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1
答 案
作业题 (一）静止电荷的电场
一、1-8 CBACADDC 二、
9. －2ε0E 0 / 3; 4ε0E 0 / 3
10. －3σ / (2ε0); －σ / (2ε0); σ / (2ε0); 3σ / (2ε0) 11.
()
3
02
2
0824R
qd d R
R
qd
εεπ≈-ππ; 从O 点指向缺口中心点．
12. Q / ε0 ;a E
＝0，()20018/5R r Q E b επ=
三、
13. 解：在φ处取电荷元，其电荷为
d q =λd l = λ0R sin φ d φ
它在O 点产生的场强为
R
R
q E 002
04d sin 4d d εφφλεπ=
π=
3分
在x 、y 轴上的二个分量 d E x =－d E cos φ d E y =－d E sin φ 对各分量分别求和 ?
π
π=
00d c o s s i n 4φφφελR
E x ＝0
R
R
E y 000
2
08d sin 4ελφφελ-
=π=
?π
∴ j R
j E i E E y x
008ελ-
=+=
2 14. 解:设坐标系如图所示．将半圆柱面划分成许多窄条．d l 宽的窄条的电荷线密度为
θλ
λ
λd d d π
=
π=
l R
取θ位置处的一条，它在轴线上一点产生的场强为 θελ
ελd 22d d 02
0R
R
E π=
π=
如图所示. 它在x 、y 轴上的二个分量为：
d E x =d E sin θ , d E y =－d E cos θ 对各分量分别积分 R
R
E x 02
2
d sin 2ελ
θθελ
π
π=
π=?
0d cos 20
2=π-=
?π
θθελR
E y
场强 i R
j E i E E y x
02
ελ
π=
+=
15. 解：在球内取半径为r 、厚为d r 的薄球壳，该壳内所包含的电荷为
r r Ar V q d 4d d 2
π?==ρ 在半径为r 的球面内包含的总电荷为
4
3
d 4Ar r Ar dV q r
V
π=π=
=
?
?
ρ (r ≤R)
以该球面为高斯面，按高斯定理有 0421/4εAr r E π=π? 得到
()02
14/εAr
E =， (r ≤R )
方向沿径向，A >0时向外, A <0时向里． 在球体外作一半径为r 的同心高斯球面，按高斯定理有
0422/4εAR r E π=π? 得到 ()20424/r AR E ε=， (r >R )
方向沿径向，A >0时向外，A <0时向里． 16. 解：设闭合面内包含净电荷为Q ．因场强只有x 分量不为零，故只是二个垂直于x 轴的平面上电场强度通量不为零．由高斯定理得：
-E 1S 1+ E 2S 2=Q / ε0 ( S 1 = S 2 =S ) 3分
则 Q = ε0S (E 2- E 1) = ε0Sb (x 2- x 1)
= ε0ba 2(2a －a ) =ε0ba 3 = 8.85310-12 C
3
作业题（二电势）
一、1-8 DBCDDACB 二、
9. 10cm 10.
??? ??π?-π2
0414R S R Q
ε 11. Q / (4πε0R 2); 0 ; Q / (4πε0R );
Q / (4πε0r 2)
12.
0d =??
L
l E
单位正电荷在静电场中沿任意闭合路径绕行一周，电场力作功等于
零 有势（或保守力） 三、
13. 解：将题中的电荷分布看作为面密度为σ的大平面和面密度为－σ的圆盘叠加的结果．选x 轴垂直于平面，坐标原点Ｏ在圆盘中心，大平面在x 处产生的场强为 i x
x E
012εσ=
圆盘在该处的场强为
i x R x x E
???
? ??+--=
22021
12εσ ∴ i x
R x
E E E 2
20212+=+=εσ
该点电势为 ()2
2
2
2
2d 2x
R R x
R x x U x
+-
=
+=
?
εσεσ
14. 解: 由高斯定理可知空腔内E ＝0，故带电球层的空腔是等势区，各点电势均为U .
在球层内取半径为r →r ＋d r 的薄球层．其电荷为
d q = ρ 4πr 2d r
该薄层电荷在球心处产生的电势为 ()00/d 4/d d ερεr r r q U =π= 整个带电球层在球心处产生的电势为 ()
2
1220
002d d 2
1
R R
r r U U R R -=
=
=?
?ερ
ερ
因为空腔内为等势区所以空腔内任一点的电势U 为 ()
2
122
02R R
U U -=
=ερ
4 若根据电势定义??=l E U
d 计算同样给分.
15.解：设内球上所带电荷为Q ，则两球间的电场强度的大小为 2
04r
Q E επ=
(R 1＜r ＜R 2)
两球的电势差 ?
?
π=
=2
1
2
1
2
124d R R R R r
dr Q r E U ε???? ??-π=
210114R R Q
ε ∴ 1
212
2104R R U R R Q -π=ε＝2.14310-9 C
16. 解：设原点O 在左边导线的轴线上，x 轴通过两导线轴线并与之垂直．在两轴线组成的平面上，在R ＜x ＜(d －R )区域内，离原点距离x 处的P 点场强为 ()
x d x
E E E -π+
π=+=-+0022ελ
ελ
则两导线间的电势差 ?
-=R
d R
x E U d ?
-??
? ??-+π=
R
d R
x x d x d 11
20
ελ ()[]
R d R
x d
x ---π=ln ln 20
ελ
??
? ??---π=
R d R R R
d ln ln 20ελ
R
R d -π=
ln
ελ
+λO
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作业题（三导体和电介质）
一、1-8 CBBBDBCB 二、
9. λ/(2πr )；λ/(2π ε0 εr r ) 10. ,1,r r εε
11.
1
r ε;
1
r
ε
12. 无极分子;电偶极子 三、
13. 解：(1) 由静电感应，金属球壳的内表面上有感生电荷-q ，外表面上带电荷q +Q ． (2) 不论球壳内表面上的感生电荷是如何分布的，因为任一电荷元离O 点的距离都是a ，所以由这些电荷在O 点产生的电势为 a
dq
U q 04επ=
?-a
q 04επ-=
(3) 球心O 点处的总电势为分布在球壳内外表面上的电荷和点电荷q 在O 点产生的电势的代数和 q Q q q O U U U U +-++= r
q 04επ=
a
q 04επ-
b
q Q 04επ++ )111
(
40b
a
r q
+
-
π=
εb
Q 04επ+
14. 解：设导体球带电q ，取无穷远处为电势零点，则 导体球电势： r
q
U 004επ=
内球壳电势： 10114R q Q U επ-=2
024R Q επ+ 二者等电势，即
r
q 04επ1
014R q Q επ-=
2
024R Q επ+
解得 )
()(122112r R R Q R Q R r q ++=
15. 解：(1) 令无限远处电势为零，则带电荷为q 的导体球，其电势为 R
q U 04επ=
将d q 从无限远处搬到球上过程中，外力作的功等于该电荷元在球上所具有的电势能
q R
q W A d 4d d 0επ=
=
6 (2) 带电球体的电荷从零增加到Q 的过程中，外力作功为
??==Q
R q q A A 0
4d d πε
R
Q
02
8επ=
16. 解：设内外圆筒沿轴向单位长度上分别带有电荷+λ和-λ, 根据高斯定理可求得两圆筒间任一点的电场强度为 r
E r εελ
02π=
则两圆筒的电势差为 1
200
ln
22d d 2
1
2
1
R R r
r
r E U r
R R r R R εελεε
λπ=
π=
=???
