新编基础物理学(王少杰、顾牡)版本)上册

同济大学理学部副主任博导：顾牡教授个人简历教育复旦大学物理二系本科毕业（1982年）复旦大学物理二系硕士研究生毕业（1985年）复旦大学物理二系博士学位（1988年）工作经历同济大学物理系助研（1990-1992），同济大学物理系副教授（1992-1996），教授(1996-)，副系主任（1996-1998）,系主任（2002-）波耳固体物理研究所所长（2005-）同济大学理学院副院长（1998-2003），常务副院长（2003-2005）同济大学理学部副主任（2005-）教学大学本科“大学物理”大学本科“热学”大学本科“原子物理学”研究生“材料发光科学基础”研究生“核技术在凝聚态研究中的应用”研究领域从事辐射发光材料与器件的理论和实验研究。

目前主要研究：1．超快、高亮度辐射发光材料的研究2．低维辐射发光材料的研究3．数字X射线成像探测器件研究4. 数字显微X射线成像技术研究奖励、荣誉和学术兼职获奖1. 用g共振吸收方法测定24Mg、40Ca等核能级的短寿命上海市原子核科学技术学会优秀论文一等奖（字第00004号）(1987), 第四完成人2. 新型超快辐射探测器性能研究中物院预算基金三等奖（证书号：W9503017)(1995), 第二完成人3. 掺镧氟化钡晶体的闪烁光慢成分抑制特性BEPC国家实验室奖励同步辐射科技论文三等奖(1996)，第一完成人4. 精心组织、严格管理开创物理现代化多种教学手段工作的新局面中国建设教育协会普通高等教育委员会优秀论文二等奖（1997.5）, 第一完成人5. 突出创新能力的培养，努力创建有特色的大学物理课程教学体系国家级教学成果一等奖（证书号：2001016）（2001.12），上海市教学成果一等奖（证书编号：931012）（2001.12）, 第一完成人6. 改进型验证相对论效应实验装置首届全国大学物理教学优秀论文一等奖（编号：005）（2002.4），第六完成人7. 《大学物理学》（第二版）2003年度上海市优秀教材一等奖（2004.9），第二完成人荣誉1997年上海高校优秀青年教师1998年宝钢教育基金优秀教师奖（教字第981118号）2002年第三届教育部“高校青年教师奖”（教人司[2002]123），2002年4月2002年“政府特殊津贴”中华人民共和国国务院[政府特殊津贴第（2001）3600092]2002年上海市教委“曙光学者”（编号：02SG19），2002年12月2002年“全国高等学校优秀骨干教师”（教技[2002]4号），2002年2003年“第一届上海高等学校教学名师奖”（沪教委高[2003]48号），2003年11月2004年上海市优秀教育工作者（上海市教育委员会、上海市人事局，2004.9）2004年全国师德先进个人（中国教科文卫工会全国委员会，2004.9）现任学术兼职1. 中国物理学会第八届理事会物理教学委员会副主任、高校分委员会副主任2. 上海市物理学会第十三届理事会常务理事3. 上海市原子核学会第七、八届理事会理事4. 教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会委员、物理基础课程教学指导分委员会副主任委员5. 全国高等学校教学研究会物理学科委员会副主任委员6. 《物理与工程》杂志副主编7. 《物理通报》杂志编委主要论著发表研究论文100余篇，主编教材5部，申请专利6项。

新编物理基础学(上、下册)课后习题详细答案王少杰，顾牡主编第一章1-1.质点运动学方程为：cos()sin(),r a t i a t j btk ωω=++r r r r其中a ，b ，ω均为正常数，求质点速度和加速度与时间的关系式。

分析：由速度、加速度的定义，将运动方程()r t r对时间t 求一阶导数和二阶导数，可得到速度和加速度的表达式。

解：/sin()cos()==-++r r r r rv dr dt a t i a t j bk ωωωω2/cos()sin()a dv dt a t i t j ωωω⎡⎤==-+⎣⎦r r r r1-2. 一艘正在沿直线行驶的电艇，在发动机关闭后，其加速度方向与速度方向相反，大小与速度平方成正比，即2/d d v v K t -=， 式中K 为常量．试证明电艇在关闭发动机后又行驶x 距离时的速度为 0Kx v v e -= 。

