碰撞。 7．(1) ???==-a m T a m T g m B AB A AB A ，消去AB T 得 g g m m m a B A A 21 =+= 又 2 21at l = ，得 m 4.05 4 .022=?==a l t (2) 系统动量不守恒，因为在拉紧过程中滑轮对绳有冲击力。 ○ 0B 2 v 1 v
练习一 质点运动学 一、选择题 1.【 A 】 2. 【 D 】 3. 【 D 】 4.【 C 】 二、填空题 1. (1) 物体的速度与时间的函数关系为cos dy v A t dt ωω= =； (2) 物体的速度与坐标的函数关系为2 2 2 ()v y A ω +=. 2. 走过的路程是 m 3 4π ； 这段时间平均速度大小为：s /m 40033π；方向是与X 正方向夹角3 π α= 3.在第3秒至第6秒间速度与加速度同方向。 4.则其速度与时间的关系v=3 2 03 1Ct dt Ct v v t = =-? , 运动方程为x=4 0012 1Ct t v x x +=-. 三、计算题 1. 已知一质点的运动方程为t ,r ,j )t 2(i t 2r 2 ? ?? ? -+=分别以m 和s 为单位，求: (1) 质点的轨迹方程，并作图； (2) t=0s 和t=2s 时刻的位置矢量； (3) t=0s 到t=2s 质点的位移?v ,?r ==? ?? (1)轨迹方程：08y 4x 2 =-+； (2) j 2r 0?? =，j 2i 4r 2???-= (3) j 4i 4r r r 02??? ??-=-=?，j 2i 2t r v ????-==?? 2. 湖中一小船，岸边有人用绳子跨过高出水面h 的滑轮拉船，如图5所示。如用速度V 0收绳，计算船行至离岸边x 处时的速度和加速度。 选取如图5所示的坐标，任一时刻小船满足： 222h x l +=，两边对时间微分 dt dx x dt dl l =，dt dl V 0-=，dt dx V = 02 2V x h x V +-= 方向沿着X 轴的负方向。 5 图
x O 1A 2 2 练习 十三 (简谐振动、旋转矢量、简谐振动的合成) 一、选择题 1． 一弹簧振子，水平放置时，它作简谐振动。若把它竖直放置或放在光滑斜面上，试判断下列情况正确的是 （C ） （A ）竖直放置作简谐振动，在光滑斜面上不作简谐振动； （B ）竖直放置不作简谐振动，在光滑斜面上作简谐振动； （C ）两种情况都作简谐振动； （D ）两种情况都不作简谐振动。 解：(C) 竖直弹簧振子:kx mg l x k dt x d m )(22(mg kl ),0222 x dt x d 弹簧置于光滑斜面上:kx mg l x k dt x d m sin )(22 (mg kl ),0222 x dt x d 2． 两个简谐振动的振动曲线如图所示，则有 （A ） （A ）A 超前 2π； （B ）A 落后2π；（C ）A 超前π； （D ）A 落后π。 解：(A)t A x A cos ,)2/cos( t A x B 3． 一个质点作简谐振动，周期为T ，当质点由平衡位置向x 轴正方向运动时，由平衡位置到二分之一最大位移这段路程所需要的最短时间为： （B ） （A ）4T ； （B ）12T ； （C ）6T ； （D ）8 T 。 解：(B)振幅矢量转过的角度6/ ,所需时间12 /26/T T t , 4． 分振动表式分别为)π25.0π50cos(31 t x 和)π75.0π50cos(42 t x （SI 制）则它们的合振动表达式为： （C ） （A ）)π25.0π50cos(2 t x ； （B ）)π50cos(5t x ； （C ）π1 5cos(50πarctan )27 x t ； （D ）7 x 。 解：(C)作旋转矢量图或根据下面公式计算 )cos(210202122 2 1 A A A A A 5)25.075.0cos(432432 2 ; 7 1 2)75.0cos(4)25.0cos(3)75.0sin(4)25.0sin(3cos cos sin sin 112021012021011 0 tg tg A A A A tg 5． 两个质量相同的物体分别挂在两个不同的弹簧下端，弹簧的伸长分别为1l 和2l ，且212l l ，则两弹簧振子的周期之比21:T T 为 （B ） （A ）2； （B ）2； （C ）2/1； （D ）2/1。 解：(B) 弹簧振子的周期k m T 2 ,11l mg k , 22l mg k ,22 121 l l T T 6. 一轻弹簧，上端固定，下端挂有质量为m 的重物，其自由振动的周期为T ．今已知振子离开平衡位置为 x 时，其振动速度为v ，加速度为a ．则下列计算该振子劲度系数的公式中，错误的是： （B ） (A) 2 max 2max /x m k v ； (B) x mg k / ； (C) 2 2/4T m k ； (D) x ma k / 。 解：B 7. 两个质点各自作简谐振动，它们的振幅相同、周期相同．第一个质点的振动表式为x 1 = A cos(t + )．当第一个质点从相对于其平衡位置的正位移处回到平衡位置时，第二个质点正在最大正位移处．则第二个质 点的振动表式为 （B ） (A) )π21 cos( 2 t A x ； (B) )π2 1cos(2 t A x ； x t o A B 1 A 4 / 4 /3 2 A A x O )0(A )(t A 3/ 6/
