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基础物理学王少杰第二版第八章习题解答

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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 =, 故题图8-4(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,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 mpV 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 =⨯ 因为A AB B p V p V =，根据理想气体状态方程可知题图8-5题图8-7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。

求此过程中： （1）气体对外做的功； （2）气体内能的增量； (3) 气体吸收的热量．解：(1) 气体对外做的功等于线段AC 下所围的面积 (2) 由图看出 所以 内能增量0=∆E．(3)由热力学第一定律得8-9 2mol 氢气(视为理想气体)开始时处于标准状态，后经等温过程从外界吸取了400J 的热量达到末态．求末态的压强．(118.31J mol K R --=⋅⋅) 解：在等温过程中 0T ∆= 所以气体吸收的热量 得 即所以末态压强8-10为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外做功2 J ，必须传给气体多少热量？解：等压过程 内能增量双原子分子，5=i ，所以8-11一定量的刚性理想气体在标准状态下体积为231.010m ⨯，如题图8-11所示。

求在下列过程中气体吸收的热量：(1) 等温膨胀到体积为 232.010m ⨯；(2) 先等体冷却，再等压膨胀到(1)中所到达的终态． 解：(1) 如题图8-11，在A →B 的等温过程中,0T E ∆=， 所以将51 1.01310Pa p =⨯，231 1.010m V =⨯和232 2.010m V =⨯代入上式，得(2) A →C 等体和C →B 等压过程中，因为A 、B 两态温度相同，所以题图8-8题图8-11气体吸收的热量 又因为 所以8-12 将体积为431.010m -⨯、压强为51.0110Pa ⨯的氢气绝热压缩，使其体积变为532.010m -⨯ ，求压缩过程中气体所做的功.解 根据上述分析，设p 、V 分别为绝热过程中任一状态的压强和体积，则由γγpV V p =11得 氢气是双原子分子， 1.4γ=，所以氢气绝热压缩做功为8-13 质量为0.014kg 的氮气在标准状态下经下列过程压缩为原体积的一半： （1）等温过程； （2）等压过程； （3）绝热过程，试计算在这些过程中气体内能的改变，传递的热量和外界对气体所做的功.(设氮气为理想气体)解：（1） 等温过程（2）等压过程，由状态方程可得 (2) 绝热过程 由绝热方程 其中 代入 得所以内能的增量8-14有1 mol 刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为 atm ，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm ．试求： (1) 气体内能的增量；(2) 在该过程中气体所做的功； (3) 终态时，气体的分子数密度．解：(1)刚性多原子分子 =26,4/3i i i γ+== 所以由绝热方程得 气体内能的增量 (2) 外界对气体做功(3) 根据状态方程 p nkT =得8-15 氮气（视为理想气体）进行如题图8-15所示的ABCA 循环，状态A B C 、、的压强、体积的数值已在图上题图8-15注明，状态A 的温度为1000K ，求： （1）状态B 和C 的温度；(2) 各分过程气体所吸收的热量、所做的功和内能的增量； (3) 循环效率。

解：（1）由CA 等体过程得 由BC 等压过程得（2）利用状态方程mpV RT M=得由CA 等体过程得 由BC 等压过程得 由AB 过程得（3）循环效率8-16 如题图8-16所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED是任意过程，组成一个循环。

若图中EDCE 包围的面积为70J ，EABE 包围的面积为30J ，CEA 过程中系统放热100J ，求BED 过程中系统吸收的热量。

解：正循环EDCE 包围的面积为70J ，表示系统对外作正功70J ；EABE 的面积为30J ，因题图8-16中表示为逆循环，故系统对外作负功，所以整个循环过程系统对外做功为设CEA 过程中吸热1Q ，BED 过程中吸热2Q ，对整个循环过程0E ∆=，由热力学第一定律 所以所以BED 过程中系统从外界吸收140 J.8-17以氢气(视为刚性分子理想气体)为工作物质进行卡诺循环，如果在绝热膨胀时末态的压强2p 是初态压强1p 的一半，求循环的效率． 解：根据卡诺循环的效率 由绝热方程 得因为氢气为双原子分子，40.1=γ，又因为2112p p =得 所以循环的效率122V V =，8-18 0.32 kg 的氧气做如题图8-18所示的ABCDA 循环，K 3001=T ，K 2002=T ，求循环效率.解 AB 为等温膨胀过程，吸收的热量为CD 为等温压缩过程，放出的热量为 BC 为等体降温过程，放出的热量为题图8-16题图8-18DA 为等体升温过程，吸收的热量为 由此得到该循环的效率为8-19理想气体做如题图8-19所示的循环过程，试证：该气体循环效率为1D AC BT T T T ηγ-=--证明：(),0BC V C B CD mQ C T T Q M=-= 8-20一热机在1000K 和300K 的两热源之间工作，如果： （1）高温热源提高到1100K ； （2）使低温热源降到200K ，求理论上热机效率增加多少？为了提高热机效率，哪一种方案更好？ 解：原来热机效率为（1） 高温热源提高，热机效率为 所以热机效率增加了（2） 低温热源降低，热机效率为 所以热机效率增加了计算结果表明，理论上说来，降低低温热源温度可以获得更高的热机效率。