其中0v 是发动机关闭时的速度。

分析：要求()v v x =可通过积分变量替换dxdvvdt dv a ==，积分即可求得。

证：2d d d d d d d d v x vv t x x v t v K -==⋅= d Kdx v =-v⎰⎰-=x x K 0d d 10v v v v , Kx -=0ln v v0Kx v v e -=1-3．一质点在xOy 平面内运动，运动函数为22,48x t y t ==-。

（1）求质点的轨道方程并画出轨道曲线；（2）求t =1 s t =2 s 和时质点的位置、速度和加速度。

分析：将运动方程x 和y 的两个分量式消去参数t ，便可得到质点的轨道方程。

写出质点的运动学方程)(t r ρ表达式。

对运动学方程求一阶导、二阶导得()v t r 和()a t r ，把时间代入可得某时刻质点的位置、速度、加速度。

解：（1）由2,x t =得：,2x t =代入248y t =-可得：28y x =-，即轨道曲线。

1、质点作曲线运动[ D ]（3）v dtds =；（D ）只有（3）是对的。

2、质点沿半径为R [ B ](B) 0，t R π2 3、一运动质点在[ D ](D) 22)()(dt dy dt dx +4、一小球沿斜面[ B]（B ）t=2s ；5、一质点在平面（B ）变速直线运动；6.质量为m 的小球在向心力作用下j mv B 2)(-7.一质点作匀速率圆周运动(C)它的动量不断改变，对圆心的角动量不变；8、质点在外力作用下运动时（B ）外力的冲量为零，外力的功一定为零;9.选择正确答案(A)物体的动量不变，则动能也不变;10.人造卫星绕地球作圆运动(D)角动量守恒，动能不守恒;11.质点系内力可以改变 (C )系统的总动能;12.一力学系统由两个质点组成（C 动量守恒、但机械能和角动量守恒与否不能断定;13.对功的概念说法正确的是(C) 质点沿闭合路径运动，保守力对质点做的功等于零;14.用绳子系着一物体;（D ）重力、张力都没对物体做功;15.狭义相对论中的相对性原理;(C) (3)，(4);16.狭义相对论中的光速不变原理;(C) (3)，(4);17.边长为a 的正方形薄板静止于惯性系S ;(B)0.62a ;18.有一直尺固定在系中; 45)(等于C ;19.电场强度qF E =;（D ）任何电场。

; 20.下面列出的真空中静电场的场强公式[ D ] 半径为R ..r rR E 302εσ=; 21.一个带负电荷的质点22.如图所示，闭合面S 内有一点电荷q(B) S 面的电通量不变， P 点场强改变 23.若匀强电场的电场强度为E ；（B ）E a 221π;24.下列说法正确的是（C)通过闭合曲面S 的总电通量，仅仅由S 面内所包围的电荷提供；24.静电场的环路定理⎰=∙0l d E 说明静电场的性质是;（D ）静电场是保守场.25.下列叙述中正确的是(D) 场强方向总是从电势高处，指向电势低处。

工程能力综合1.《工程伦理学》，顾剑、顾祥林编著，同济大学出版社，20152.《新编基础物理学》(第二版)，王少杰、顾牡、吴天刚主编，科学出版社，20143.《大学计算机》(第7版)，龚沛曾、杨志强主编，高等教育出版社，2017(一)考试范围:1.《工程伦理学》第四章~第七章(知识点:工程师的职业特性、工程师的职业目的、工程中的诚实与不诚实;管理者决策与工程师决策的关系、关于工程师忠诚的伦理概念、工程师的举报行为、工程师的职业权利和雇员权利;风险的基本概念、工程中的风险控制、什么是企业的功利主义和可接受的风险、工程师对公共安全的责任;影响环保的各种因素、工程师正确的环保理念、工程师对环境的责任范围)2.《新编基础物理学》第1，2，9，10章(知识点:参照系，质点，位矢，速度与加速度，运动方程，切向与法向加速度，相对运动;牛顿运动定律，动量与动量定理，动量守恒定律，功，动能与动能定理，势能，机械能与机械能守恒，力矩，角动量与角动量定理，角动量守恒;点电荷，库伦定律，电场与电场强度，电场线与电通量，静电场力做功，电势能，电势与电势差，等势面;静电平衡，静电屏蔽，电容，电容器极其串并联，静电场能量。

