贵州大学大学物理作业薄-上-教师版完全版-10 - 副本(1)
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第二章热力学第一定律一. 选择题1.下面陈述中,正确的是:( )(A)由于U 和H 是状态函数,又有Q V=ΔU,Q p=ΔH,所以,Q V 和Q p 是状态函数(B)热量总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体(C)封闭体系与环境之间交换能量的形式,非热即功(D)体系与环境间发生热量传递后,必然要引起体系温度的变化2.物质的量为n 的理想气体的何组物理量确定后,其它状态函数方有定值:( )(A)p (B) V (C) T,U (D) T,p3.恒容下,一定量的理想气体,当温度升高时内能将:( )(A)增加(B) 降低(C) 不变(D) 不能确定4.在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱,将冰箱门打开并接通电源使其工作,过一段时间后,室内的平均气温将如何变化:( )(A)升高(B) 降低(C) 不变(D) 不一定5.理想气体在pө下,从10 dm3膨胀到16 dm3同时吸热126 J,此气体的ΔU 为:( )(A) –284 J (B) 842 J (C) – 482 J (D) 482 J6.某绝热封闭体系在接受了环境所作的功之后,其温度:( )(A)升高(B) 降低(C) 不变(D) 不一定7.体系的状态改变了,其内能值:( )(A)必定改变(B) 必定不变(C) 不一定改变(D) 状态与内能无关8.有一高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞,此时筒内温度将:( )(A)升高(B) 降低(C) 不变(D) 无法判定9.有一真空绝热瓶子,通过阀门与大气隔离,当阀门打开时,大气(视为理想气体)进入瓶内,此时瓶内气体的温度将:( )(A)升高(B) 降低(C) 不变(D) 无法判定10.在一绝热箱中装有水,水中通一电阻丝,由蓄电池供电,通电后水及电阻丝的温度均略有升高。
若以水和电阻丝为体系,其余为环境,则有:( )(A) Q<0,W=0,ΔU<0 (B) Q=0,W>0,ΔU>0(C) Q>0,W=0,ΔU>0 (D) Q<0,W=0,ΔU>011.对于完成同一过程的体系,下述说法何正确的是( )(A)经任意可逆途径所做的功一定比经任意不可逆途径做的功多(B)经不同的可逆途径所做的功都一样多1(C)经不同的不可逆途径所做的功都一样多(D)经任意可逆途径所做的功不一定比经任意不可逆途径做功多12.(1) pө和273K 下冰融化为水;(2) 电流通过金属发热;(3) 往车胎内打气;4) 水在pө和373K 下蒸发。
人教版九年级物理全一册期末阶段检测(一)一、单选题1.下列数据与实际相符的是()A.人正常的体温约为26℃B.一节新干电池的电压为3VC.教室中日光灯的额定电流约为10AD.家用空调的额定功率约为1500W2.下列事实中,不属于扩散现象的是()A.我们走到花店附近,可以闻到鲜花的香味B.滴在厨房地砖上的油溃,时间越久越难擦干净C.太阳光下扫地时,能看到尘土飞扬D.把一滴红墨水滴入清水中,过一段时间后,整杯水都会变红3.图所示为某四冲程内燃机的一个工作循环中的四个冲程。
其中,做功冲程是()A.B.C.D.4.下列关于热值的说法,正确的是()A.燃料的热值越大,燃烧放出的热量越多B.同一种燃料,燃烧的情况不同,它的热值就不一样C.燃料的质量越大,热值就越大D.燃料完全燃烧情况下,放出相同的热量时,质量越大,其热值越小5.悬挂在天花板下面自由摆动的小球,摆动的幅度越来越小,下列说法正确的是()A.这说明机械能守恒定律有误B.只有动能和势能间的相互转化C.能量正在消失D.总能量守恒,减少的机械能转化为内能6.西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭,于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空。
下列说法中正确的是()A.火箭使用液氢燃料,主要是利用了液氢的比热容大B.火箭升空过程中,燃料燃烧将机械能转化为化学能C.北斗导航卫星加速升空过程中,其机械能增大D.火箭升空过程中,外壳与大气摩擦温度升高,其内能转化为机械能7.关于汽油机与柴油机,下列说法正确的是()A.汽油机和柴油机在做功冲程中都是将内能转化为机械能B.汽油机和柴油机在吸气冲程中,吸入汽缸的都是空气C.在做功冲程中,汽油机汽缸内的燃气温度和压强比柴油机中的高D.汽油机上的火花塞可以用柴油机的喷油嘴代替8.如图所示电路中,电源电压保持不变。
当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P从中点向右移动时,下列说法正确的是()A.小灯泡变暗B.电压表示数变大C.电流表示数变小D.电压表与电流表的示数之比不变9.取两个相同的不带电的验电器A和B,用丝绸摩擦过的玻璃棒与验电器A的金属球接触后,如图所示,再用带有绝缘手柄的金属棒把A和B连接起来的瞬间,下列说法正确的是()A.电流方向由A到BB.正电荷移动方向由A到BC.自由电子移动方向由A到BD.验电器A的金属箔张角变大10.如图所示下列关于静电现象,说法正确的是()A.甲图:摩擦后的气球能够吸引细水流,是因为带电体具有吸引轻小物体的性质B.乙图:细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互吸引,则两小球一定带有异种电荷C.丙图:丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中丝绸会失去电子D.丁图:验电器是利用了异种电荷相互吸引的原理制成的11.把两个标有“220V 40W”字样的灯泡串联起来接入220V的电路中,那么其中一只的功率是()A.80W B.40W C.20W D.10W 12.如图所示的事例中,改变物体内能的方式与其它三项不同的是()A.加热试管中的水B.弯折铁丝变热C.食品放入冰箱冷藏D.透镜聚光纸片点燃13.如图甲所示的电路中,闭合开关,两灯泡均发光,且两个完全相同的电流表指针偏转均如图乙所示,通过灯泡L1和L2的电流分别为()A.0.5A 2A B.2A 0.5A C.0.5A 3A D.3A 0.5A 14.如图所示,当开关闭合后,发现电流表A1指针偏转比电流表A2指针偏转大,小灯泡L1比小灯泡L2亮。
)2(选择题(5)选择题单元一 质点运动学(一)一、选择题1. 下列两句话是否正确:(1) 质点作直线运动,位置矢量的方向一定不变;【 ⨯ 】(2) 质点作园周运动位置矢量大小一定不变。
【 ⨯ 】 2. 一物体在1秒内沿半径R=1m 的圆周上从A 点运动到B 点,如图所示,则物体的平均速度是: 【 A 】 (A) 大小为2m/s ,方向由A 指向B ; (B) 大小为2m/s ,方向由B 指向A ; (C) 大小为3.14m/s ,方向为A 点切线方向; (D) 大小为3.14m/s ,方向为B 点切线方向。
3. 某质点的运动方程为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 4. 一质点作直线运动,某时刻的瞬时速度v=2 m/s ,瞬时加速率a=2 m/s 2则一秒钟后质点的速度:【 D 】(A) 等于零(B) 等于-2m/s (C) 等于2m/s (D) 不能确定。
5. 如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向边运动。
设该人以匀速度V 0收绳,绳不伸长、湖水静止,则小船的运动是 【 C 】(A)匀加速运动; (B) 匀减速运动; (C) 变加速运动; (D) 变减速运动; (E) 匀速直线运动。
6. 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=4.5s 时,(7)选择题质点在x 轴上的位置为 【 C 】(A) 0; (B) 5m ; (C) 2m ; (D) -2m ; (E) -5m*7. 某物体的运动规律为t kv dtdv2-=,式中的k 为大于零的常数。