而实际上，所用低温热源往往是周围的空气或流水，要降低它们的温度是困难的，所以，以提高高温热源的温度来获得更高的热机效率是更为有效的途径。

8-21题图8-21所示为1mol 单原子理想气体所经历的循环过程，其中，AB 为等温过程，BC 为等压过程，CA 为等体过程，已知3.00 6.00A B V V ==L ，L ，求此循环的效率。

解：AB 为等温过程，设A B T T T ==，则由BC 为等压过程得AB 为等温过程 BC 为等压过程 CA 为等体过程 循环的效率8-22 气体做卡诺循环，高温热源温度为1400K T =，低温热源的温度2280K T =，设11atm p =,232312110m ,210m ,V V --=⨯=⨯求：（1）气体从高温热源吸收的热量1Q ； （2）循环的净功W 。

解：（1）由状态方程111p V mR T M=得 题图8-19题图8-21（2）热机的效率2211110.3Q TQ T η=-=-= 循环的净功为8-23 理想气体准静态卡诺循环，当热源温度为100°C，冷却器温度为0°C 时，做净功为800J ，今若维持冷却器温度不变，提高热源的温度，使净功增加为31.610J ⨯，并设两个循环都工作于相同的两条绝热线之间，求： （1）热源的温度是多少？ （2）效率增大到多少？ 解：（1）第一个卡诺循环 解吸热为 则放热为设提高热源的温度为1T '，由第二个卡诺循环 同理解出放热为因为两个卡诺循环过程放热相同 22Q Q '= 解出热源的温度为 （2）效率增大到8-24 在夏季，假定室外温度恒定为37℃，启动空调使室内温度始终保持在25℃.如果每天有84.5110J ⨯的热量通过热传导等方式自室外流入室内，则空调一天耗电多少？ (设该空调制冷机的制冷系数为同条件下的卡诺制冷机制冷系数的60％) 解 根据上述分析，空调的制冷系数为 在室内温度恒定时，有2Q Q '=.由212Q Q Q ε=-可得空调运行一天所耗电功为8-25 31.010-⨯ kg 氦气做真空自由膨胀，膨胀后的体积是原来体积的2倍，求熵的增量。

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物理第八章 运动和力(讲义及答案)含答案

物理第八章 运动和力(讲义及答案)含答案

物理第八章运动和力(讲义及答案)含答案一、选择题1．如图所示，大小为8N的恒力F作用在物体A上，使A做加速直线运动。

B处于静止状态，弹簧测力计的示数为4N，则水平面对A的摩擦力大小可能是（）A．3N B．4N C．5N D．6N2．如图甲所示，水平地面上的一个物体受到水平推力F的作用，物体的速度v与时间t的关系如图乙所示。

下列说法中正确的是（）A．0~2s，推力小于摩擦力B．2~4s，物体做匀速运动C．4~6s，推力等于摩擦力D．0~6s，推力的大小始终不变3．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一重为G=50N的金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间变化的图像如图乙所示，则（）A．0~t1时间内小球处于平衡状态B．t1~t2时间内小球的速度越来越大C．t2时刻小球处于静止状态D．t3时刻小球处于非平衡状态4．如图甲所示，相同的两物块A、B 叠放在粗糙程度相同的水平地面上，在20N的水平推力F1的作用下一起做匀速直线运动，此时物块B所受的摩擦力为f1，若将A、B物块按图乙所示紧靠放在水平桌面上，用水平力F2推A，使它们一起做匀速直线运动，则（）A．f1=0N，F2=20N B．f1=10N，F2=20NC．f1=20N，F2=40N D．f1=10N，F2=40N5．下列关于生活中几个事例的说法，正确的是A．一辆汽车在平衡力的作用下，一定做匀速直线运动B．若跳高运动员竖直向下蹬地的力大于他的重力，运动员就能从地上跳起来C．鸡蛋掉到地面上破裂，是因为地面对蛋壳的作用力大于蛋壳对地面的作用力D．一袋重500N的米放在地面上，用300N的力竖直向上提它，这袋米受到的合力为200N 6．在“探究二力平衡条件”的实验中，将系于轻质小卡片两对角的细线分别斜跨过左右吸在黑板上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，如图所示．此时作用在卡片上的两个力大小相等、方向相反．若要证明：“两个力平衡的必要条件之一是必须作用在同一条直线上”，则下列实验操作正确的是A．手扶卡片，在右侧加挂一个钩码，松手B．手扶卡片，使其竖直向下移动一些，松手C．手扶卡片，绕其中心在竖直平面旋转90°，松手D．手扶卡片，将右侧滑轮竖直向下移动至与左侧滑轮在同一水平线上，松手7．利比亚当地时间2011年3月19日18时45分起，法国、美国、英国等国家开始对利比亚实施代号为“奥德赛黎明”的军事打击．从一架沿水平方向匀速飞行的飞机上先后落下三颗炸弹，在不计空气阻力的条件下，在炸弹未落地之前，站在地面上的人看到飞机和三颗炸弹的运动情况是A．B．C．D．8．如图所示，吊在天花板下面的电灯处于静止状态，如果吊线突然断开的同时，所受外力全部消失，则电灯将（）A．竖直向下匀速运动B．竖直向下加速运动C．保持原来静止状态D．竖直向上匀速运动9．第24届冬奥会将于2022年在北京—张家口举办．如图所示，当运动员穿着滑雪板在水平雪地上进行滑行训练时，下列说法中正确的是（）A．以滑雪板为参照物，运动员是运动的B．穿滑雪板是为了减小对雪地的压力C．雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力是相互作用力D．滑雪板受到的重力和雪地对滑雪板的支持力是一对平衡力10．在教室里悬挂着的电灯正处于静止状态，假如它受到的力突然全部消失，将悬挂电灯的绳索剪断后它将（）A．匀速下落B．匀速上升C．保持静止D．无法判断11．如图所示，一个小孩沿水平方向用力推一个静止在水平地面上的箱子，但箱子仍保持静止，则（）A．小孩对箱子的推力大于车受到的阻力B．小孩对箱子的推力等于车受到的阻力C．小孩对箱子的推力小于车受到的阻力D．小孩对箱子的推力与箱子受到的阻力的大小关系不能确定12．下列情景中，处于平衡状态的是（）A．绕地球匀速运行的卫星B．加速追赶猎物的猎豹C．下落的苹果D．匀速下降的跳伞运动员二、填空题13．装满沙子的车子总重为400N，在150N的水平推力作用下做匀速直线运动，此时车子受到地面的摩擦力是_____N；当推力增大到170N时，车子受到地面的摩擦力是_______N。