1.轻型飞机连同驾驶员总质量为31.010kg ?。飞机以1 55.0m s -?速率在水平跑道上着陆后，驾驶员开始制动，若阻力与时间成正比，比例系数2 1 5.010N S -?=??求：⑴ 10秒后飞机的速率；⑵ 飞机着陆后10秒内滑行的距离。 解：（1）在水平面上飞机仅受阻力作用，以飞机滑行方向为正方向， 由牛顿第二定律得： t dt dv m ma F -?===∴ dt m t dv t v v ???-=00 可得：2 02t m v v ?-= ∴ 当s t 10=时，1 0.30-?=s m v （2）又∵ dt dr v =∴ ?????? ?? ?-==t t r dt t m v vdt dr 020002 ∴m t m t v r r s 4676300=?-=-= 2.用铁锤把钉子敲入墙面木板，设木板对钉子的阻力与钉子进入木板的深度成正比。若第一次敲击，能把钉子钉入木板2 1.0010m -?。第二次敲击时，保持第一次敲击钉子的速度，那么第二次能把钉子钉入多深？试问木板对钉子的阻力是保守力？ 解：由动能定理，有：122 01011022 s m kx x ks -=-=-?d v 设铁锤第二次敲打时能敲入的深度为Δ S ，则有 11 2220111110()222s s s m kx x k s s ks +??? -=-=-+?-???? ?d v 得：2211()2s s s +?= 化简后为：11s s +?= 第二次能敲入的深度为：111)10.41cm s s ?=-=?=cm 易知：木板对钉子的阻力是保守力 3.某弹簧不遵守胡克定律，力F 与伸长x 的关系为F ＝52.8x ＋38.4x 2（SI ），求： ⑴ 将弹簧从伸长x 1＝0.50 m 拉伸到伸长x 2＝1.00 m 时，外力所需做的功。⑵ 将弹簧横放在水平光滑桌面上，一端固定，另一端系一个质量为2.17 kg 的物体，然后将弹簧拉伸到一定伸长x 2＝1.00 m ，再将物体由静止释放，求当弹簧回到x 1＝0.50 m 时，物体的速率。⑶此弹簧的弹力是保守力吗？ 解：（1）()2 2 1 1 2 52.838.431x x x x W Fdx x x dx J = =+=? ? （2）由动能定理可知2220111222W mv mv mv = -=，即 5.35/v m s == （3）很显然，力F 做功与路径无关，此弹簧的弹力是保守力。
习题9 9.1选择题 (1)正方形的两对角线处各放置电荷Q，另两对角线各放置电荷q，若Q所受到合力为零， 则Q与q的关系为：（） （A）Q=-23/2q (B) Q=23/2q (C) Q=-2q (D) Q=2q [答案：A] (2)下面说法正确的是：（） （A）若高斯面上的电场强度处处为零，则该面内必定没有净电荷； （B）若高斯面内没有电荷，则该面上的电场强度必定处处为零； （C）若高斯面上的电场强度处处不为零，则该面内必定有电荷； （D）若高斯面内有电荷，则该面上的电场强度必定处处不为零。 [答案：A] (3)一半径为R的导体球表面的面点荷密度为σ，则在距球面R处的电场强度（） （A）σ/ε0 （B）σ/2ε0 （C）σ/4ε0 （D）σ/8ε0 [答案：C] (4)在电场中的导体内部的（） （A）电场和电势均为零；（B）电场不为零，电势均为零； （C）电势和表面电势相等；（D）电势低于表面电势。 [答案：C] 9.2填空题 (1)在静电场中，电势梯度不变的区域，电场强度必定为。 [答案：零] (2)一个点电荷q放在立方体中心，则穿过某一表面的电通量为，若将点电荷由中 心向外移动至无限远，则总通量将。 [答案：q/6ε0, 将为零] (3)电介质在电容器中作用（a）——（b）——。 [答案：(a)提高电容器的容量;(b) 延长电容器的使用寿命] (4)电量Q均匀分布在半径为R的球体内，则球内球外的静电能之比。 [答案：1：5] 9.3 电量都是q的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系? 解: 如题9.3图示 (1) 以A处点电荷为研究对象，由力平衡知：q 为负电荷