当t=0时,初速为v 0,则速度v 与时间t 的函数关系是 【 C 】(A) 02v kt 21v += (B) 02v kt 21v +-= (C)2v 1kt 21v 1+= (D)2v 1kt 21v 1+-=二、填空题1. )t t (r )t (r ∆+ 与为某质点在不同时刻的位置矢量,)t (v 和)t t (v ∆+为不同时刻的速度矢量,试在两个图中分别画出s ,r ,r ∆∆∆ 和v ,v ∆∆。
贵州大学附属中学2024-2025学年高一上学期10月月考数学试卷一、单选题1.已知集合{}{}2|19,2,1,0,1,2A x x B =<<=--,则A B =I ( )A .{}0,1,2B .{}1,2C .{}2,2-D .{}2,1,1,2--2.已知集合{}1,1,2,3A =-,集合{}2|,B y y x x A ==∈,则集合B 的子集个数为( )A .7B .8C .16D .323.{}2{1,,},1,,2A x y B x y ==,若A B =,则实数x 的取值集合为( )A .12⎧⎫⎨⎬⎩⎭B .11,22⎧⎫-⎨⎬⎩⎭C .10,2⎧⎫-⎨⎬⎩⎭D .110,,22⎧⎫-⎨⎬⎩⎭4.设0ab >,则“a b <”是“11a b>”的( ) A .充分非必要条件 B .必要非充分条件 C .充分必要条件D .既非充分也非必要条件5.如图,已知矩形U 表示全集,A 、B 是U 的两个子集,则阴影部分可表示为( )A .()U AB ⋃ð B .()U A B ⋂ðC .()U B A ⋂ðD .()U A B ⋂ð6.已知实数1x >,则函数221y x x =+-的最小值为( ) A .5B .6C .7D .87.已知不等式11m x m -<<+成立的充分条件是1132x -<<,则实数m 的取值范围是( )A .1223m m ⎧⎫-<<⎨⎬⎩⎭B .1223m m ⎧⎫-≤≤⎨⎬⎩⎭C .1223m m m ⎧⎫≤->⎨⎬⎩⎭或 D .1223m m m ⎧⎫<-≥⎨⎬⎩⎭或 8.持续的高温干燥天气导致某地突发山火,现需将物资运往灭火前线.从物资集散地到灭火前线-共40km ,其中靠近灭火前线5km 的山路崎岖,需摩托车运送,其他路段可用汽车运送.已知在可用汽车运送的路段,运送的平均速度为60km h ,设需摩托车运送的路段平均速度为km h x ,为使物资能在1小时内到达灭火前线,则x 应该满足的不等式为( ). A .40160x>+ B .40160x<+ C .355160x +> D .355160x+<二、多选题9.已知全集U R =,集合A 、B 满足A ⫋B ,则下列选项正确的有( ) A .A B B =IB .A B B =UC .()U A B??ðD .()R A B ⋂=∅ð10.下列不等式恒成立的是( )A .296a a +≥B .若0a ≠,则12a a+≥ C .若0ab >,则2b aa b+≥D .若,0a b >,则22a b ab +⎛⎫≤ ⎪⎝⎭11.下列命题正确的是( )A .命题“R x ∃∈,210x x ++≥”的否定是“R x ∀∈,210x x ++<”B .0a b +=的充要条件是1ba=- C .2R,0x x ∀∈>D .1a >,1b >是1ab >的充分不必要条件三、填空题12.已知集合{}{}13,21M x x N x x =-<<=-<<,则M N ⋃=. 13.写出“1x <”的一个充分不必要条件. 14.设a ,b ,c 为非零实数,则ab bc abc x ab bc abc=++的所有可能取值构成的集合为.四、解答题15.已知全集U 为R ,集合A={x|0<x ≤2},B={x|-2<x+1<2},求: (1)A ∩B ;(2)(∁UA )∩(∁UB ).16.(1)已知23a <<,21b -<<-,求3a b +的取值范围. (2)已知0a b >>,0c <,求证:c ca b>. 17.设R U =,已知集合{}|27A x x =-≤≤,{}|121B x m x m =+≤≤-. (1)当5∈B 时,求实数m 的范围;(2)设:p x A ∈;:q x B ∈,若p 是q 的必要不充分条件,求实数m 的范围.18.课堂上,老师让同学们制作几种几何体,张同学用了3张A4纸,7张B5纸;李同学用了2张A4纸,8张B5纸.设每张A4纸的面积为x ,每张B5纸的面积为y ,且x y >,张同学的用纸总面积为1W ,李同学的用纸总面积为2W .回答下列问题:(1)1W =________(用x 、y 的式子表示),2W =________(用x 、y 的式子表示); (2)请你分析谁用的纸面积大.19.对于任意正实数 200a b Qa b a b ≥∴-≥∴+≥,,,,, 仅当a b = 时,等号成立. 结论: ),0a b a b +≥> . 若 ab P = 为定值,仅当 a b = 时,a b +有最小值 . 根据上述内容,回答下列问题:(1)初步探究: 若 x >0 ,仅当 x = ___时,有 1x x+ 最小值___; (2)变式探究: 对于函数 ()133y x x x =+>- ,当 x 取何值时,函数 y 的值最小? 最小值是多少?(3)拓展应用:疫情期间、为了解决疑似人员的临隔离问题. 高速公路榆测站入口处, 检测人员利用检测站的一面墙 (墙的长度不限), 用 63 米长的钢丝网围成了 9 间相同的长方形隔离房, 如图. 设每间离房的面积为 S (米2). 问: 每间隔离房的长、宽各为多少时,可使每间隔离房的面积 S 最大? 最大面积是多少?。
一、选择题(每题3分,共10题)1.一质点在平面上作一般曲线运动,其瞬时速度为υ,瞬时速率υ为,某一段时间内的平均速度为υ ,平均速率为υ,它们之间的关系必定有:( D )A υ=υ,υ= υ B υ≠υ, υ=υC υ ≠υ,υ ≠υD υ =υ,υ ≠υ 3.一质量为m 的质点以与地的仰角θ=30°的初速0v 从地面抛出,若忽略空气阻力,求质点落地时相对抛射时的动量的增量. ( A ) A 动量增量大小为0v m,方向竖直向下. B 动量增量大小为v m ,方向竖直向上. C 动量增量大小为0v m 2 ,方向竖直向下. D 动量增量大小为v m 2 ,方向竖直向上.4.地球的质量为m ,太阳的质量为M ,地心与日心的距离为R ,引力常数为G ,则地球绕太阳作圆周运动的轨道角动量为( A )。
A GMR mB R GMmC R GMmD R GMm25.一刚体以每分钟60转绕Z 轴做匀速转动(ω沿Z 轴正方向)。
设某时刻刚体上一点P 的位置矢量为k j i r 543++=,其单位为m 210-,若以s m /102-为速度单位,则该时刻P 点的速度为:( C )A υ =94.2i +125.6j +157.0k ;B υ =34.4k ;C υ=-25.1i +18.8j ; D υ=-25.1i -18.8j ;6.刚体角动量守恒的充分而必要的条件是:( B )A 刚体不受外力矩的作用B 刚体所受合外力矩为零C 刚体所受的合外力和合外力矩均为零D 刚体的转动惯量和角速度均保持不变 7.一质点在X 轴上作简谐振动,振幅A=4cm 。
周期T=2s 。
其平衡位置取作坐标原点。
若t=0时刻质点第一次通过x= -2cm 处,且向X 轴负方向运动,则质点第二次通过x= -2cm 处的时刻为( B )。
A 1sB 32sC 34s D 2s8.图示一简谐波在t=0时刻的波形图,波速υ=200m/s ,则图中O 点的振动加速度的表达式为( D )。
贵州省贵阳市花溪区久安中学2024-2025学年八年级上学期10月期中物理试题一、单选题1.如图是常用的5号电池的示意图,其型号的另一种表示方法为“14500”,前两位数是直径,后三位数是高度这型号电池高度为()A.14mm B.145mm C.500mm D.50.0mm2.2024中国传统龙舟大赛(贵州·铜仁·碧江)在6月10日开赛.在比赛过程中,若认为运动员是静止的,则选择的参照物应该是()A.龙舟B.河水C.岸上的观众D.河边的树3.在新型电信诈骗中,犯罪分子利用AI技术模仿亲朋好友的相貌和声音实施诈骗,大家要提高警惕。