)3.《大学计算机(第7版)》第1-9章(知识点:计算机的发展、分代、分类和应用、计算机系统基本组成、计算机基本工作原理、数制及其相互转换、计算机新技术;操作系统基本知识、常用操作系统、程序管理、存储管理、文件系统、磁盘管理、Windows的基本使用;电子表格软件的基本使用，包括公式和函数，数据图表化，数据管理等;数据库系统相关概念、数据库系统组成、数据模型、Access数据库的建立与维护;计算机网络基本知识(定义、发展、分类、协议)、局域网、IP地址和域名、Internet应用、信息浏览和检索;算法概念、流程图;常用算法(枚举法、迭代法、排序、查找))4.逻辑思维5.写作(二)题型范围填空题、选择题、判断题、计算题、问答题、写作题。

填空, 选择第一章 质点运动学一、选择题1.质点作曲线运动, 表达位置矢量, 表达旅程, 表达切向加速度, 下列体现式中[ D ]（1）a dt dv =；（2）v dt dr =；（3）v dt ds =；（4）t a dtdv =。

（A ）只有（1）, （4）是对旳； （B ）只有（2）, （4）是对旳；（C ）只有（2）是对旳； （D ）只有（3）是对旳。

2.质点沿半径为R 旳圆周作匀速率运动, 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) , ； (B) 0, ； (C) 0, 0； (D) , 0.3、一运动质点在某瞬时位于矢径 旳端点处, 其速度大小为 [ D ] (A) dt dr (B) dt r d (C) dt r d (D) 22)()(dt dy dt dx +4.一小球沿斜面向上运动, 其运动方程为 , 则小球运动到最高点旳时刻是[ B ]（A ）t=4s ； （B ）t=2s ； （C ）t=8s ； (D) t=5s5.一质点在平面上运动, 已知质点位置矢量旳表达式为 （其中a,b 为常数）, 则质点作[ B ]（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。

二、填空题1. 已知质点旳运动方程为: .当 t ＝2 s 时, a = 。

2、阐明质点做何种运动时, 将出现下述多种状况（ ）:（1） , 变速率曲线运动；（2） , 变速率直线运动。

3、一质点运动方程为 , 则在 由0至4s 旳时间间隔内, 质点旳位移大小为_______8m_____,在 由0到4s旳时间间隔内质点走过旳旅程为____10m__________。

4.飞轮作加速转动时, 轮边缘上一点旳运动方程为, 飞轮半径为, 当此点旳速率时, 其切向加速度为_____ ________,法向加速度为_______ _________。

第二章2-1分析：用隔离体法，进行受力分析，运用牛顿第二定律列方程。

解：以m 、M 整体为研究对象，有：()F m M a =+…①以m 为研究对象，如图2-1（a ），有Mm F F ma +=…②由①、②，有相互作用力大小Mm MFF m M=+ 若F 作用在M 上，以m 为研究对象， 如图2-1（b ）有Mm F ma =…………③ 由①、③，有相互作用力大小Mm mFF m M=+，发生变化。

2-2. 分析：由于轻滑轮质量不计，因此滑轮两边绳中的张力相等，用隔离体法进行受力分析，运用牛顿第二定律列方程。

解：取向上为正，如图2-2，分别以M 1、M 2和m 为研究对象， 有： 111T M g M a -=222() ()M m g T M m a -++=-+2 M mmg ma F-=-又：T 1=T 2，则： 2M m F =1122M mgM M m++当M 1=M 2= 4m ， 289M m mg F = 当M 1=5m, M 2=3m, 2109M m mg F =，发生变化。

m（a ）MmF Fm（b ）MmF2-3.分析：用隔离体法受力分析，运用牛顿第二定律列方程。

解：f 为空气对气球的浮力，取向上为正。

分别由图2—3（a ）、(b)可得：Ma Mg f =-1)()(a m M g m M f +=+-则()Mm g a m a a a M m mg Ma a ++=-=∆+-=11,2-4．分析：用隔离体法受力分析，人站在底板上静止不动，底板、人受的合力分别为零.解：设底板、人的质量分别为M ，m ，以向上为正方向，如图2-4（a ）、(b)， 分别以底板、人为研究对象， 则有：120T T F Mg +--= 3'0T F mg +-=F 为人对底板的压力，'F 为底板对人的弹力。