解得 1
20ln
2R R U r εελπ=
于是可求得Ａ点的电场强度为 A E )
/l n (12R R R U =
= 998 V/m 方向沿径向向外 A 点与外筒间的电势差： ?
?
=='2
2
d )/ln(d 12R R
R R
r
r R R U r E U
R
R R R U
212ln )
/ln(=
= 12.5 V
7
作业题（四电流的磁场）
一、1-8 C C D C B D B A 二、
9. 1:1 10. 0; 0I μ- 11. 0I μ 12.
R
ih
π20μ
13. 解：(1) 圆柱形载流导体在空间的磁感强度的分布为
???????>π≤≤π=R r r
I R r r R
I
B 202020μμ
∴穿过ABCD 的Φ为 ?=
R
r Bl 0
d Φ?
+
R
R
r Bl 2d 2ln 2400π
+
π
=
l
I l
I μμ
(2) 圆筒载流导体在空间的磁感强度分布为
R
r R R
r r
I R R R r
r I R r B ≤≤?
?????
???
>π--π<≈00
20
2
02
00220μμ
穿过 A 'B 'C 'D ' 的Φ为：
???
?????+--π
=
??
R R R
R
r r r R R R r r l I 0
22
022
20d d 12μΦ=??
????+--π2ln ln 2120
2
022
00R R R R R l
I μ (3) 在题给条件下，筒壁中 0 2 1ln 0 2 2 2 →-R R R R R ，可得 2ln 20π = l I μΦ 14. 解：将导线分成1、2、3、4四部份，各部分在O 点产生的磁感强度设为B 1、B 2、B 3、B 4．根据叠加原理O 点的磁感强度为： 4321B B B B B +++= ∵ 1B 、4B 均为0，故 32B B B += 2分 )2(4102R I B μ= 方向 ? 2分 2 8 242)sin (sin 401203R I a I B π= -π= μββμ )2/(0R I π=μ 方向 ? 其中 2/R a =， 2/2)4/sin(sin 2= π=β 2/2)4/sin(sin 1-=π-=β ∴ R I R I B π+ = 2800μμ)14 1 (20π + = R I μ 方向 ? 15. 解：由毕奥－萨伐尔定律可得，设半径为R 1的载流半圆弧在O 点产生的磁感强度为B 1，则 1 014R I B μ= 同理, 2 024R I B μ= ∵ 21R R > ∴ 21B B < 故磁感强度 12B B B -= 2 04R I μ= 1 04R I μ- 2 06R I μ= ∴ 213R R = 16. 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 3分 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． 9 作业题(五电流在磁场中受力) 一、1-8 ABAACBDB 二、 9. 3R B πλω 10. a IB 11. 12. a l I 4/d 20μ 三、 13. 解：电子进入磁场作圆周运动，圆心在底边上．当电子轨迹 与上面边界相切时，对应最大速度，此时有如图所示情形． R R l =?+45sin )( ∴ l l R )12()12/(+=-= 由 )/(eB m R v =，求出v 最大值为 m leB m eBR ) 12(+== v 14. 解：考虑半圆形载流导线CD 所受的安培力 R IB F m 2?= 列出力的平衡方程式 T R IB 22=? 故： IBR T = 15. 解：(1) S = ab =5310-3 m 2 p m = SI =1310-2 (A 2m 2)，?=60sin B p M m =4.33310-2 N 2m βJ M =，β/M J ==2.16310-3 kg 2m 2 (2) 令从B 到m p 的夹角为θ，∵ M 与角位移d θ 的正方向相反 = -=?? ? 060d θM A ? ? ? -060d sin θθB p m =2.5310-3 J 16. 解：由安培环路定理： ∑??= i I l H d 0< r 1 2R Ir H π= ， 2102R Ir B π=μ R 1< r I H π= 2， r I B π= 2μ . O O ′ R R l 45° C T 10 R 2< r 23 2 22R R R r I I rH ---=π )1(222 23222 R R R r r I H --- π= )1(22 2 2 322 2 00R R R r r I H B --- π= =μμ r >R 3区域： H = 0，B = 0 11 作业题(六电磁感应) 一、1-8 D A B A B D D A 二、 9. v BL sin θ ； a 10. 2 2 5R B ω ; O 点 11. d d a b +π ln 20μ 12. 减小 三、 13. 解：大小： =?d Φ /d t ?= S d B / d t = S d B / d t =t B Oa R d /d )sin 21 21(2 2θθ?- =3.68 mV 方向：沿adcb 绕向． 14. 解：(1) 设线圈转至任意位置时圆线圈的法向与磁场之间的夹角为θ，则通过该圆线圈平面的磁通量为 θΦcos 2 r B π=, nt t π==2ωθ ∴ nt r B ππ=2cos 2Φ 在任意时刻线圈中的感应电动势为 nt n r NB t N πππ=Φ-=2sin 2d d 2 ?nt n BNr ππ=2sin 22 2 t Τ I nt R n NBr R i m π =ππ= = 22sin 2sin 22 ? 当线圈转过π /2时，t =T /4，则 987.0/22=π==2R NBn r I i m A (2) 由圆线圈中电流I m 在圆心处激发的磁场为 ==')2/(0r NI B m μ 6.20310-4 T 方向在图面内向下，故此时圆心处的实际磁感强度的大小 500.0)(2/1220≈'+=B B B T 方向与磁场B 的方向基本相同． 15. 解：由题意，大线圈中的电流Ｉ在小线圈回路处产生的磁场可视为均匀的． 2 /32 2 202 /322 20 ) (2) (24x R IR x R IR B += +ππ= μμ 故穿过小回路的磁通量为 c 12 2 2/3222 0)(2r x R IR S B π+==?μΦ 3 2 202x RI r π≈μ 由于小线圈的运动，小线圈中的感应电动势为 t x x IR r t i d d 23d d 42 2 0π= Φ= μ?v 4 2 2023x I R r π= μ 当x =NR 时，小线圈回路中的感应电动势为 )2/(32420R N I r i v π=μ? 16. 解：动生电动势 ???=MN v l B MeN d )(? 为计算简单，可引入一条辅助线MN ，构成闭合回路MeNM , 闭合回路总电动势 0=+=NM MeN ???总 MN NM MeN ???=-= 2分 x x I l B b a b a MN d 2d )(0? ??+-π-= ?=μv v MN ?b a b a I -+π - =ln 20v μ 负号表示MN ?的方向与x 轴相反． b a b a I M e N -+π - =ln 20v μ? 