用AI技术合成的声音主要是模仿了声音的()A.响度B.音色C.音调D.音量4.听到考试铃声,同学们立刻开始答卷,这个场景说明()A.铃声属于噪声B.铃声能传递信息C.铃声以声波的形式传播D.铃声能传递能量5.关于声现象,下列解释正确的是()A.“声无小而不闻”——任何声音都能被人耳听到B.“长啸一声,山鸣谷应”——响度越大,传声越快C.“隔墙有耳”——固体也能传声D.“余音绕梁”——物体停止振动后也能发出声音6.如图是用照相机拍摄的某小球在水中下落的一张频闪照片,已知水池壁上每块瓷砖的高度为a,闪光灯每隔t∆时间闪亮一次(即拍摄一次),观察照片,关于小球的运动,以下判断可能正确的是()A.小球从A点到C点的运动是匀速运动B.小球从A点到D点的运动是匀速运动C.小球从A点到C点的平均速度为32at∆D.小球通过D点时的速度为2at∆二、多选题7.“呼麦”是蒙古族的一种高超演唱形式。
演唱者运用技巧,使气息猛烈冲击声带,形成低音,在此基础上调节口腔共鸣,形成高音,实现罕见的一人同时唱出高音和低音的现象。
下列说法正确的是()A.“呼麦”中高音、低音指声音的音调B.“呼麦”中的声音是振动产生的C.“呼麦”中高音是超声波,低音是次声波D.“呼麦”中高音和低音在空气中的传播速度相同8.如图是相向而行的甲、乙两物体的s-t图像,下列说法正确的是()A.相遇时两物体通过的路程均为100m B.0~30s内甲、乙均做匀速直线运动C.甲的运动速度为10m/s D.相遇前甲乙最远距离是400m三、填空题9.小芳站在路口等绿灯时,以行驶汽车上的驾驶员为参照物,小芳是的;若马路宽度为25m,绿灯亮的时间为20s,等绿灯亮后小芳至少以m/s的平均速度才能安全通过马路。
安徽大学《大学物理》2023-2024学年第一学期期末试卷考生须知:1.作答前,请将自己的姓名、准考证号填写在答题纸上相应位置,并核对条形码上的姓名、准考证号等有关信息。
2.答题内容一律涂或书写在答题纸上规定的位置,在试题卷上作答无效。
一、选择题(每题3分,共30分)1.某物体的运动规律为t k t 2d /d v v -=,式中的k 为大于零的常量,当0=t 时,初速为v 0,则速度v 与时间t 的函数关系是()。
(A)0221v v +=kt (B)0221v v +-=kt (C)02121v v +=kt (D)02121v v +-=kt 2.一物体从某一确定高度以0v 的速度水平抛出,已知它落地时的速度为t v ,那么它运动的时间是()。
(A)gt 0v v -(B)g t 20v v -(C)()g t 2/1202v v-(D)()g t 22/1202v v -3.一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有:()。
(A)vv v,v == (B)vv v,v =≠ (C)vv v,v ≠≠ (D)vv v,v ≠= 4.在相对地面静止的坐标系内,A 、B 二船都以2m/s 速率匀速行驶,A 船沿x 轴正向,B 船沿y 轴正向。
今在A 船上设置与静止坐标系方向相同的坐标系(x 、y 方向单位矢用i 、j 表示),那么在A 船上的坐标系中,B 船的速度(以m/s 为单位)为()。
(A)2i +2j(B)2i +2j(C)-2i -2j(D)2i -2j5.一条河在某一段直线岸边同侧有A 、B 两个码头,相距1km,甲、乙两人需要从码头A 到码头B ,再立即由B 返回。
甲划船前去,船相对河水的速度为4km/h;而乙沿岸步行,步行速度也为4km/h。
如河水流速为2km/h,方向从A 到B ,则()。
(A)甲比乙晚10分钟回到A(B)甲和乙同时回到A(C)甲比乙早10分钟回到A(D)甲比乙早2分钟回到A6.一飞机相对空气的速度大小为200km/h,风速为56km/h,方向从西向东。
贵州大学物化试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 物质的三态变化中,不涉及化学键变化的是()。
A. 熔化B. 凝固C. 蒸发D. 升华2. 根据热力学第一定律,下列说法正确的是()。
A. 系统吸收热量,内能一定增加B. 系统对外做功,内能一定减少C. 系统从外界吸收热量,同时对外做功,内能可能增加D. 系统从外界吸收热量,同时对外做功,内能可能减少3. 在理想气体状态方程中,下列哪个变量与气体的体积无关?()A. 温度B. 压力C. 摩尔数D. 气体常数4. 根据热力学第二定律,下列说法错误的是()。
A. 热量不能自发地从低温物体传向高温物体B. 所有自发过程都是不可逆的C. 熵总是增加的D. 熵总是减少的5. 根据布朗运动,下列说法正确的是()。
A. 布朗运动是分子的运动B. 布朗运动是分子间碰撞的结果C. 布朗运动是宏观物体的运动D. 布朗运动是分子间的吸引力6. 根据吉布斯自由能的定义,下列说法正确的是()。
A. 吉布斯自由能增加,反应自发进行B. 吉布斯自由能减少,反应非自发进行C. 吉布斯自由能不变,反应处于平衡状态D. 吉布斯自由能增加,反应非自发进行7. 根据化学平衡的概念,下列说法错误的是()。
A. 化学平衡是动态平衡B. 化学平衡时,正反应和逆反应速率相等C. 化学平衡时,各物质的浓度不再变化D. 化学平衡时,各物质的摩尔数不再变化8. 在电化学中,下列说法正确的是()。
A. 阳离子向阴极移动B. 阴离子向阳极移动C. 电子从阳极流向阴极D. 电子从阴极流向阳极9. 根据表面张力的概念,下列说法错误的是()。
A. 表面张力是液体表面分子间的相互吸引力B. 表面张力使液体表面具有收缩的趋势C. 表面张力与液体的表面能成正比D. 表面张力与液体的体积成正比10. 根据胶体的性质,下列说法正确的是()。
A. 胶体粒子在电场中不发生迁移B. 胶体粒子在磁场中不发生迁移C. 胶体粒子在电场中发生迁移D. 胶体粒子在磁场中发生迁移二、填空题(每题2分,共20分)1. 物质的比热容是指单位质量的物质温度升高1K时所吸收或放出的热量,其单位是______。
第十二章 真空中的静电场12.4 一均匀带电的细棒被弯成如图所示的对称形状,试问θ为何值时,圆心O 点处的场强为零. [解答]设电荷线密度为λ,先计算圆弧的电荷在圆心产生的场强. 在圆弧上取一弧元 d s =R d φ, 所带的电量为d q = λd s ,在圆心处产生的场强的大小为2200d d d d 44q s E kr R Rλλϕπεπε===, 由于弧是对称的,场强只剩x 分量,取x 轴方向为正,场强为 d E x = -d E cos φ. 总场强为2/20/2cos d 4x E Rπθθλϕϕπε--=⎰2/20/2sin 4Rπθθλϕπε--=0sin 22R λθπε=,方向沿着x 轴正向. 再计算两根半无限长带电直线在圆心产生的场强.根据上一题的公式③可得半无限长带电直线在延长上O 点产生的场强大小为`04E Rλπε=,由于两根半无限长带电直线对称放置,它们在O 点产生的合场强为``02coscos 222x E E R θλθπε==,方向沿着x 轴负向.当O 点合场强为零时,必有`x x E E =,可得 tan θ/2 = 1,因此 θ/2 = π/4, 所以 θ = π/2. .12.8 两无限长同轴圆柱面,半径分别为R 1和R 2(R 1 > R 2),带有等量异号电荷,单位长度的电量为λ和-λ,求(1)r < R 1;(2) R 1 < r < R 2;(3)r > R 2处各点的场强.[解答]由于电荷分布具有轴对称性,所以电场分布也具有轴对称性. (1)在内圆柱面内做一同轴圆柱形高斯面,由于高斯内没有电荷,所以E = 0,(r < R 1).(2)在两个圆柱之间做一长度为l ,半径为r 的同轴圆柱形高斯面,高斯面内包含的电荷为 q = λl ,穿过高斯面的电通量为d d 2e SSE S E rl Φπ=⋅==⎰⎰E S ,根据高斯定理Φe = q /ε0,所以02E rλπε=, (R 1 < r < R 2). (3)在外圆柱面之外做一同轴圆柱形高斯面,由于高斯内电荷的代数和为零,所以E = 0,(r > R 2).图12.4第十三章 静电场中的导体和电介质13.3 金属球壳原来带有电量Q ,壳内外半径分别为a 、b ,壳内距球心为r 处有一点电荷q ,求球心o 的电势为多少?[解答]点电荷q 在内壳上感应出负电荷-q ,不论电荷如何分布,距离球心都为a .外壳上就有电荷q+Q ,距离球为b .