F='F又：23112T T T == 则23()245()4M m gT T N +===由牛顿第三定律，人对绳的拉力与3T 是一对 作用力与反作用力，即大小相等，均为245（N ）。

新编基础物理学王少杰第二版习题解答习题八8-1 位于委内瑞拉的安赫尔瀑布是世界上落差最大的瀑布，它高979m.如果在水下落的过程中，重力对它所做的功中有50％转换为热量使水温升高，求水由瀑布顶部落到底部而产生的温差.( 水的比热容c 为3114.1810J kg K --)解由上述分析得水下落后升高的温度8-2 在等压过程中，0.28kg 氮气从温度为293K 膨胀到373K ，问对外做功和吸热多少?内能改变多少?解：等压过程气体对外做功为气体吸收的热量内能的增量为8-3 一摩尔的单原子理想气体，温度从300K 加热到350K 。

其过程分别为体积保持不变和压强保持不变。

在这两种过程中：(1) 气体各吸取了多少热量？(2) 气体内能增加了多少？(3) 气体对外界做了多少功？解：已知气体为1 摩尔单原子理想气体(1) 体积不变时，气体吸收的热量压强保持不变时，气体吸收的热量(2) 由于温度的改变量一样，气体内能增量是相同的(3) 体积不变时，气体对外界做功压强保持不变时，根据热力学第一定律，气体对外界做功为8-4 一气体系统如题图8-4所示,由状态A 沿ACB 过程到达B 状态,有336J 热量传入系统,而系统做功126J,试问:(1) 若系统经由ADB 过程到B 做功42J,则有多少热量传入系统?(2) 若已知168J D A E E -=,则过程AD 及DB 中,系统各吸收多少热量?(3)若系统由B 状态经曲线BEA 过程返回状态A ,外界对系统做功84J,则系统与外界交换多少热量?是吸热还是放热?解：已知ACB 过程中系统吸热336J Q =,系统对外做功126J W =,根据热力学第一定律求出B 态和A 态的内能增量(1) ADB 过程，42J W =, 故(2) 经AD 过程,系统做功与ADB 过程做功相同,即42J W =，故经DB 过程,系统不做功,吸收的热量即内能的增量所以，吸收的热量为(3)因为是外界对系统做功，所以BEA 过程210J BEA E E ?=-?=-,故系统放热.8-5 如题图8-5所示，压强随体积按线性变化，若已知某种单原子理想气体在A,B 两状态的压强和体积,题图8-4题图8-5问:(1)从状态A 到状态B 的过程中,气体做功多少?(2)内能增加多少?(3)传递的热量是多少?解：(1) 气体做功的大小为斜线AB 下的面积(2) 对于单原子理想气体气体内能的增量为由状态方程 m pV RT M=代入得 (3)气体传递的热量为8-6一气缸内储有10mol 的单原子理想气体,在压缩过程中,外力做功200J,气体温度升高o 1C ,试计算:(1) 气体内能的增量;(2) 气体所吸收的热量;(3) 气体在此过程中的摩尔热容量是多少?解：(1) 气体内能的增量(2) 气体吸收的热量(3) 1mol 物质温度升高(或降低) o 1C 所吸收的热量叫摩尔热容量,所以 8-7一定量的理想气体，从A 态出发，经题图8-7所示的过程经C 再经D 到达B 态，试求在该过程中，气体吸收的热量．解：由题图8-7可得A 状态： 5810A A p V =?B 状态： 5810B B p V =? 题图8-7因为A AB B p V p V =，根据理想气体状态方程可知所以气体内能的增量根据热力学第一定律得8-8 一定量的理想气体，由状态A 经B 到达C ．如题图8-8所示，ABC 为一直线。