方向N →M b a b a I U U MN N M -+π = -=-ln 20v μ? 13 作业题(七光的干涉) 一、1-8 ACDCACCA 二、 9. 2π (n -1) e / λ ； 43103 10. (1) 使两缝间距变小． (2) 使屏与双缝之间的距离变大 11. 2 ( n – 1) e – λ /2 或者2 ( n – 1) e + λ /2 12. 539.1 三、 13. 解：已知：d ＝0.2 mm ，D ＝1 m ，l ＝20 mm 依公式： λk l D d S == ∴ D dl k = λ＝4310-3 mm ＝4000 nm 故当 k ＝10 λ1＝ 400 nm k ＝9 λ2＝444.4 nm k ＝8 λ3＝ 500 nm k ＝7 λ4＝571.4 nm k ＝6 λ5＝666.7 nm 这五种波长的光在所给观察点最大限度地加强． 14. 解：(1) ?x ＝20 D λ / a ＝0.11 m (2) 覆盖云玻璃后，零级明纹应满足 (n －1)e ＋r 1＝r 2 设不盖玻璃片时，此点为第k 级明纹，则应有 r 2－r 1＝k λ 所以 (n －1)e = k λ k ＝(n －1) e / λ＝6.96≈7 零级明纹移到原第7级明纹处 15. 解：第四条明条纹满足以下两式： λλθ42 124=+ x ，即()θλ4/74=x 2λλθ42 124 =+''x ，即()θλ'='4/74 x 第4级明条纹的位移值为 ?x =()()θθθθλ''-=-'4/744 x x 14 (也可以直接用条纹间距的公式算，考虑到第四明纹离棱边的距离等于3.5 个明纹间距．) 16. 解：根据暗环半径公式有 R k r k λ= ()R k r k λ1010+= + 由以上两式可得 ()()λ10/2210k k r r R -=+ ＝4 m 15 作业题(八光的衍射) 答案 一、1-8 B C B C C B D B 二、9. 1.2; 3.6 10. 4 第一暗 11. 一；三 12. 6250? (或625 nm) 三、 13. 解：(1) 由单缝衍射暗纹公式得 111sin λθ=a 222sin λθ=a 由题意可知 21θθ= , 21si n si n θθ= 代入上式可得 212λλ= (2) 211112sin λλθk k a == (k 1 = 1, 2, ……) a k /2sin 211λθ= 222sin λθk a = (k 2 = 1, 2, ……) a k /sin 222λθ= 若k 2 = 2k 1，则θ1 = θ2，即λ1的任一k 1级极小都有λ2的2k 1级极小与之重合． 14. 解：(1) 由单缝衍射明纹公式可知 ()1112 3122 1sin λλ?= += k a (取k ＝1 ) ()2222 3122 1sin λλ?= +=k a f x /t g 11=? , f x /tg 22=? 由于 11tg sin ??≈ , 22tg sin ??≈ 所以 a f x /2311λ= a f x /2 322λ= 则两个第一级明纹之间距为 a f x x x /2 312λ?= -=?=0.27 cm (2) 由光栅衍射主极大的公式 1111sin λλ?==k d 2221sin λλ?==k d 且有 f x /t g sin =≈?? 所以 d f x x x /12λ?=-=?=1.8 cm 16 15. 解：(1) 由光栅衍射主极大公式得 a + b = ? λsin k =2.4310-4 cm (2) 若第三级不缺级，则由光栅公式得 ()λ?3sin ='+b a 由于第三级缺级，则对应于最小可能的a ，?'方向应是单缝衍射第一级暗纹：两式比较，得 λ?='sin a a = (a + b )/3=0.8310-4 cm (3) ()λ?k b a =+sin ，(主极大) λ?k a '=sin ，(单缝衍射极小) (k ＇=1，2，3，......) 因 此 k =3，6，9，........缺级． 又因为k max =(a ＋b ) / λ=4, 所以实际呈现k=0，±1，±2级明纹．(k=±4 在π / 2处看不到．) 16. 解：由光栅衍射主极大公式得 111sin λ?k d = 222sin λ?k d = 2 1212 2112 132660440sin sin k k k k k k =??= =λλ?? 4分当 两谱线重合时有 ?1= ?2 即 6 946232 1= = =k k ．．．．．．． 两谱线第二次重合即是 4 62 1=k k ， k 1=6， k 2=4 由光栅公式可知d sin60°=6λ1 60 sin 61λ= d =3.05310-3 mm 17 作业题 九光的偏振 一、选择题 1-8 ABBECBDC 二、填空题 9． 2；1/4 10． 2I 11． 3 12． 完全（线）偏振光； 垂直于入射面； 部分偏振光 三、计算题 13．解：设第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向间的夹角为θ．透过第一个偏振片后的光强 I 1＝I 0 / 2． 透过第二个偏振片后的光强为I 2，由马吕斯定律， I 2＝(I 0 /2)cos 2θ 透过第三个偏振片的光强为I 3， I 3 ＝I 2 cos 2(90°－θ ) = (I 0 / 2) cos 2θ sin 2θ = (I 0 / 8)sin 22θ 由题意知 I 3＝I 2 / 16 所以 sin 22θ = 1 / 2， ( ) 2/2sin 211 -= θ＝22.5° 14．解：(1) 透过第一个偏振片的光强I 1 I 1＝I 0 cos 230° ＝3 I 0 / 4 透过第二个偏振片后的光强I 2， I 2＝I 1cos 260° ＝3I 0 / 16 (2) 原入射光束换为自然光，则 I 1＝I 0 / 2 I 2＝I 1cos 260°＝I 0 / 8 15．解：由布儒斯特定律 tg i 0＝1.33 得 i 0＝53.1° 16．解：(1) 设该液体的折射率为n ，由布儒斯特定律 tg i 0＝1.56 / n 得 n ＝1.56 / tg48.09°＝1.40 (2) 折射角 r ＝0.5π－48.09°＝41.91° (＝41°55' ) 18 作业题(十量子物理) 一、1-8 D D A C C C B C 二、 9. λ/hc ; λ/h ; )/(λc h 10. 3.823103 11. 531014 ;2 12. 0.0549 三、 13. 解：(1) 由 A h U e a -=ν 得 e A e h U a //-=ν e h U a /d /d =ν (恒量) 由此可知，对不同金属，曲线的斜率相同． (2) h = e tg θ 14 10 )0.50.10(00.2?--=e =6.4310-34 J 2s 14. 解：(1) )11(2 n Rhc E - =?75.12)11(6.132 =- =n eV n =4 2分 (2) 可以发出λ41、λ31、λ21 、λ43、λ42、λ32六条谱线． 能级图如图所示． 15. 解：(1) ==λν/hc h 2.86 eV ． (2) 由于此谱线是巴耳末线系，其 k =2 4.32/2 1-==E E K eV (E 1 =－13.6 eV) νh E n E E K n +==21/ 51=+= ν h E E n K ． (3) 可发射四个线系，共有10条谱线． 