大学物理下练习题 一、选择题（每题1分，共41分） 1．关于电场强度定义式E = F /q 0，下列说法中哪个是正确的？（B ） (A) 场强E 的大小与试验电荷q 0的大小成反比； (B) 对场中某点，试验电荷受力F 与q 0的比值不因q 0而变； (C) 试验电荷受力F 的方向就是场强E 的方向； (D) 若场中某点不放试验电荷q 0，则F = 0，从而E = 0. 2．下列几个说法中哪一个是正确的？（C ） （A ）电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向。 （B ）在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同。 （C ）场强方向可由 E =F /q 定出，其中 q 为试验电荷的电量，q 可正、可负，F 为试验电荷所受的电场力。 ( D )以上说法都不正确。 3．图1.1所示为一沿x 轴放置的“无限长”分段均匀带电直线,电荷线密度分别为+λ ( x < 0)和-λ ( x > 0)，则xOy 平面上(0, a )点处的场强为: （A ） (A ) i a 02πελ . (B) 0. (C) i a 04πελ . (D) )(40j +i a πελ . 4. 边长为a 的正方形的四个顶点上放置如图1.2所示的点电荷,则中心O 处场强（C ） (A) 大小为零. (B) 大小为q/(2πε0a 2), 方向沿x 轴正向. (C) 大小为() 2022a q πε, 方向沿y 轴正向. (D) 大小为()2 022a q πε, 方向沿y 轴负向. 5. 如图1.3所示.有一电场强度E 平行于x 轴正向的均匀电场，则通过图中一半径为R 的半球面的电场强度通量为（D ） (A) πR 2E . (B) πR 2E /2 . (C) 2πR 2E . (D) 0 . 6. 下列关于高斯定理理解的说法中，正确的是：（B ） （Ａ）当高斯面内电荷代数和为零时，高斯面上任意点的电场强度都等于零 +λ -λ ? (0, a ) x y O 图 1.1 图1.2 图1.3
普通物理A （2）练习册 参考解答 第12章 真空中的静电场 一、选择题 1(C)，2(A)，3(C)，4(D)，5(B)， 二、填空题 (1). 0， / (2 ) ； (2). 0 ； (3). －2×103 V ； (4). ???? ??-πb a r r q q 1140 0ε； (5). 0，pE sin ； 三、计算题 1. 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：在O 点建立坐标系如图所示． 半无限长直线A ∞在O 点产生的场强： ()j i R E -π= 014ελ 半无限长直线B ∞在O 点产生的场强： ()j i R E +-π= 024ελ 四分之一圆弧段在O 点产生的场强： ()j i R E +π= 034ελ 由场强叠加原理，O 点合场强为： ()j i R E E E E +π= ++=03214ελ O B A ∞ ∞ y x 3 E 2 E 1 E O B A ∞ ∞
2. 一“无限长”圆柱面，其电荷面密度为： = 0cos ，式中为半径R 与x 轴所夹的角，试求圆柱轴线上一点的场强． 解：将柱面分成许多与轴线平行的细长条，每条可视为“无限长”均匀带电直线，其电荷线密度为 = 0cos R d ， 它在O 点产生的场强为： φφεσελ d s co 22d 000π=π= R E 它沿x 、y 轴上的二个分量为： d E x =－d E cos =φφεσd s co 2200 π- d E y =－d E sin = φφφεσd s co sin 20 π 积分：?ππ-=2020 d s co 2φφεσx E ＝002εσ 0)d(sin sin 2200 =π-=?πφφεσy E ∴ i i E E x 02εσ-== 3. 如图所示，一厚为b 的“无限大”带电平板 ， 其电荷体密度分布为＝kx (0≤x ≤b )，式中k 为一正的常量．求： (1) 平板外两侧任一点P 1和P 2处的电场强度大小； (2) 平板内任一点P 处的电场强度； (3) 场强为零的点在何处 解： (1) 由对称分析知，平板外两侧场强大小处处相等、方向垂直于平面且背离平面．设场强大小为E ． 作一柱形高斯面垂直于平面．其底面大小为S ，如图所示． O R z y x φ O x R y φ d φ d E x d E y d E x b P 1 P 2 P x O