球心的电势是所有电荷产生的电势迭加,大小为 000111444o q q Q q U r a bπεπεπε-+=++13.4 三块平行金属板A 、B 和C ,面积都是S = 100cm 2,A 、B 相距d 1 = 2mm ,A 、C 相距d 2 = 4mm ,B 、C 接地,A 板带有正电荷q = 3×10-8C ,忽略边缘效应.求(1)B 、C 板上的电荷为多少? (2)A 板电势为多少? [解答](1)设A 的左右两面的电荷面密度分别为σ1和σ2,所带电量分别为q 1 = σ1S 和q 2 = σ2S ,在B 、C 板上分别感应异号电荷-q 1和-q 2,由电荷守恒得方程q = q 1 + q 2 = σ1S + σ2S . ① A 、B 间的场强为 E 1 = σ1/ε0,A 、C 间的场强为 E 2 = σ2/ε0. 设A 板与B 板的电势差和A 板与C 板的的电势差相等,设为ΔU ,则ΔU = E 1d 1 = E 2d 2, ② 即 σ1d 1 = σ2d 2. ③解联立方程①和③得 σ1 = qd 2/S (d 1 + d 2), 所以 q 1 = σ1S = qd 2/(d 1+d 2) = 2×10-8(C); q 2 = q - q 1 = 1×10-8(C). B 、C 板上的电荷分别为 q B = -q 1 = -2×10-8(C); q C = -q 2 = -1×10-8(C).(2)两板电势差为 ΔU = E 1d 1 = σ1d 1/ε0 = qd 1d 2/ε0S (d 1+d 2), 由于 k = 9×109 = 1/4πε0,所以 ε0 = 10-9/36π, 因此 ΔU = 144π = 452.4(V).由于B 板和C 板的电势为零,所以 U A = ΔU = 452.4(V).13.8 球形电容器的内、外半径分别为R 1和R 2,其间一半充满相对介电常量为εr 的均匀电介质,求电容C 为多少?[解答]球形电容器的电容为 120012211441/1/R R C R R R R πεπε==--.对于半球来说,由于相对面积减少了一半,所以电容也减少一半:0121212R R C R R πε=-. 当电容器中充满介质时,电容为:0122212r R R C R R πεε=-.由于内球是一极,外球是一极,所以两个电容器并联:01212212(1)r R R C C C R R πεε+=+=-.13.12 两个电容器电容之比C 1:C 2 = 1:2,把它们串联后接电源上充电,它们的静电能量之比为多少?如果把它们并联后接到电源上充电,它们的静电能之比又是多少?[解答]两个电容器串联后充电,每个电容器带电量是相同的,根据静电能量公式W = Q 2/2C ,得静电能之比为 W 1:W 2 = C 2:C 1 = 2:1.两个电容器并联后充电,每个电容器两端的电压是相同的,根据静电能量公式W = CU 2/2,得静电能之比为 W 1:W 2 = C 1:C 2 = 1:2.图13.3图13.4第十四章 稳恒磁场14.1 通有电流I 的导线形状如图所示,图中ACDO 是边长为b 的正方形.求圆心O 处的磁感应强度B = ?[解答]电流在O 点的产生的磁场的方向都是垂直纸面向里的.根据毕-萨定律:002d d 4I rμπ⨯=l r B , 圆弧上的电流元与到O 点的矢径垂直,在O 点产生的磁场大小为 012d d 4I l B aμπ=, 由于 d l = a d φ, 积分得 11d LB B =⎰3/200d 4I aπμϕπ=⎰038Ia μ=. OA 和OD 方向的直线在O 点产生的磁场为零.在AC 段,电流元在O 点产生的磁场为022d sin d 4I l B rμθπ=, 由于 l = b cot(π - θ) = -b cot θ, 所以 d l = b d θ/sin 2θ;又由于 r = b /sin(π - θ) = b /sin θ,可得 02sin d d 4I B bμθθπ=,积分得3/402/2d sin d 4LI B B b ππμθθπ==⎰⎰3/400/2(cos )48IIb bππμθππ=-=同理可得CD 段在O 点产生的磁场B 3 = B 2. O 点总磁感应强度为012338I B B B B a μ=++=. [讨论](1)假设圆弧张角为φ,电流在半径为a 的圆心处产生的磁感应强度为04IB aμϕπ=.(2)有限长直导线产生的磁感应大小为 012(cos cos )4IB bμθθπ=-. 对于AC 段,θ1 = π/2、θ2 = 3π/4;对于CD 段,θ1 = π/4、θ2 = π/2,都可得0238IB B bπ==.上述公式可以直接引用.14.2 如图所示的载流导线,图中半圆的的半径为R ,直线部分伸向无限远处.求圆心O 处的磁感应强度B = ?[解答]在直线磁场公式012(cos cos )4I B Rμθθπ=-中,令θ1 = 0、θ2 = π/2,或者θ1 = π/2、θ2 = π,就得半无限长导线在端点半径为R 的圆周上产生的磁感应强度 04I B Rμπ=.两无限长半直线在O 点产生的磁场方向都向着-Z 方向,大小为B z = μ0I /2πR . 半圆在O 处产生的磁场方向沿着-X 方向,大小为B x = μ0I /4R . O 点的磁感应强度为0042x z IIB B RRμμπ=--=--B i k i k . 场强大小为B ==与X 轴的夹角为 2arctan arctan z x B B θπ==.14.3 如图所示的正方形线圈ABCD ,每边长为a ,通有电流I .求正方形中心O 处的磁感应强度B = ?[解答]正方形每一边到O 点的距离都是a /2,在O 点产生的磁场大小相等、方向相同.以AD 边为例,利用直线电流的磁场公式:012(cos cos )4I B Rμθθπ=-,令θ1 = π/4、θ2 = 3π/4、R = a /2,AD 在O 产生的场强为 AD B =, O 点的磁感应强度为 4AD B B ==, 方向垂直纸面向里.14.14 同轴电缆由导体圆柱和一同轴导体薄圆筒构成,电流I 从一导体流入,从另一导体流出,且导体上电流均匀分布在其横截面积上,设圆柱半径为R 1,圆筒半径为R 2,如图所示.求:(1)磁感应强度B 的分布; (2)在圆柱和圆筒之间单位长度截面的磁通量为多少? [解答](1)导体圆柱的面积为 S = πR 12, 面电流密度为 δ = I/S = I/πR 12.在圆柱以半径r 作一圆形环路,其面积为 S r = πr 2, 包围的电流是 I r = δS r = Ir 2/R 12.根据安培环路定理00d r LI I μμ⋅==∑⎰B l ,由于B 与环路方向相同,积分得 2πrB = μ0I r ,所以磁感应强度为 B = μ0Ir /2πR 12,(0 < r < R 1).在两导体之间作一半径为r 的圆形环中,所包围的电流为I ,根据安培环中定理可得 B = μ0I /2πr ,(R 1 < r < R 2).在圆筒之外作一半径为r 的圆形环中,由于圆柱和圆筒通过的电流相反,所包围的电流为零,根据安培环中定理可得 B = 0,(r > R 2).(2)在圆柱和圆筒之间离轴线r 处作一径向的长为l = 1、宽为d r 的矩形,其面积为 d S = l d r = d r , 方向与磁力线的方向一致,通过矩形的磁通量为 d Φ = B d S = B d r ,总磁通量为 210211d ln 22R R II R r r R μμΦππ==⎰.14.19 均匀带电细直线AB ,电荷线密度为λ,可绕垂直于直线的轴O 以ω角速度均速转动,设直线长为b ,其A 端距转轴O 距离为a ,求:(1)O 点的磁感应强度B ; (2)磁矩p m ;(3)若a >>b ,求B 0与p m .[解答](1)直线转动的周期为T = 2π/ω,在直线上距O 为r 处取一径向线元d r ,所带的电量为 d q = λd r , 图14.17 图14.23形成的圆电流元为 d I = d q/T = ωλd r /2π,在圆心O 点产生的磁感应强度为 d B = μ0d I /2r = μ0ωλd r /4πr , 整个直线在O 点产生磁感应强度为001d ln 44a b a a bB r r aμωλμωλππ++==⎰, 如果λ > 0,B 的方向垂直纸面向外.(2)圆电流元包含的面积为S = πr 2,形成的磁矩为 d p m = S d I = ωλr 2d r /2, 积分得 233d [()]26a bm ap r r a b a ωλωλ+==+-⎰.