见图 波长最短的是由n =5跃迁到n =1的谱线． λ43 λ42 λ41 λ32 λ31 λ21 n =4 32 1 =5 =4 =3 =2 =1 期末练习一 一、选择题 、关于库仑定律，下列说法正确的是（ ） ．库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体； ．根据2021π4r q q F ε=，当两电荷间的距离趋于零时，电场力将趋向无穷大； ．若点电荷1q 的电荷量大于2q 的电荷量，则1q 对2q 的电场力大于2q 对1q 的电场力； ．库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比律。 、点电荷Q 被曲面S 所包围，从无穷远处引入另一点电荷q 至曲面外一点，如图，则引入前后（ ） ．曲面S 的电场强度通量不变，曲面上各点场强不变； ．曲面S 的电场强度通量变化，曲面上各点场强不变； ．曲面S 的电场强度通量变化，曲面上各点场强变化； ．曲面S 的电场强度通量不变，曲面上各点场强变化； 、如图所示，真空中有一电量为 Q 的点电荷，在与它相距为r 的A 点处有一检验电荷 q ，现使检验电荷 q 从A 点沿半圆弧轨道运动到B 点，则电场力做功为（ ） ．0； ．r r Qq 2π420?ε； ．r r Qq ππ420?ε； ．2ππ42 20r r Qq ?ε。 、已知厚度为d 的无限大带电导体板，两表面上电荷均匀分布，电荷面密度均为σ，如图所示。则板外两侧电场强度的大小为（ ） ．02εσ=E ； ．0 2εσ=E ； ．0 εσ= E ； ．0=E 。 、将平行板电容器的两极板接上电源，以维持其间电压不变，用相对介电常数为r ε的均匀电介质填满板间，则下列说法正确的是（ ） ．极板间电场强度增大为原来的r ε倍； ．极板上的电量不变； ．电容增大为原来的r ε倍； ．以上说法均不正确。 、两个截面不同的铜杆串联在一起，两端加上电压为U ，设通过细杆和粗杆的电流、电流密度大小、杆内的电场强度大小分别为1I 、1j 、1E 与2I 、2j 、2E ，则（ ） ．21I I =、21j j >、21E E >； ．21I I =、21j j <、21E E <； ．21I I <、21j j >、21E E > ； ．21I I <、21j j <、21E E < 。 、如图所示，A A '、B B '为两个正交的圆形线圈，A A '的半径为R ，通电流为I ，B B '的半径为R 2，通电流为I 2，两线圈的公共中心O 点的磁感应强度大小为（ ） ．R I B 20μ=； ．R I B 0μ=； ．R I B 220μ= ； ．0=B 。 、如图所示，M 、N 为水平面内两根平行金属导轨，ab 与cd 为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线，外磁场垂直于水平面向上，当外力使ab 向右平移时，cd 将（ ）。．不动； ．转动； ．向左移动； ．向右移动。 、E 和W E 分别表示静电场和感生电场的电场强度，下列关系式中正确的是（ ） ．0d =??L l E 、0d =??L W l E ； ．0d ≠??L l E 、0d ≠??L W l E ； ．0d =??L l E 、0d ≠??L W l E ； ．0d ≠??L l E 、0d =??L W l E 。 一填空题（共32分） 1．(本题3分)(0355) 假如地球半径缩短1％，而它的质量保持不变，则地球表面的重力加速度g 增大的百分比是________. 2．(本题3分)(0634) 如图所示，钢球A和B质量相等，正被绳 牵着以ω0=4rad／s的角速度绕竖直轴转动，二 球与轴的距离都为r1=15cm．现在把轴上环C 下移，使得两球离轴的距离缩减为r2=5cm．则 钢球的角速度ω=_____ 3．(本题3分)(4454) 。 lmol的单原子分子理想气体，在1atm的恒定压强下，从0℃加热到100℃， 则气体的内能改变了_____J．(普适气体常量R=8.31J·mol-1·k-1) 4。(本题3分)(4318) 右图为一理想气体几种状态变化过程的p-v图， 其中MT为等温线，MQ为绝热线，在AM, BM,CM三种准静态过程中： (1) 温度升高的是_____ 过程； (2)气体吸热的是______ 过程． 5。(本题3分)(4687) 已知lmol的某种理想气体(其分子可视为刚性分子)，在等压过程中温度上 升1K，内能增加了20.78J，则气体对外作功为______ 气体吸收热 量为________.(普适气体常量R=8.31.J·mol-1·K-1) 6．(本题4分)(4140) 所谓第二类永动机是指____________________________________________________ 它不可能制成是因为违背了_________________________________________________。7。(本题3分)(1391) 一个半径为R的薄金属球壳，带有电荷q壳内充满相对介电常量为εr的各 向同性均匀电介质．设无穷远处为电势零点,则球壳的电势 U=_________________________. 8．(本题3分)(2620) 在自感系数L=0.05mH的线圈中，流过I=0.8A的电流．在切断电路后经 过t=100μs的时间，电流强度近似变为零，回路中产生的平均自感电动势 εL=______________· 9。(本题3分)(5187) 一竖直悬挂的弹簧振子，自然平衡时弹簧的伸长量为x o，此振子自由振动的 周期T=____． 10·(本题4分)(3217)： 一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现5条明纹；若已知此光栅 缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是 第_________级和第________级谱线． 二．计算题(共63分) 11．(本题10分)(5264) ， 一物体与斜面间的摩擦系数μ=0.20，斜面固定，倾角 a=450．现给予物体以初速率v0=l0m／s，使它沿斜面向 上滑，如图所示．求： (1)物体能够上升的最大高度h； (2) 该物体达到最高点后，沿斜面返回到原出发点时速率v． 12。(本题8分)(0130) 如图所示，A和B两飞轮的轴杆在同一中心线上， 设两轮的转动惯量分别为J=10kg·m2和J=20 kg·m2．开始时，A轮转速为600rev／min，B轮静止．C 为摩擦啮合器，其转动惯量可忽略不计．A、B分别 与C的左、右两个组件相连，当C的左右组件啮合时，B轮得到加速而A轮减 速，直到两轮的转速相等为止．设轴光滑，求： (1)两轮啮合后的转速n； (2)两轮各自所受的冲量矩． 13．(本题lO分)(1276) 如图所示，三个“无限长”的同轴导体圆柱面A、B 和C，半径分别为R a、R b、R c. 圆柱面B上带电荷，A 和C都接地．求B的内表面上电荷线密度λl和外表面上 电荷线密度λ2之比值λ1/λ2。 14．(本题5分)(1652) 大学物理学习题答案 习题一答案 习题一 1.1 简要回答下列问题： (1) 位移和路程有何区别？在什么情况下二者的量值相等？在什么情况下二者的量值不相 等？ (2) 平均速度和平均速率有何区别？在什么情况下二者的量值相等？ (3) 瞬时速度和平均速度的关系和区别是什么？