狭义相对论基础（二）第十六页 1．电子的静止质量M0=9.1×10–31kg，经电场加速后具有 0.25兆电子伏特的动能，则电子速率V与真空中光速 C之比是：（C ） [ E k=mC2－m0C2, m=m0/(1－V2/C2)1/2 1兆=106, 1电子伏=1.6×10–19焦耳] (A) 0.1 ( B) 0.5 (C) 0.74(D) 0.85 2．静止质量均为m0的两个粒子，在实验室参照系中以相同大小的速度V=0.6C相向运动（C为真空中光速）， 碰撞后粘合为一静止的复合粒子,则复合粒子的静止 质量M0等于：（B ） [ 能量守恒E=M0C2=2mC2 =2m0C2/(1－V2/C2)1/2 ] ( A) 2m0(B) 2.5m0(C) 3.3m0(D) 4m0 3．已知粒子的动能为E K,动量为P，则粒子的静止能量（A ）(由 E = E K+E0和E2=E02 + C2P2 )（A）（P2C2－E K2）/（2E K）（B）（P2C2+E K2）/（2E K）（C）(PC－E K )2/(2E K) (D) (PC+E K )2/(2E K) 4．相对论中的质量与能量的关系是：E=mC2；把一个静止质量为M0的粒子从静止加速到V=0.6C时，需作功 A=(1/4)M0C2 A=MC2－M0C2 = γM0C2－M0C2=(γ－1)M0C2 5．某一观察者测得电子的质量为其静止质量的2倍，求
电子相对于观察者运动的速度V =0.87C [ m=m 0/(1－V 2/C 2)1/2, m=2m 0 , 则1－V 2/C 2=1/4 ] 6． 当粒子的速率由0.6C 增加到0.8C 时，末动量与初动 量之比是P 2：P 1=16:9，末动能与初动能之比是 E K2：E K1=8:3 V 1=0.6C,γ1=1/2211C V -=5/4, m 1=γ1m 0=5m 0/4 P 1=m 1V 1=3m 0C/4, V 2=0.8C 时, γ2=1/222/1C V -=5/3 m 2=γ2m 0=5m 0/3,P 2=m 2V 2=4m 0 C/3,∴P 2：P 1=16:9 E K1=m 1C 2－m 0C 2, E K2=m 2C 2－m 0C 2 ∴E K2：E K1=8:3 7． 在惯性系中测得相对论粒子动量的三个分量为：P x=P y = 2.0×10-21kgm/s, P z =1.0×10-21kgm/s ，总能量 E=9.4×106ev ，则该粒子的速度为V=0.6C [E=mC 2 P=mV P=(P x 2+P y 2 +P z 2 )1/2 ] 8． 试证：一粒子的相对论动量可写成 P=(2E 0E K +E 2K )1/2/C 式中E 0(=m 0C 2)和E K 各为粒子的静能量和动能。 证:E=E 0+E k ?E 2=E 20+P 2C 2 ? (E 0+E k )2= E 20+P 2C 2 ? P=(2E 0E K +E 2K )1/2/C 9．在北京正负电子对撞机中，电子可以被加速到动能为E K =2.8×109ev 这种电子的速率比光速差多少米/秒？这样的一个电子的动量多大？（已知电子的静止质量
大学物理练习三 一．选择题 1．一力学系统由两个质点组成，它们之间只有引力作用。若两质点所受外力的矢量和为零，则此系统 [ ] (A) 动量、机械能以及对一轴的角动量都守恒。 (B) 动量、机械能守恒，但角动量是否守恒不能断定。 (C) 动量守恒，但机械能和角动量守恒与否不能断定。 (D) 动量和角动量守恒，但机械能是否守恒不能断定。 解：[ C ] 按守恒条件： ∑=0i F 动量守恒， 但∑≠0i M 角动量不守恒， 机械能不能断定是否守恒。 2．如图所示，有一个小物体，置于一个光滑的水平桌面上，有一绳其一端连结此物体，另一端穿过桌面中心的小孔，该物体原以角速度ω在距孔为R 的圆周上转动，今将绳从小孔往下拉。则物体 [ ] (A)动能不变，动量改变。 (B)动量不变，动能改变。 (C)角动量不变，动量不变。 (D)角动量改变，动量改变。 (E)角动量不变，动能、动量都改变。 解：[ E ] 因对 o 点，合外力矩为0，角动量守恒 3．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J A 和J B ，则 [ ] (A)A J >B J (B) A J < B J (C) A J =B J (D) 不能确定A J 、B J 哪个大。 解：[ C ] 细圆环的转动惯量与质量是否均匀分布无关 ?==220mR dmR J
4．光滑的水平桌面上，有一长为2L 、质量为m 的匀质细杆，可绕过其中点且垂直于杆的竖直光滑固定轴O 自由转动，其 转动惯量为3 1m L 2 ，起初杆静止。桌面上有两个质量均为m 的小球，各自在垂直于杆的方向上，正对着杆的一端，以相同的速率v 相向运动，如图所示。当两小球同时与杆的两个端点发生完全非弹性碰撞后与杆粘在一起转动，则这一系统碰撞后的转动角速度为 [ ] (A)L v 32. (B) L v 54 (C)L v 76 (D) L v 98 解：[ C ] 角动量守恒 二．填空题 1．绕定轴转动的飞轮均匀地减速，t = 0时角速度ω0 =5 rad/s ，t = 20s 时角速 度ω=ω0，则飞轮的角加速度β= ，t=0到t=100s 时间内飞轮 所转过的角度θ= 。 解：因均匀减速，可用t βωω=-0 ， 20 /05.020 2.0s rad -=-= ∴ωβ 2．半径为30cm 的飞轮，从静止开始以2/s rad 的匀角加速度转动，则飞轮 边缘上一点在飞轮转 2400 时的切向加速度a t = ， 法向加速度a n = 。 解：2 /15.05.03.0s m r a t =?==β βθωr r a n 22== O v 俯视图