如果λ > 0,p m 的方向垂直纸面向外.(3)当a >>b 时,因为 00ln(1)( (44)b B a a μωλμωλππ=+=+, 所以 04bB aμωλπ≈.33[(1)1]6m a b p aωλ=+-3223[33()()]62a b b b a ba a a ωλωλ=++≈.第十六章 电磁感应 电磁场与电磁波.16.2 一长直载流导线电流强度为I ,铜棒AB 长为L ,A 端与直导线的距离为x A ,AB 与直导线的夹角为θ,以水平速度v 向右运动.求AB 棒的动生电动势为多少,何端电势高?[解答]在棒上长为l 处取一线元d l ,在垂直于速度方向上的长度为 d l ⊥ = d l cos θ; 线元到直线之间的距离为 r = x A + l sin θ,直线电流在线元处产生的磁感应强度为 0022(sin )A I IB r x l μμππθ==+. 由于B ,v 和d l ⊥相互垂直,线元上动生电动势的大小为 0cos d d d 2(sin )A Iv l Bv l x l μθεπθ⊥==+, 棒的动生电动势为0cos d 2sin LAIv lx l μθεπθ=+⎰00cos d(sin )2sin sin LA A Iv x l x l μθθπθθ+=+⎰0sin cot ln 2A A Ivx L x μθθπ+=, A 端的电势高.[讨论](1)当θ→π/2时,cot θ = cos θ/sin θ→0,所以ε→0,就是说:当棒不切割磁力线时,棒中不产生电动势.(2)当θ→0时,由于sin sin sin lnln(1)A A A A x L L L x x x θθθ+=+→,所以02AIvLx μεπ→,这就是棒垂直割磁力线时所产生电动势.16.6 如图,有一弯成θ角的金属架COD 放在磁场中,磁感应强度B 的方向垂直于金属架COD 所在平面,一导体杆MN 垂直于OD 边,并在金属架上以恒定速度v 向右滑动,v 与MN 垂直,设t = 0时,x = 0,求下列两情形,框架内的感应电动势εi .(1)磁场分布均匀,且B 不随时间改变; (2)非均匀的交变磁场B = Kx cos ωt . [解答](1)经过时间t ,导体杆前进的距离为 x = vt , 杆的有效长度为 l = x tan θ = v (tan θ)t , 图16.2 O图16.6动生电动势为 εi = Blv = Bv 2(tan θ)t .(2)导体杆扫过的三角形的面积为S = xl /2 = x 2tan θ/2 = v 2t 2tan θ/2,通过该面的磁通量为3tan cos 2kx BS t θΦω== 33tan cos 2kv t t θω=感应电动势为d d i tΦε=-323tan (3cos sin )2kv t t t t θωωω=--, 即:32tan (sin 3cos )2i kv t t t t θεωωω=-.16.10 长为b ,宽为a 的矩形线圈ABCD 与无限长直截流导线共面,且线圈的长边平行于长直导线,线圈以速度v 向右平动,t 时刻基AD 边距离长直导线为x ;且长直导线中的电流按I = I 0cos ωt 规律随时间变化,如图所示.求回路中的电动势ε. [解答]电流I 在r 处产生的磁感应强度为02IB rμπ=, 穿过面积元d S = b d r 的磁通量为0d d d 2IbB S r rμΦπ==, 穿过矩形线圈ABCD 的磁通量为001d ln()22x a xIb Ib x a r r x μμΦππ++==⎰,回路中的电动势为d d t Φε=-0d 11d [ln()()]2d d b x a I xI x t x a x tμπ+=-+-+00cos [ln()sin ]2()I b x a av t t x x x a μωωωπ+=++. 显然,第一项是由于磁场变化产生的感生电动势,第二项是由于线圈运动产生的动生电动势.*16.11 如图,一个矩形的金属线框,边长分别为a 和b (b 足够长).金属线框的质量为m ,自感系数为L ,忽略电阻.线框的长边与x 轴平行,它以速度v 0沿x 轴的方向从磁场外进入磁感应强度为B 0的均匀磁场中,B 0的方向垂直矩形线框平面.求矩形线框在磁场中速度与时间的关系式v = v (t )和沿x 轴方向移动的距离与时间的关系式x = x (t ).[解答]由于b 边很长,所以线框只有右边在做切割磁力线的运动.当线框速度为v 时,产生的动生电动势为 ε = B 0av . 当线框中的电流为i 时,产生的自感电动势的大小为d d L iL tε=.根据奥姆定律得 ε + εL = iR ,由于不计电阻,所以有0d 0d iB av Lt+=. ① 右边所受的力为 F = iaB 0,根据牛顿第二定律得 0d d v iaB mt=, 微分得 22d d d d i vaB m t t=, ② 联立①和②式得微分方程 2202()d 0d aB v v t mL+=,这是简谐振动的微分方程,其通解为图16.10图16.11sin v A B =+. 当t = 0时,v = v 0,所以A = v 0.加速度a t = d v /dt )A B =-+, 当t = 0时,a t = 0,所以B = 0.速度方程为0v v =.由于v = d x /d t ,所以0d d x v t v t ==⎰⎰00v C =+.当t = 0时,x = 0,所以C = 0,所以位移方程为00x v aB =.16.13 两个共轴的导体圆筒称为电缆,其内、外半径分别为r 1和r 2,设电流由内筒流入,外筒流出,求长为l 的一段电缆的自感系数(提示:按定义L = NΦ/I ,本题中NΦ是图中阴影部分面积的磁通量).[解答]在内外半径之间,磁感应强度的大小为 B = μ0I /2πr ,其中r 是场点到轴线之间的距离,B 的方向是以轴线为中心的同心圆.在r 处取一长为l 的面积元d S = l d r ,通过面积元的磁通量为 d Φ = B d S ,总磁通量为 210021d ln 22r rI Il rl r r r μμΦππ==⎰, 电缆的自感系数为 021ln 2l r L Ir μΦπ==. [讨论]电缆单位长度的自感系数为 0201ln 2r L L l r μπ==.16.17 长直导线与矩形单匝线圈共面放置,导线与线圈的长边平行,矩形线圈的边长分别为a 、b ,它到直导线的距离为c (如图),当矩形线圈中通有电流I = I 0sin ωt 时,求直导线中的感应电动势.[解答]如果在直导线中通以稳恒电流I ,在距离为r 处产生的磁感应强度为B = μ0I /2πr .在矩形线圈中取一面积元d S = b d r ,通过线圈的磁通量为00d d ln22a c ScIb r Ib a cB S r cμμΦππ++===⎰⎰, 互感系数为 0ln2b a cM IcμΦπ+==. 当线圈中通以交变电流I = I 0sin ωt 时,直导线中的感应电动势大小为00d (ln )cos d 2b I a cMI t t cμεωωπ+==.图16.13b 图16.17。
大学物理作业本(上)(总52页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--大学物理作业本(上)姓名班级学号2江西财经大学电子学院2005年10月3质点动力学练习题(一)1.已知质点的运动方程为2t=,式中t以秒计,yx=y,3tx,以米计。
试求:(1)质点的轨道方程,并画出示意图;(2)质点在第2秒内的位移和平均速度;(3)质点在第2秒末的速度和加速度。
452.质点沿半径R=的圆作圆周运动,自A 沿顺时针方向经B 、C 到达D 点,如图示,所需时间为2秒。
试求:(1) 质点2秒内位移的量值和路程; (2) 质点2秒内的平均速率和平均速度的量值。
3.一小轿车作直线运动,刹车时速度为v 0,刹车后其加速度与速度成正比而反向,即a=-kv ,k 为已知常数。
试求:(1) 刹车后轿车的速度与时间的函数关系; (2) 刹车后轿车最多能行多远?A6练习题(二)1.一质点作匀角加速度圆周运动,β=β0,已知t=0,θ= θ0 , ω=ω0 ,求任一时刻t 的质点运动的角速度和角位移的大小。