瞬时速率和平均速率的关系和区别又是什 么？ (4) 质点的位矢方向不变，它是否一定做直线运动？质点做直线运动，其位矢的方向是否一 定保持不变？ (5) r ?和r ?有区别吗？v ?和v ?有区别吗？0dv dt =和0d v dt =各代表什么运动？ (6) 设质点的运动方程为：()x x t =，()y y t =，在计算质点的速度和加速度时，有人先求 出r = dr v dt = 及 22d r a dt = 而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即 v = 及 a =你认为两种方法哪一种正确？两者区别何在？ (7) 如果一质点的加速度与时间的关系是线性的，那么，该质点的速度和位矢与时间的关系是否也是线性的？ (8) “物体做曲线运动时，速度方向一定在运动轨道的切线方向，法向分速度恒为零，因此 其法向加速度也一定为零.”这种说法正确吗？ (9) 任意平面曲线运动的加速度的方向总指向曲线凹进那一侧，为什么？ (10) 质点沿圆周运动，且速率随时间均匀增大，n a 、t a 、a 三者的大小是否随时间改变？ (11) 一个人在以恒定速度运动的火车上竖直向上抛出一石子，此石子能否落回他的手中？如果石子抛出后，火车以恒定加速度前进，结果又如何？ 1.2 一质点沿x 轴运动，坐标与时间的变化关系为224t t x -=，式中t x ,分别以m 、s 为单 1 大学物理期末考试试卷 一、填空题（每空2分，共20分） 1.两列简谐波发生干涉的条件是 ， ， 。 2．做功只与始末位置有关的力称为 。 3．角动量守恒的条件是物体所受的 等于零。 4．两个同振动方向、同频率、振幅均为A 的简谐振动合成后振幅仍为A ，则两简谐振动的相位差为 。 5．波动方程 ??? ?? -=c x t A y ωcos 当x=常数时的物理意义是 。 6．气体分子的最可几速率的物理意义 是 。 7．三个容器中装有同种理想气体，分子数密度相同，方均根速率之比为 4:2:1)(:)(:)(2 /122/122/12=C B A v v v ，则压强之比=C B A P P P :: 。 8．两个相同的刚性容器，一个盛有氧气，一个盛氦气（均视为刚性分子理想气体）。开 始他们的压强和温度都相同，现将3J 的热量传给氦气，使之升高一定的温度。若使氧气也升 高同样的温度，则应向氧气传递的热量为 J 。 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 一个质点作圆周运动时，则有（ ） 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. 切向加速度可能不变，法向加速度改变。 D. 切向加速度一定改变，法向加速度不变。 2. 一个物体沿固定圆弧光滑轨道由静止下滑，在下滑过程中( ) A. 它的加速度方向永远指出圆心,其速率保持不变. B. 它受到的轨道的作用力的大小不断增加. C. 它受到的合外力的大小变化,方向永远指向圆心. D. 它受到的合外力的大小不变,其速率不断增加. 3. 一质量为m,长度为L 的匀质细杆对过杆中点且垂直的轴的转动惯量为( ) A. 2 21mL B. 23 1mL C. 241mL D. 2121mL 4.物体A 的质量是B 的2倍且静止,物体B 以一定的动能E 与A 碰撞后粘在一块并以共 同的速度运动, 碰撞后两物体的总动能为( ) A. E B. E/2 C. E/3 D. 2E/3 5.一质量为0.02kg 的弹簧振子, 振幅为0.12m, 周期为2s,此振动系统的机械能为 ( ) A. 0.00014J 6. 有两个倾角不同、高度相同、质量一样的斜面放在光滑的水平面上，斜面是光滑的，有两个一样的物块分别从这两个斜面的顶点由静止开始下滑，则（ ） A ．物块到达斜面底端时的动量相等。 B ．物块到达斜面底端时的动能相等。 C ．物块和斜面组成的系统，机械能不守恒。 D ．物块和斜面组成的系统水平方向上动量守恒。 7. 假设卫星环绕地球作椭圆运动，则在运动过程中，卫星对地球中心的（ ） A ．角动量守恒，动能守恒。 B ．角动量守恒，机械能守恒。 C ．角动量不守恒，机械能守恒。 D ．角动量不守恒，动量也不守恒。 8.把理想气体的状态方程写成=T PV 恒量时，下列说法中正确的是 ( ) A. 对一定质量的某种气体，在不同状态下，此恒量不等， B. 对摩尔数相同的不同气体，此恒量相等， C. 对不同质量的同种气体，此恒量相等， D. 以上说法都不对。 大学物理上作业2 单项选择题 第1题保守力作功与过程无关，与参考系的选取无关，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：A 第2题若质点所受的合力矩为零，则质点的角动量不随时间改变。是___ A、质点的角动量守恒定律 B、动量守恒定律 C、质点系的动量定理 D、质点的机械能守恒定律 答案：A 第3题有关质点系的规律都可用于刚体，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：A 第4题任何时刻绕定轴转动的刚体不只有一个角速度，以上说法： A、正确 B、错误 C、不确定 D、无意义 答案：B 第5题在下列四个实例中，你认为哪一个实例中物体和地球构成的系统的机械能不守恒 A、物体作圆锥摆运动 B、抛出的铁饼作斜抛运动(不计空气阻力) C、物体在拉力作用下沿光滑斜面匀速上升 D、物体在光滑斜面上自由滑下 答案：C 判断题 第6题功是力作用对空间的积累，不受空间性质的影响 答案：错误 第7题摩擦力作功与路径有关 答案：正确 第8题动量与参考系选择无关, 但冲量、动量的增量与惯性系的选取有关。 答案：错误 第9题在任意时刻,平动刚体上各点的速度、加速度都相同。 答案：正确 第10题力矩的功就是力所作的功的一部分。 答案：错误 填空题 第11题若质点在某空间内任一位置都受到保守力作用,该空间存在___。 答案：保守力场 第12题冲量的定义是___。 答案：力与力作用时间的乘积 第13题刚体内各点都绕同一直线作圆周运动。则这种运动叫___。 答案：定轴转动 第14题决定转动惯量J大小的三个因素___,___,___。 答案：转轴位置、刚体质量、质量对轴的分布 第15题绕定轴转动刚体的动能定理是___。 答案：绕定轴转动刚体动能的微分，等于作用在刚体上所有外力之功的代数和 问答题 第16题平行轴定理。 答案：刚体对任意已知轴的转动惯量，等于刚体对通过质心并与该已知轴平行的轴的转动惯量加上刚体的质量与两轴间垂直距离d平方的乘积。 第17题保守力的特点？ 答案：（1）保守力沿闭合路径一周所做的功为零,（2）保守力作功与过程无关,与参考系的选取无关。第18题质点系机械能守恒定律。 答案：若运动过程中，作用于质点系的所有外力和非保守内力都不作功,或其元功之和恒为零时, 质点系内各质点间动能和势能可以互换,但它们的总和(即机械能)保持不变。 第19题质点系动量沿坐标轴投影的守恒定律。 答案：系统在某个方向上所受的合外力为零,则总动量沿此方向的分量守恒。 大学物理学习题答案 习题一答案 习题一 1.1 简要回答下列问题： (1) 位移和路程有何区别？在什么情况下二者的量值相等？在什么情况下二者的量值不相 等？ (2) 平均速度和平均速率有何区别？在什么情况下二者的量值相等？ (3) 瞬时速度和平均速度的关系和区别是什么？瞬时速率和平均速率的关系和区别又是什 么？ (4) 质点的位矢方向不变，它是否一定做直线运动？质点做直线运动，其位矢的方向是否一 定保持不变？ (5) r ?v 和r ?v 有区别吗？v ?v 和v ?v 有区别吗？0dv dt =v 和0d v dt =v 各代表什么运动？ (6) 设质点的运动方程为：()x x t =，()y y t =，在计算质点的速度和加速度时，有人先求 出r = dr v dt = 及 22d r a dt = 而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即 v = 及 a =你认为两种方法哪一种正确？两者区别何在？ (7) 如果一质点的加速度与时间的关系是线性的，那么，该质点的速度和位矢与时间的关系是否也是线性的？ (8) “物体做曲线运动时，速度方向一定在运动轨道的切线方向，法向分速度恒为零，因此 其法向加速度也一定为零.”这种说法正确吗？ (9) 任意平面曲线运动的加速度的方向总指向曲线凹进那一侧，为什么？ (10) 质点沿圆周运动，且速率随时间均匀增大，n a 、t a 、a 三者的大小是否随时间改变？ (11) 一个人在以恒定速度运动的火车上竖直向上抛出一石子，此石子能否落回他的手中？如果石子抛出后，火车以恒定加速度前进，结果又如何？ 1.2 一质点沿x 轴运动，坐标与时间的变化关系为224t t x -=，式中t x ,分别以m 、s 为单位，试计算：(1)在最初s 2内的位移、平均速度和s 2末的瞬时速度；(2)s 1末到s 3末的平均 ?西南交大物理系_2014_02 《大学物理AI 》作业 No.07电势 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．静电场中电场场强大的地方，电势就高。 解：电场强度为电势梯度的负值。场强大，只能说明电势在这区域的空间变化率大，不能说其电势高。 [ T ] 2．静电场中某点的电势能等于将电荷由该点移到势能零点电场力所做的功。 解：已经电势能的定义。 [ F ] 3．静电场中某点电势的数值等于单位试验电荷置于该点时具有的电势能。 解：应该是：静电场中某点电势的数值等于单位试验正电荷置于该点时具有的电势能。 [ T ] 4．静电场中某点电势值的正负取决于电势零点的选取。 解：电势的定义。 [ F ] 5．电场强度为零的空间点电势一定为零。 解：电场强度为电势梯度的负值。场强为0，只能说明电势在这区域的空间变化率为0，即是等势区。 二、选择题： 1．在点电荷 + q 的电场中，若取图中 P 点处为电势零点， 则 M 点的电势为 [ D ] (A) a q 041 πε (B) a q 081πε (C) a q -041πε (D) a q -081πε 解：根据电势的定义有:a q a a q r r q r E U a a P M M 00220821144d d πεπεπε--=??? ??--== ?=??ρ ρ 2．如图所示，两个同心的均匀带电球面，内球面半径为 R 1、带电荷 Q 1，外球面半径为 R 2、带有电荷 Q 2。设无穷远处为电势零点，则在两个球面之间、距离球心为 r 处的 P 点的电势 U 为： [ C ] (A) r Q Q 2 1041+πε (B) 大学物理学(第三版)第二章课后答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 习题2 2.1 选择题 (1) 一质点作匀速率圆周运动时， (A)它的动量不变，对圆心的角动量也不变。 (B)它的动量不变，对圆心的角动量不断改变。 (C)它的动量不断改变，对圆心的角动量不变。 (D)它的动量不断改变，对圆心的角动量也不断改变。 [答案：C] (2) 质点系的内力可以改变 (A)系统的总质量。 (B)系统的总动量。 (C)系统的总动能。 (D)系统的总角动量。 [答案：C] (3) 对功的概念有以下几种说法： ①保守力作正功时，系统内相应的势能增加。 ②质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零。 ③作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作功的代数和必为零。 在上述说法中： (A)①、②是正确的。 (B)②、③是正确的。 (C)只有②是正确的。 (D)只有③是正确的。 [答案：C] 2.2填空题 (1) 某质点在力i x F )54( （SI ）的作用下沿x 轴作直线运动。在从x=0移动到x=10m 的过程中，力F 所做功为 。 [答案：290J ] (2) 质量为m 的物体在水平面上作直线运动，当速度为v 时仅在摩擦力作用下开始作匀减速运动，经过距离s 后速度减为零。则物体加速度的大小为 ，物体与水平面间的摩擦系数为 。 [答案：2 2 ;22v v s gs ] (3) 在光滑的水平面内有两个物体A 和B ，已知m A =2m B 。（a ）物体A 以一定的动能E k 与静止的物体B 发生完全弹性碰撞，则碰撞后两物体的总动能为 ；（b ）物体A 以一定的动能E k 与静止的物体B 发生完全非弹性碰撞，则碰撞后两物体的总动能为 。 第2章 刚体的转动 一、 选择题 1、 如图所示，A 、B 为两个相同的绕着轻绳的定滑轮．A 滑轮挂一质量为M 的物体，B 滑轮受拉力F ，而且F ＝Mg ．设A 、B 两滑轮的角加速度分别为?A 和?B ，不计滑轮轴的摩擦，则有 (A) ?A ＝?B ． (B) ?A ＞?B ． (C) ?A ＜?B ． (D) 开始时?A ＝?B ，以后?A ＜?B ． ［ ］ 2、 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) J A ＞J B ． (B) J A ＜J B ． (C) J A = J B ． (D) 不能确定J A 、J B 哪个大． ［ ］ 3、 如图所示，一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水平光滑固定轴O 旋转，初始状态为静止悬挂．现有一个小球自左方水平打击细杆．设小球与细杆之间为非弹性碰撞，则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统 (A) 只有机械能守恒． (B) 只有动量守恒． (C) 只有对转轴O 的角动量守恒． (D) 机械能、动量和角动量均守恒． ［ ］ 4、 质量为m 的小孩站在半径为R 的水平平台边缘上．平台可以绕通过其中心的竖直光滑固定轴自由转动，转动惯量为J ．平台和小孩开始时均静止．当小孩突然以相对于地面为v 的速率在台边缘沿逆时针转向走动时，则此平台相对地面旋转的角速度和旋转方向分别为 (A) ??? ??=R J mR v 2 ω，顺时针． (B) ?? ? ??=R J mR v 2ω，逆时针． (C) ??? ??+=R mR J mR v 22ω，顺时针． (D) ?? ? ??+=R mR J mR v 22ω，逆时针。 ［ ］ 5、 如图所示，一静止的均匀细棒，长为L 、质量为M ，可绕通过棒的端点且垂直于棒长的光滑固定轴O 在水平面内转动，转动惯量为231ML ．一质量为m 、速率为v 的子弹在水平面内沿与棒垂直的方向射出并穿出棒的自由端，设穿过棒后子弹的速率为v 2 1，则此时棒的角速度应为 (A) ML m v ． (B) ML m 23v ． 答案在试题后面显示 模拟试题 注意事项： 1.