大学物理练习册答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第十章 练习一 一、选择题 1、下列四种运动（忽略阻力）中哪一种是简谐振动？（ ） (A)小球在地面上作完全弹性的上下跳动 (B)细线悬挂一小球在竖直平面上作大角度的来回摆动 (C)浮在水里的一均匀矩形木块，将它部分按入水中，然后松开，使木块上下浮动 (D)浮在水里的一均匀球形木块，将它部分按入水中，然后松开，使木块上下浮动 2、质点作简谐振动，距平衡位置2.0cm 时，加速度a=4.0cm/s 2,则该质点从一端运动到另一端的时间为（ ） (A)1.2s (B)2.4s (C)2.2s (D)4.4s 3、如图下所示，以向右为正方向，用向左的力压缩一弹簧，然后松手任其振动，若从松手时开始计时，则该弹簧振子的初相位为（ ） (A) 0 (B) 2π (C) 2 π- (D) π 4、一质量为m 的物体与一个劲度系数为k 的轻弹簧组成弹簧振子，当其振幅 为A 时，该弹簧振子的总能量为E 。若将其弹簧分割成两等份，将两根弹簧并联组成新的弹簧振子，则新弹簧振子的振幅为多少时，其总能量与原先弹簧振子的总能量E 相等（ ） (A) 2A (B) 4A (C)2 A (D)A 二、填空题 1、已知简谐振动A x =)cos(0?ω+t 的周期为T ，在2 T t = 时的质点速度为 ，加速度为 。 2、已知月球上的重力加速度是地球的1/6，若一个单摆(只考虑小角度摆动)在地球上的振动周期为T ，将该单摆拿到月球上去，其振动周期应为 。 3、一质点作简谐振动，在同一周期内相继通过相距为11cm 的A,B 两点，历时2秒，速度大小与方向均相同，再经过2秒，从另一方向以相同速率反向通过B 点。 该振动的振幅为 ，周期为 。
大学物理C（上、下）练习册 ?质点动力学 ?刚体定轴转动 ?静电场电场强度 ?电势静电场中的导体 ?稳恒磁场 ?电磁感应 ?波动、振动 ?光的干涉 ?光的衍射 注：本习题详细答案，结课后由老师发放
一、质点动力学 一、选择题 1. 以下几种运动形式中，加速度a 保持不变的运动是： （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. 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 (A) 2?R /T , 2?R/T ． (B) 0 , 2?R /T (C) 0 , 0． (D) 2?R /T , 0. ［ ］ 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 表示切向加速度，下列表达式中， (1) a t d /d v ， (2) v t r d /d ， (3) v t S d /d ， (4) t a t d /d 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(3)是对的． ［ ］ 4. 一运动质点在某瞬时位于矢径r 的端点处，其速度大小的表达式为 (A )t d dr ； （B ）dt r d ； （C ）dt r d || ； （D ）222dt dz dt dy dt dx ［ ］ 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) (A) t d d v ． (B)2V R ． (C) R t 2d d v v ． (D) 2/1242d d R t v v ． ［ ］ 6. 质量为m 的质点，以不变速率v 沿图中正三角形ABC 的水平光滑轨道
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