2.一质点作圆周运动,设半径为R ,运动方程为2021bt t v s -=,其中S 为弧长,v 0为初速,b 为常数。
求:(1) 任一时刻t 质点的法向、切向和总加速度;(2) 当t 为何值时,质点的总加速度在数值上等于b ,这时质点已沿圆周运行了多少圈? (3) (4)3.一飞轮以速率n=1500转/分的转速转动,受到制动后均匀地减速,经t=50秒后静止。
试求:(1)角加速度β;(2)制动后t=25秒时飞轮的角速度,以及从制动开始到停转,飞轮的转数N;(3)设飞轮的半径R=1米,则t=25秒时飞轮边缘上一点的速度和加速度的大小。
质点动力学练习题(三)1、质量为M的物体放在静摩擦系数为μ的水平地面上;今对物体施一与水平方向成θ角的斜向上的拉力。
试求物体能在地面上运动的最小拉力。
教育文化论坛㊀2018年2期㊀ 教学教改收稿日期:2018-02-26基金项目:贵州省留学人员科技创新项目(2016-23)ꎻ贵州省社发公关项目(2013-3125)ꎻ贵州大学教改项目[2013]58号(2013-30)ꎮ作者简介:白光富(1983-)ꎬ男ꎬ贵州安顺人ꎬ高级实验师ꎬ博士ꎮ研究方向:基础物理教学工作和高速光纤通信系统和光子微波技术ꎮ物理实验教学中劈尖干涉的几个疑点问题白光富㊀江㊀阳㊀胡㊀林(贵州大学物理学院ꎬ贵州贵阳㊀550025)摘㊀要:㊀针对目前几本重要的大学物理教材中 劈尖干涉 部分的一些论述不便于学生理解的现状ꎬ本文研究了壁尖干涉问题ꎮ通过波列的方式详细分析了劈尖干涉中的各光速对干涉结果的影响ꎮ对劈尖的光程差公式进行了严格推导ꎬ讨论了劈尖倾角对光程的影响ꎬ阐明了传统教材光程差公式成立的条件ꎮ作者的教学实践表明ꎬ通过对劈尖干涉实际情况的讨论有助于学生消除常见疑问ꎬ对澄清教材中劈尖干涉中的条纹位置公式的前提和近似条件是非常有益的ꎮ为此ꎬ作者对劈尖干涉知识点的教学安排提出一些建议ꎬ供同行参考ꎮ关键词:㊀相干光ꎻ劈尖干涉ꎻ等厚干涉ꎻ等倾干涉中图分类号:O436.1㊀文献标识码:A㊀文章编号:1674-7615(2018)02-0082-04DOI:10.15958/j.cnki.jywhlt.2018.02.016㊀㊀劈尖干涉在大学物理教学中是一个非常重要的知识点ꎮ在理论方面ꎬ劈尖干涉是等厚干涉的一个重要例子ꎬ通过对劈尖干涉分析和讨论ꎬ有助于学生理解等厚干涉和等倾干涉的区别ꎻ有助于学生对光的波动性认识ꎮ在实验方面ꎬ等厚干涉实验是工科大学物理实验课的一个基本实验ꎬ学生通过该实验不仅可以加深对干涉现象的物理本质的理解ꎬ还能学到用劈尖干涉法测量微小长度的测量方法ꎬ了解与劈尖干涉相关的重要应用ꎮ然而ꎬ在目前国内使用比较广泛㊁影响比较大的几本教材中[1-4]ꎬ 劈尖干涉 部分的描述不是很详细ꎬ对于物理基础比较厚实的学生来讲ꎬ还能够理解ꎬ但是对于功底不是很好的学生却会带来不少的困惑ꎮ比如ꎬ在作者的教学过程中ꎬ学生常会向我提出以下问题:在劈尖中(空气劈尖)有多个界面发生反射ꎬ为什么只考虑其中两束? 垂直入射 指的是上表面还是下表面?从这些问题ꎬ可以反映出学生对劈尖模型的参数不了解ꎬ对模型的物理背景并不清楚ꎬ深层的原因是教材中对劈尖的几何尺寸没有量化[1]ꎬ对公式成立条件没有详细介绍ꎬ没有具体的公式推导过程[1ꎬ2]ꎮ本文试图对劈尖模型的相关参数与波长作对比ꎬ分析各光速对干涉结果的影响ꎻ对其光程差公式进行推导ꎬ详细阐明传统教材光程差公式成立的条件ꎬ帮助学生准确理解等厚干涉原理ꎮ结合本人的教学经验ꎬ对该知识点在教学上的组织提出了自己见解ꎬ供同行们参考ꎮ㊀㊀一㊁劈尖模型(一)劈尖描述图1(a)劈尖示意图ꎬ(b)空气劈尖ꎮ白光富㊀江㊀阳㊀胡㊀林:物理实验教学中劈尖干涉的几个疑点问题㊀ 教学教改如图1(a)是一个放在折射率为n1的介质中的劈尖形状的透明介质薄膜(折射率为n2)ꎬ简称劈尖ꎮ在多本教材中使用的模型是通过两块玻璃构造的空气劈尖ꎬ然而ꎬ有的教材对此没有相应的直观的图片ꎬ文字描述也不是很清楚ꎬ这给学生初步了解劈尖结构带来一定的困难[1]ꎮ正确的描述如图1(b)所示ꎬ两平板玻璃的一端相接触ꎬ另一端通过一微小物体支撑产生一定的空隙ꎬ两平板玻璃之间形成一劈尖形的空气薄层ꎮ参考多所光学实验室的情况(贵州大学ꎬ重庆大学ꎬ北京交通大学)ꎬ玻璃板的厚度一般大于2mm以上ꎬ支撑物的厚度(高度)为0.1mm以下ꎬ玻璃块的长度为10cm以上ꎮ(二)时间相干性对干涉条件的限制图2㊀时间相干性(a)光程差大于波列长度ꎻ(b)光程差小于波列长度ꎮ在实验中一般使用钠灯作为光源ꎮ钠灯的发光机理是通过钠原子能级跃迁辐射光波ꎬ由于辐射有一定的随机性和时隙ꎬ宏观上看到的光束是由一序列的微观的波列构成ꎬ每个波列具有一定的长度ꎬ钠灯的波列长度在0.5mm左右ꎬ其它普通光源的波列长度为几个微米[5-6]ꎮ如果相干光的光程差大于波列长度所对应的光程ꎬ那么同一波列通过分振幅法分裂的两路子波列ꎬ经不同路径传输后ꎬ就不会在相遇(如图2所示)ꎬ也就更不可能发生干涉现象了ꎮ在图3中ꎬ有一束光照射到劈尖上ꎬ理论上讲ꎬ在四个界面均会发生反射和折射现象ꎮ现在考虑四束光是否会发生相干叠加的问题ꎬ根据叠加原理ꎬ可以分别考虑任意一对光束的叠加问题ꎮ对于A㊁B两束光ꎬ它们的光程差已经大于波列的长度ꎬ不能发生干涉和形成稳定的条纹ꎻ同理ꎬA与CꎬC与D也不满足时间相干性的要求ꎮ由于劈尖厚度是从0逐渐增大ꎬ只有B㊁C支路的光在劈尖厚度小于波列长度时满足时间相干性的要求ꎬ因此ꎬ我们只需要分析这两束光干涉的明暗纹条件ꎮ当然ꎬ还需要说明的是ꎬ以上不满足时间相干性要求的几个支路的光ꎬ由于不会发生相干叠加ꎬ将使形成的明暗纹的背景光增强ꎮ图3㊀竖直入射光照射劈尖时在四个界面的反射情况㊀㊀二㊁劈尖干涉公式推导图4㊀劈尖中反射光干涉示意图由上面的分析可知ꎬ只需要考虑B㊁C的光路的干涉情况ꎬ因此ꎬ劈尖的界面可以简化为两个界面ꎮ如图4所示ꎬ劈尖空气层有一个很小的夹角q ꎬ当单色平行光(黄光)投射到厚度不均匀的透明薄膜(空气)上时ꎬ在薄膜界面上能观察到等厚干涉条纹ꎮ由于薄膜上下表面不平行ꎬ因而从上下表面反射的光支路B和光支路C也不平行ꎮ现行大学物理教㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀教育文化论坛㊀2018年㊀第2期JiaoYuWenHuaLunTan㊀ 教学教改材均未对反射光B和反射光C的光程差进行严格推导[1-4]ꎮ有的教材简单说明: 若薄膜很薄ꎬ且两个平面表面的夹角很小ꎬ则反射光B和反射光C的光程差可近似用厚度均匀薄膜光程差公式来代替 [1]ꎬ但是ꎬ这会给很多学生带来理解上的困难ꎬq 到底小到多少也不甚明确ꎮ下面推导劈尖倾角为q 时劈尖上下两表面的反射光束间的光程差:δ=n2(AB+BC)-n1AD+λ2(1)其中ꎬn1和n2分别为空气和玻璃的折射率ꎬλ2为附加光程差ꎮ设劈尖上表面入射角为iᶄꎬ折射角为γꎬ劈尖下表面入射角为iꎬ入射位置的劈尖厚度为dꎮ由反射定律和图中的几何关系容易得到如下关系:iᶄ=θ+γ(2)AG=dtg(iᶄ)(3)由(3)式可得HE=AE-2dtg(iᶄ)(4)CE=[AE-2dtg(iᶄ)]/tg(iᶄ)(5)将CE=AR带入(5)式可以求出ꎬAE=2dtg(iᶄ)1-tg(θ)tg(iᶄ)(6)将(6)式带入(5)可得CE=2dtg(θ)tg(iᶄ)1-tg(θ)tg(iᶄ)(7)AD=ACsin(i)=AEsin(i)cos(θ)=2dtg(iᶄ)sin(i)cos(θ)[1-tg(θ)tg(i)](8)AB=dcos(iᶄ)(9)BC=dcos(iᶄ)+2dtg(θ)tg(iᶄ)cos(iᶄ)[1-tg(θ)tg(iᶄ)(10)由(1)㊁(8)㊁(9)㊁(10)式可得δ=2n2d(1cos(iᶄ)+tg(θ)tg(iᶄ)cos(iᶄ)[1-tg(θ)tg(iᶄ)-2n1dtg(iᶄ)sin(iᶄ)cos(θ)[1-tg(θ)tg(iᶄ)+γ2(11)上式说明光程差与劈尖的倾角有关ꎮ为了验证上式的正确性ꎬ令θ=0ꎬ结合(2)式ꎬ并应用折射定律nisin(i)=n2sin(γ)ꎬ(11)式可写为:δ=2n2dcos(iᶄ)-2n2dtg(iᶄ)sin(iᶄ)+γ2=2n2dcos(γ)+γ2(12)上式即为教材[1]中厚度均匀的情形ꎮ当光线垂直入射时ꎬ可以得到δ=2n2d+γ2(13)上式即为一般教材中描述明暗纹条件的公式ꎮ㊀㊀三㊁教学建议劈尖干涉在大学物理教学中是一个非常重要的知识点ꎮ学生掌握该知识点在理论方面和实验方面均有重要的意义:通过对劈尖干涉分析和讨论ꎬ有助于学生理解等厚干涉和等倾干涉的区别ꎬ加强对光的波动性认识ꎬ同时还能学到用劈尖干涉法测量微小长度的测量方法ꎬ了解与劈尖干涉相关的重要应用ꎮ然而从前面的讨论可以看出ꎬ现在的教材中对该知识点介绍不够详细ꎬ这给学生预习或自学造成成了很大的障碍ꎮ结合作者几年的大学物理教学的体会ꎬ对于基础处于中等水平的学生来说ꎬ在教材中将本文讨论的劈尖模型ꎬ劈尖参数以及干涉中明暗纹条件的推导过程写入教材中是很有必要的ꎮ在课堂教学上ꎬ需要结合劈尖参数ꎬ重点分析时间相干性对干涉的影响ꎬ这有利于学生对波列和光的波动性的认识ꎮ同时ꎬ需要讨论劈尖倾角对干涉条纹的影响ꎬ通过公式的严格推导ꎬ能够培养学生严密的逻辑思维能力ꎮ如果以上问题都分析清楚了ꎬ现在教材中光程差公式表示的明暗纹条件就很容易理解了ꎬ学生就更容易掌握劈尖干涉的相关内容ꎮ㊀㊀四㊁总㊀结针对目前几本重要的大学物理教材中 