本试卷共三大题，满分100分，考试时间120分钟，闭卷； 2.考前请将密封线内各项信息填写清楚； 3.所有答案直接做在试卷上,做在草稿纸上无效； 4．考试结束，试卷、草稿纸一并交回。 一、选择题 1、一质点在平面上作一般曲线运动，其瞬时速度为，瞬时速率为，某一时间内的平均速度为，平均速率为，它们之间的关系必定有：（） （A）（B） （C）（D） 2、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？（） (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． 3、如图所示，一个小球先后两次从P点由静止开始，分别沿着光滑的固定斜面l1和圆弧面l2下滑．则小 球滑到两面的底端Q时的（） (A) 动量相同，动能也相同．(B) 动量相同，动能不同． (C) 动量不同，动能也不同．(D) 动量不同，动能相同． 4、置于水平光滑桌面上质量分别为m1和m2的物体A和B之间夹有一轻弹簧．首先用双手挤压A和B 使弹簧处于压缩状态，然后撤掉外力，则在A和B被弹开的过程中( ) (A) 系统的动量守恒，机械能不守恒．(B) 系统的动量守恒，机械能守恒．(C) 系统的动量不守恒，机械能守恒．(D) 系统的动量与机械能都不守恒． 5、一质量为m的小球A，在距离地面某一高度处以速度水平抛出，触地后反跳．在抛出t秒后小球A 跳回原高度，速度仍沿水平方向，速度大小也与抛出时相同，如图．则小球A与地面碰撞过程中，地面给它的冲量的方向为________________，冲量的大小为____________________． 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 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 《误差理论》作业参考答案 1、（1）±0.05cm 或 ±0.5mm （2） ±0.01cm 或 ±0.1mm （3） ±（4） ±0.2℃（5）± 2、（1）2位 （2）7位（3）5位（4）6位（5）5位（6）2位 3、(1) 299300=510?；983±4=()21004.083.9?±；=310-? ±()310001.0521.4-?±；32476510?=910?； (2) g =mg 410?=Kg 210-? (3) m =±Kg =±510?g =±mg 810? (4) =t ±S =±min =±×10-1 min 4、（1）N=±cm （2）首位数码“0”不是有效数字，未位数码“0”是有效数字，正确答案是四位有效数字。 （3）28cm =mm 210? 280mm =cm （4）L=（±）mm 410? （5）?≈（6） 31010.460.1160.121500 400?≈?? 5、（1）X =81+++++++=8 1 ? =4.154cm X ?= {() 1881-? [ 2 2 22 2 22 2 2 1 ≈～０.009cm X =X ±x ?=±0.009cm 或 X =X ±x ?=±0.01cm E = 154 .4009.0?100%=% 或 E =15.401 .0?100% =% 注：使用计算器时计算过程中有效数字的位数可以不考虑，最后结果应按照教材P6的“不确定度 取位规则”和“测量有效数字取位规则”。 (2)、X = 61（+++++）=6 413 .17=2.902167cm X ?= {() 1661 -?2 + 2+ 2+2+ 2+ 2 } 2 1 = 30 000017 .0≈0.0008cm X ±x ?=±0.0008cm E = 9022 .20008 .0?100%=% 一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1、（本题3分） 质量为m ＝0.5 kg 的质点，在Oxy 坐标平面内运动，其运动方程为 x ＝5t ，y =0.5t 2（SI ），从t =2 s 到t =4 s 这段时间内，外力对质点作的功为 (A) 1.5 J ． (B) 3 J ． (C) 4.5 J ． (D) -1.5 J ． ［ ］ 2、（本题3分） 速率分布函数f (v )的物理意义为： (A) 具有速率v 的分子占总分子数的百分比． (B) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比． (C) 具有速率v 的分子数． (D) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数． ［ ］ 3、（本题3分） 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体．若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后 (A) 温度不变，熵增加． (B) 温度升高，熵增加． (C) 温度降低，熵增加． (D) 温度不变，熵不变． ［ ］ 4、（本题3分） 根据热力学第二定律可知： (A) 功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功． (B) 热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体． (C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程． (D) 一切宏观的自发过程都是不可逆的． ［ ］ 5、（本题3分） 一平面余弦波在t = 0时刻的波形曲线如图所示，则O 点的振动初相位? 为： (A) 0． (B) π2 1． (C) π ． (D) π23（或π-2 1）． [ ］ 6、（本题3分） 一平面简谐波在弹性媒质中传播，在某一瞬时，媒质中某质元正处于平衡位置，此时它的能量是 (A) 动能为零，势能最大．(B) 动能为零，势能为零． (C) 动能最大，势能最大．(D) 动能最大，势能为零．［］ 7、（本题3分） 一机车汽笛频率为750 Hz，机车以时速90公里远离静止的观察者．观察者听到的声音的频率是（设空气中声速为340 m/s） (A) 810 Hz．(B) 699 Hz． (C) 805 Hz．(D) 695 Hz．［］ 8、（本题3分） 在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，用玻璃片遮住双缝中的一个缝，若玻璃片中光程比相同厚度的空气的光程大2.5 λ，则屏上原来的明纹处 (A) 仍为明条纹．(B) 变为暗条纹． (C) 既非明纹也非暗纹．(D) 无法确定是明纹，还是暗纹．［］ 9、（本题3分） 斯特角i0，则在界面2的反射光 (A) 是自然光． (B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面． (C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面． (D) 是部分偏振光．［］ 10、（本题3分） 一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为 (A) 1 / 2．(B) 1 / 3． (C) 1 / 4．(D) 1 / 5．［］ 习 题 七 7-1 如图所示，O S O S 21=。