大学物理练习 十六 一、选择题 1．一束波长为λ的平行单色光垂直入射到一单缝AB 上，装置如图，在屏幕D 上形成衍射图样，如果P 是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置，则 BC 的长度为 [A ] (A) λ (B)λ/2 (C) 3λ/2 (D) 2λ 解: P 是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置,λθk a C B ==sin (k=1) 2．单缝夫琅和费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为a=4λ的单缝 上，对应于衍射角为300的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为 (A) 2个 (B) 4个 (C) 6个 (D) 8个 [ B ] 解: 0 304sin ===θλλθa k a 可得k=2, 可分成的半波带数目为4个. 3．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 的光强度决定于波阵面S 上所有面积元发出的子波各自传到P 点的 （A ） 振动振幅之和。 （B ）光强之和。 （B ） 振动振幅之和的平方。 （D ）振动的相干叠加。 [D ] 解: 所有面积元发出的子波各自传到P 点的振动的相干叠加. 4．在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中，设中央明纹的衍射角范围很小。若使单缝宽度a 变为原来的 2 3，同时使入射的单色光的波长λ变为原来的3/4，则 屏幕C 上单缝衍射条纹中央明纹的宽度x ?将变为原来的 (A) 3/4倍。 (B) 2/3倍。 (C) 9/8倍。 (D) 1/2倍。 （E ）2倍。 [ D ] 解:a f x λ 2=? C 屏 f D L A B λ
5．在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中，将单缝宽度a 稍稍变宽，同时使单 缝沿y 轴正方向作微小位移，则屏幕C 上的中央衍射条纹将 [ C ] (A) 变窄，同时向上移； (B) 变窄，同时向下移； (C) 变窄，不移动； (D) 变宽，同时向上移； (E) 变宽，不移动。 解 ↑a ↓ ?x 6．某元素的特征光谱中含有波长分别为λ1=450nm 和λ2=750nm （1nm=10-9m ）的光谱线。在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处λ2的谱线的级数将是 [D ] (A) 2,3,4,5……… (B) 2,5,8,11…….. (C) 2,4,6,8……… (D) 3,6,9,12…….. 解: 2211sin λλθk k d == 6,103 ,521 21====k k k k 当.....)3,2,1( 32==n n k 7．设星光的有效波长为55000 A ，用一台物镜直径为1.20m 的望远镜观察双星时，能分辨的双星的最小角间隔δθ是 [ D ] (A) rad 3102.3-? (B) rad 5104.5-? (C) rad 5108.1-? (D) rad 7106.5-? λ
大学物理下册练习及答 案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
电磁学 磁力 A 点时，具有速率s m /10170?=。 （1） 欲使这电子沿半圆自A 至C 运动，试求所需 的磁场大小和方向； （2） 求电子自A 运动到C 所需的时间。 解：（1）电子所受洛仑兹力提供向心力 R v m B ev 20 0= 得出T eR mv B 3197 310101.105 .0106.11011011.9---?=?????== 磁场方向应该垂直纸面向里。 （2）所需的时间为s v R T t 87 0106.110 105 .0222-?=??===ππ eV 3100.2?的一个正电子，射入磁感应强度B =的匀强磁场中，其速度 B 成89角，路径成螺旋线，其轴在B 的方向。试求这螺旋线运动的周期T 、螺距h 和半径r 。 解：正电子的速率为 731 19 3106.210 11.9106.110222?=?????==--m E v k m/s 做螺旋运动的周期为 1019 31 106.31 .0106.11011.922---?=????==ππeB m T s 螺距为410070106.1106.389cos 106.289cos --?=????==T v h m 半径为319 7310105.1 0106.189sin 106.21011.989sin ---?=??????==eB mv r m d =1.0mm ，放在 知铜片里每立方厘米有2210?个自由电子，每个电子的电荷19106.1-?-=-e C ，当铜片中有I =200A 的电流流通时， （1）求铜片两侧的电势差'aa U ； （2）铜片宽度b 对'aa U 有无影响为什么 解：（1）53 1928'1023.210 0.1)106.1(104.85 .1200---?-=???-???== nqd IB U aa V ，负号表示'a 侧电势高。 v A C