劈尖干涉 部分的一些论述不便于学生理解的现状ꎬ本文研究了壁尖干涉问题ꎬ对劈尖干涉模型做了详细的分析ꎻ对其光程差公式进行了严格推导ꎬ阐明了传统教材光程差公式成立的条件ꎮ作者的教学实践表明ꎬ通过以上对劈尖干涉实际情况的讨论有助于学生消除常见疑问ꎬ对澄清教材中劈尖干涉中的条纹位置公式的前提和近似条件是非常有益的ꎮ白光富㊀江㊀阳㊀胡㊀林:物理实验教学中劈尖干涉的几个疑点问题㊀ 教学教改参考文献:[1]㊀马文蔚.物理学下[M].北京:高等教育出版社ꎬ2006.[2]㊀屠庆铭.大学物理[M].北京:高等教育出版社ꎬ2006.[3]㊀程守洙ꎬ江之永.普通物理学第三册[M].北京:人民教育出版社ꎬ1982.[4]㊀古明ꎬ李衡芝.物理学(第三册)[M].北京:化学工业出版社ꎬ1985.[5]㊀莫文玲ꎬ盛嘉茂.简明大学物理[M].北京:北京大学出版社ꎬ2005.[6]㊀姚启钧.光学教程[M].北京:人民教育出版社ꎬ1981.(责任编辑:蒲应秋)SomeDoubtfulProblemsofWedgeInterferenceinPhysicsExperimentTeachingBAIGuang ̄fuꎬJIANGYangꎬHULin(SchoolofPhysicsatGuizhouUniversityꎬGuiyangꎬ550025)Abstract:㊀Thispaperstudiestheproblemofwedgeinterferenceagainstthecurrentsituationofthestudents unableunderstandingsomeexplanationsinthe wedgeinterference partinseveralimportantcollegephysicstextbooksꎬandgivesadetailedanalysisoftheinfluencescausedbydifferentrayvelocitiesinthewedgeinterference.InthispaperꎬastrictderivationoftheopticalpathdifferenceformulaisgivenꎬtheinfluenceofwedgeAngleonopticalpathisdiscussedꎬandtheconditionsfortheestablishmentofop ̄ticalpathdifferenceformulaoftraditionalteachingmaterialsareexpounded.Theauthor steachingprac ̄ticeshowsthatthediscussionofthewedgeinterferencewiththeactualsituationhelpsstudentseliminatecommonquestionsꎬverybeneficialtoclarifyingthepremiseoffringeformulaandapproximateconditioninvolvedinwedgeinterferenceintheteachingmaterials.Onthebasisofthisthepresentauthorputsfor ̄wardsomesuggestionsforthearrangementofteachingsomeknowledgeofwedgeinterference.Keywords:㊀coherentlightꎻwedgeinterferenceꎻequalthicknessinterferenceꎻequalinclinationinterfer ̄ence。
第一章 质点运动学一、简答题1、路程是标量,位移是矢量;路程表示质点实际运动轨迹的长度,而位移表示始点指向终点的直线距离。
2、为描述物体的运动而选取的标准物叫参考系。
由于参考系的选取是任意的,选择不同的参考系,对于同一物体运动情况的描述是不同的。
讨论物体的运动情况时,必须指明是对什么参考系而言的。
地面附近的物体的运动通常取地面为参考系。
3、()()()t z t y t x r 222r ++==()()()k t zj t y i t x v ++= ()()()k t z j t y i t x a ++= 4、平均加速度 tv v a ∆-=12 ,瞬时加速度 ()()dt v d t v v a t t lim t 120 =∆-=→∆ 5、瞬时性、相对性和矢量性。
这是因为描述任何质点运动需要选取参照系,而且运动的快慢和方向往往是随时间变化的。
6、t t n n e a e a a +=,其中dt t v d a t t v a t n )(,)()(2 ==ρ。
方向角tn a a arctan=α 7、牵连相对绝对U V +=V8、质点是一个理想化的模型,它是实际物体在一定条件下的科学抽象。
条件:只要物体的形状和大小在所研究的问题中属于无关因素或次要因素,物体就能被看作质点。
9、该说法是错误的。
022222v xl x l dt dl dt dx v dt dx x dt dl lx h l x ===⇒=→+=是随时间逐渐变大的. 10、平均速度是总位移除以总时间,而平均速率是总路径长度除以总时间。
只有当质点的运动轨迹是直线时二者大小相等。
二、选择题1、D2、D3、B4、B5、D6、C7、B8、C9、D 10、C 11、A 12、D 13、B 14、D 15、D 16、A 17、B 18、D 19、D 20、D 21、D 22、C三、填空题1、 s t 2=。
2、 0 和ω2R 。
3、 5.1 s m ,j i 6+s m 。
4、28.4s m ,24.230s m 。
5、 微分求导 , 积分 。
6、t S ∆,t v ∆02。
7、 圆周 , 匀速率圆周 。
8、 6.28 m , 8.04 m/s 。
9、392+=y x , j i 64+ s m 。
10、u v -。
11、838941812-+=x x y ; ()t t 2342++=。
12、 (1) )/(5s m ;(2) )/(17s m 。
13、2/10s m r =α, 22400-⋅=s m r ω。
14、 15、t A v ωωcos =。
tv dv dt t dt dv t a v t 11110122-=⇒=⇒==⎰⎰t t x dx dt tt dt dx v x t ln )11(1111-=⇒=-⇒-==⎰⎰16、2021kt v +;30061kt t v x x ++=。
17、 18、i R 2;R π。
四、计算题1、(1) 8137941812-+=x x y (2))m (j t t i )t (j y i x r ⎪⎭⎫⎝⎛-+++=+=4321532 (3))(5.4312m j i r r r+=-=∆(4) ()t t 2342++= (5))(12s m j dtv d a == 2、 ()2021kt t a t v += 3206121)(kt t a t x += 4、 m s t R 25)2(==οθ45202516arctan arctan )2(2=⨯===n t a a s t 5、)1(Bt e B A v --=。
)]1(1[Bt e Bt B A y ---=。
7、(1) cm 72s =∆质点运动的路程:(2) cm s 5418218=+⨯=∆8、(1) 240222)(R bt v b a a a n t -+=+=。