若在O S 1中放入一折射率为n ，厚度为e 的透明介质片，求O S 1与O S 2之间的光程差。如果1S 和2S 是两个波长为λ的同相位的相干光源，求两光在 O 点的相位差。 [解] O S 1与O S 2的几何路程相等 光程差为()e n 1-=δ 位相差为()e n 122-= =?λ π δλ π ? 7-2 一束绿光照射到两相距 的双缝上，在距双缝处的屏上出现干涉条纹。测得两相邻明条纹中心间的距离为，试求入射光的波长。 [解] 由杨氏双缝干涉知，d D x λ = ? 所以5448m 10448.55 .21060.01027.273 3=?=???=?=---D xd λ? 7-3 如图所示，在双缝干涉实验中，21SS SS =，用波长为λ的单色光照S ，通过空气后在屏幕E 上形成干涉条纹。已知点P 处为第3级干涉明条纹，求1S 和2S 到点P 的光程差。若整个装置放于某种透明液体中，点P 为第4级干涉明条纹，求该液体的折射率。 [解] 1S 和2S 到P 点的光程差满足λλδ312==-=k r r 整个装置放置于液体中，1S 和2S 到P 点的光程差满足 ()λδ412=-=r r n λλ43=n 所以得到 33.13 4 ==n 7-4 如习题7-1图所示，1S 和2S 是两个同相位的相干光源，它们发出波长λ＝5000?的光波，设O 是它们中垂线上的一点，在点1S 与点O 之间的插入一折射率n ＝的薄玻璃，点 O 恰为第4级明条纹的中心，求它的厚度e 。 [解] 在O 点是第4级明条纹的中心 光程差 λδ4=-=e ne 所以 41041 4?=-=n e λ ? 7-5 初位相相同的两相干光源产生的波长为6000?的光波在空间某点P 相遇产生干涉，其几何路径之差为6102.1-?m 。如果光线通过的介质分别为空气(11=n )、水=2n 或松节油=3n 时，点P 的干涉是加强还是减弱。 [解] 折射率为n 的介质在P 点处光程差为 ()12r r n -=δ 介质为空气时，11=n ，则 ()λδ2m 102.16121211=?=-=-=-r r r r n 所以P 点处干涉加强。 介质为水时，=2n ，则 ()m 106.1102.133.1661222--?=??=-=r r n δ 介于两种情况之间，所以P 点光强介于最强与最弱之间。 介质为松节油时，=3n ，则 ()λδ3m 108.1102.15.1661233=?=??=-=--r r n 习题精解 7-1一条无限长直导线在一处弯折成半径为R 的圆弧，如图7.6所示，若已知导线中电流强度为I,试利用比奥—萨伐尔定律求：（1）当圆弧为半圆周时，圆心O 处的磁感应强度；（2）当圆弧为1/4圆周时，圆心O 处的磁感应强度。 解（1）如图7.6所示，圆心O 处的磁感应强度可看作由3段载流导线的磁场叠加而成。因为圆心O 位于直线电流AB 和DE 的延长线上，直线电流上的任一电流元在O 点产生的磁感应强度均为零，所以直线电流AB 和DE 段在O 点不产生磁场。 根据比奥—萨伐尔定律，半圆弧上任一电流元在O 点产生的磁感应强度为 02 4Idl dB R μπ= 方向垂直纸面向内。半圆弧在O 点产生的磁感应强度为 000220 444R I Idl I B R R R R πμμμπππ= == ? 方向垂直纸面向里。 （2）如图7.6（b ）所示，同理，圆心O 处的磁感应强度可看作由3段载流导线的磁场叠加而成。因为圆心O 位于电流AB 和DE 的延长线上，直线电流上的任一电流元在O 点产生的磁感应强度均为零，所以直线电流AB 和DE 段在O 点不产生磁场。 根据毕奥—萨伐尔定理，1/4圆弧上任一电流元在O 点产生的磁感应强度为 02 4Idl dB R μπ= 方向垂直纸面向内，1/4圆弧电流在O 点产生的磁感应强度为 0002 220 4428R I Idl I R B R R R πμμμπππ= ==? 方向垂直纸面向里。 7.2 如图7.7所示，有一被折成直角的无限长直导线有20A 电流，P 点在折线的延长线上，设a 为，试求P 点磁感应强度。 解 P 点的磁感应强度可看作由两段载流直导线AB 和BC 所产生的磁场叠加而成。AB 段在P 点所产生的磁感应强度为零，BC 段在P 点所产生的磁感应强度为 0120 (cos cos )4I B r μθθπ= - 式中120,,2 r a π θθπ= == 。所以 500(cos cos ) 4.010()42 I B T a μπ ππ= -=? 方向垂直纸面向里。 7-3 如图7.8所示，用毕奥—萨伐尔定律计算图中O 点的磁感应强度。 解 圆心 O 处的磁感应强度可看作由3段载流导线的磁场叠加而成， AB 段在P 点所产生的磁感应强度为 ()0120 cos cos 4I B r μθθπ= - 第二章 质点动力学 四、习题选解 2-1 光滑的水平桌面上放有三个相互接触的物体，它们的质量分别为 .4,2,1321kg m kg m kg m === （1）如图a 所示，如果用一个大小等于N 98的水平力作用于1m 的左方，求此时 2m 和3m 的左边所受的力各等于多少 （2）如图b 所示，如果用同样大小的力作用于3m 的右方。求此时2m 和3m 的左边所受的力各等于多少 （3）如图c 所示，施力情况如（1）， 但3m 的右方紧靠墙壁（不能动）。 求此时2m 和3m 左边所受的力各等 于多少 解：（1）三个物体受到一个水平力的作用，产生的加速度为a ρ ()a m m m F ρ ρ321++= 23 2114-?=++= s m m m m F a ρ 用隔离法分别画出32,m m 在水平方向的受力图（a ）， 题2-1（a ）图 由a m F ρρ= a m f f ρ 23212=- a m f ρ 323= 2332f f = N f 5623= N f 8412= （2）由()a m m m F ρ ρ321++= 23 2114-?=++= s m m m m F a 用隔离法画出321m m m 、、在水平方向的受力图（b ） 由a m F ρρ= 得 ?????????====-=-32 23122112121232323f f f f a m f a m f f a m f F 解得： N f 1412= N f 4223= 题2-1（b ）图 （3）由于321m m m 、、都不运动，加速度0=a ，三个物体彼此的作用力都相等，都等于F N f f 982312== 2-2 如图所示，一轻质弹簧连接着1m 和2m 两个物体，1m 由细线拉着在外力作用下以加速a 竖直上升。问作用在细线上的张力是多大在加速上升的过程中，若将线剪断，该瞬时1m 、2m 的加速度各是多大 解：（1）分别画出1m 、2m 受力的隔离体如图（a ）， 大学物理作业(二)答 案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 2 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 (B)(m +M )g tg (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 F m A m B m M F θ A O B R v A v B x m 1 m 2 m R大学物理2最新试题
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