新编基础物理学上册1-2单元课后答案

新编基础物理学上册1-2单元课后答案

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。

基础物理学第二版习题解答

基础物理学第二版习题解答

习题二2-1．两质量分别为m 和M ()M m ≠的物体并排放在光滑的水平桌面上，现有一水平力F 作用在物体m 上，使两物体一起向右运动，如题图2-1所示，求两物体间的相互作用力。

若水平力F 作用在M 上，使两物体一起向左运动，则两物体间相互作用力的大小是否发生变化？解：以m 、M 整体为研究对象， 有()F m M a =+…①以m 为研究对象，如解图2-1（a ），有Mm F F ma -=…②由①、②两式，得相互作用力大小若F 作用在M 上，以m 为研究对象，如题图2-1（b ）有Mm F ma =…………③由①、③两式，得相互作用力大小Mm mFF m M=+ 发生变化。

2-2. 在一条跨过轻滑轮的细绳的两端各系一物体，两物体的质量分别为M 1和M 2 ，在M 2上再放一质量为m 的小物体，如题图2-2所示，若M 1=M 2=4m ，求m 和M 2之间的相互作用力，若M 1=5m ，M 2=3m ，则m 与M 2之间的作用力是否发生变化？解： 受力图如解图2-2，分别以M 1、M 2和m 为研究对象，有 111T M g M a -= 又 12T T =，则2M m F =1122M mgM M m++当124M M m ==时 当125,3M m M m ==时2109M m mgF =，发生变化。

2-3.质量为M 的气球以加速度a v匀加速上升，突然一只质量为m 的小鸟飞到气球上，并停留在气球上。

若气球仍能向上加速，求气球的加速度减少了多少？解：设f r为空气对气球的浮力，取向上为正。

分别由解图2-3（a ）、(b)可得 由此解得题图2-2题图2-1解图2-1解图2-2解图2-32-4．如题图2-4所示，人的质量为60kg，底板的质量为40kg。

人若想站在底板上静止不动，则必须以多大的力拉住绳子？解：设底板和人的质量分别为M，m，以向上为正方向，受力图如解图2-4（a）、(b)所示，分别以底板、人为研究对象，则有3'0T F mg+-=F为人对底板的压力，'F为底板对人的弹力。

《大学物理学》第二版上册习题解答

《大学物理学》第二版上册习题解答

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 xt =，()y y t =，在计算质点的速度和加速度时，有人先求出r =drv 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末的平均加速度；(3)s 3末的瞬时加速度。

解：(1) 最初s 2内的位移为为：(2)(0)000(/)x x x m s ∆=-=-=最初s 2内的平均速度为： 00(/)2ave x v m s t ∆===∆ t 时刻的瞬时速度为：()44dx v t tdt ==-s 2末的瞬时速度为：(2)4424/v m s =-⨯=-(2) s 1末到s 3末的平均加速度为：2(3)(1)804/22ave v v v a m s t ∆---====-∆(3) s 3末的瞬时加速度为：2(44)4(/)dv d t a m s dt dt -===-。