(2) 当bv t 0=。
(3)Rbv R S n ππ4220==。
,463x x v +=9、(1)2021kt ct v v ++=, 32006121kt ct t v x x +++=。
(2)kt e v v 0=, ).1(00-+=kt e kv x x 。
(3) i 当0>k ,)(t k t k t k t k Be Ae k v Be Ae x ---=+=代入初始条件得:k v x B k v x A 22220000-=+=ii 当0<k ,))sin()cos(()cos()sin(t k B t k A k v t k B t k A x ----=-+-=代入初始条件得: 0x B k v A =-=第二、三章牛顿力学一、简答题1、驾驶员与前排乘客要系好安全带;市区内限速行驶;保持车距;车内座椅靠背上方乘客头部位置设置头枕等。
(只要正确即可)2、原来前面的车速度较慢(或处于静止状态),当发生“追尾”时,车突然加速,坐在座椅上的人由于惯性,保持原来的慢速运动(或静止)状态,头会突然后仰,这时较软的头枕会保护头和颈部不被撞伤。
3、任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,直到其它物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止。
这个定律说明了物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势。
阐明了惯性和力的概念。
4、物体在受到合外力的作用会产生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小正比于合外力的大小与物体的惯性质量成反比。
这个定律定量地描述了力作用的效果,定量地量度了物体的惯性大小。
5、(1) 作用力和反作用力是没有主次、先后之分。
它们是作用在同一条直线上,大小相等,方向相反。
(2)它们同时产生、同时消失。
(3)这一对力是作用在不同物体上,不可能抵消。
(4)作用力和反作用力必须是同一性质的力。
(5)作用力和反作用力与参照系无关。
6、(1) 牛顿运动定律仅适用于惯性参考系。
(2) 牛顿运动定律仅适用于物体速度比光速低得多的情况,不适用于接近光速的高速运动物体。
(3) 牛顿运动定律一般仅适用于宏观物体。
7、牛顿定律一般用来解决两类问题:一类是已知力求运动;另一类是已知运动求力。
其中的关键是正确分析物体的受力情况,8、(1) 在力学中最常见的有三种力,即重力、弹性力和摩擦力。
(2) 由于重力来源于地球对物体的引力,因此地球表面附近的一切物体,不论是处于静止或运动状态,都要受到重力的作用。
(3) 弹性力产生在直接接触的物体之间,并以物体的形变为先决条件。
(4) 两个彼此接触而相互挤压的物体之间,当存在着相对运动或相对运动趋势时,在两个物体之间就存在着相互作用的摩擦力。
9、不正确。
正确答案是两物体同时落地。
因为加速度相同。
10、电梯下落的加速度等于重力加速度即可;电梯加速上升时。
11、因为决定车是否前进的力,是车所受的合力,即马拉车的力-地面对车的阻力,当此合力大于零时,车就前进了,与车拉马的力(作用在马上)无关。
12、保守力是做功只与物体运动的始末位置有关、而与实际路径无关的力;根据保守力作功的特点可引入势能的概念。
13、保守力是做功只与物体运动的始末位置有关,而与实际路径无关的力,可引入相应的势能;非保守力和外力做功与实际路径有关,不能引入相应的势能。
14、无论是动能还是势能都是物体或系统运动状态的函数,而功是与物体在外力作用下位置移动的过程相联系的,因此功是一个过程量;功是能量变化的一种量度,能量是物体所具有的做功本领,功和能是既有密切联系,又有区别的两个物理量。
15、动量定理常应用于碰撞问题 1221d m m tF F t t -==⎰v v在p ∆一定时,t ∆越大,则F越小,海绵增加了缓冲时间,因此t ∆较大,那么鸡蛋受到的平均作用力也会越小,不容易碰碎。
16、因为这个过程是一个动量守恒的过程,人从大船跳上岸获得的速度大,因此从大船上容易跳上岸。
17、不一定相同。
因为动量是矢量,速度大小相同,但不一定速度的方向也一定相同。
18、一对内力是作用力与反作用力,但由于相互有作用力的两个质点的位移大小以及位移与力的夹角一般不同,因此一对内力所作功之和不一定为零,如一对摩擦内力的功代数和一般不为零。
19、系统的总动量不变,但系统内任一物体的动量是可变的;当系统所受外力不为零,但与系统的内力相比较,外力远小于内力,可近似地认为系统总动量守恒;如果系统所受外力的矢量和不为零,但合外力在某个坐标轴上的分矢量为零,那么在该坐标轴上的分动量守恒;动量守恒定律是物理学最普遍、最基本的定律之一。
20、无意义,因为势能是属于系统的,势能是由于系统内各物体间具有保守力作用而产生的,因而它是属于系统的。
21、质心与重心是两个既有联系而又不同的概念。
质心的位置取决于质点系中质量的分布,与质点是否受重力的作用无关。
在质点系的范围不太大,可以认为质点系出于均匀的重力场中,质心与重心是重合的,但当质点系的范围很大时,质心与重心是不重合的。
如果离开了地球的引力范围,重心的概念就失去意义,而质心的概念依然有效,质心比重心意义更广泛。
二、选择题1、B2、C3、B4、B5、C6、C7、A8、D9、B 10、A 11、B 12、C 13、C 14、C 15、C 16、C 17、B 18、A 19、C 20、D 21、C 22、A 23、A 24、C 25、C 26、B三、填空题1、 g )sin cos (θθμ-。
2、 )11)((20x x m k v -=。
3、m LF v 0= 。
4、i A A A m k2- 。
5、2212212x x x x -+-。
6、___10J___,速度为 52m/s 。
7、 0.21 m ; 400J 。
8、 290 J (SI),E ∆= 290 J (SI)。
9、 140 N.S (SI), 24 m/s (SI)。
10、 -45J ; 75w 。
11、 ,动能增量为 0 。
12、 -0.207J 。
13、 其他形式 能量转化为 机械 能量。
14、 l sin g θ3。
四、计算题1、 N g m T 8.92==μN gm m F 4.299.36sin 9.36cos )(21=-+=︒︒μμ2、 j mv0-22t m kt m F v -=32062t m k t m F x -=m Fa =∴3、[]ky e kv g g kv 220)(1-+-=解得: gkv g k h 20ln 21+= 4、 Rt v R v v +=00μ得 5、 300020061)21(00kt t v x x dx dt kt v dx vdt dt dx v t x x t x x ++=⇒=+⇒=⇒=⎰⎰⎰⎰ )1(10000000--=⇒=⇒=⇒=--⎰⎰⎰⎰kt t x x kt t x x e v k x x dx dt e v dx vdt dt dx v . 6、 (1)t m kt v v e v v dt m k v dv vdv dt m k dt dv m v m k dt dv m f a -=⇒-=⇒=-⇒=-⇒==⎰⎰000 (2))1(0000000--=⇒=⇒=⇒=--⎰⎰⎰⎰m k t x x t m k t x x e v k m x x dx dt e v dx vdt dt dx v 8、 25.13s m a s t ==时:当2002.03.0)4.03.0(t t v dvdt t v t +=⇒=+⎰⎰所以:s m v s t 7.23==时:当由牛顿第二定律有:dxdv v x a =+=4.03.0因为 得:s m v x x v 54.06.02=⇒+=9、m l 8.0= 10、 196.0=μ(2) 703v 21v 2120201-=-=m m W J (3) 96.1v 21202==M W J2210B B k f v m E A -=∆=第四章 刚体的转动一、简答题:1、对刚体,由于刚体内各质点间相对位移始终为零,内力总是成对出现,每对内力大小相等,方向相反,在一直线上,故内力矩做功之和一定为零,故刚体绕定轴转动的动能的改变与内力矩无关。