普通物理学程守洙第五版 答案

第2章运动的守恒量和守恒定律一、选择题1．物体在恒力F的作用下作直线运动，在Δt1时间内速度由0增加到υ，在Δt2时间内速度由υ增加到2υ，设在Δt1时间内做的功是A1，冲量是I1，在Δt2时间内做的功是A2，冲量是I2。

则（）。

A．A1＝A2，I1＞I2B．A1＝A2，I1＜I2C．A1＜A2，I1＝I2D．A1＞A2，I1＝I2【答案】C【解析】由题可知所以A1＜A2所以2．关于机械能守恒条件和动量守恒条件有以下几种说法，其中正确的是（）。

A．不受力作用的系统，其动量和机械能必然守恒B．所受合外力为零、内力都是保守力的系统，其机械能必然守恒C．不受外力，而内力都是保守力的系统，其动量和机械能必然同时守恒D．外力对一个系统做的功为零，则该系统的机械能和动量必然同时守恒【答案】C3．一轻弹簧，竖直固定于水平桌面上，如图2-1。

弹簧正上方离桌面高度为h的P点的一小球以初速度υ0竖直落下，小球与弹簧碰撞后又跳回P点时，速度大小仍为υ0，以小球为系统，则小球从P点下落到又跳回P点的整个运动过程中，系统的（）。

图2-1A．动能不守恒，动量不守恒B．动能守恒，动量不守恒C．机械能不守恒，动量守恒D．机械能守恒，动量守恒【答案】A4．宇宙飞船关闭发动机返回地球的过程，可以认为是仅在地球万有引力作用下运动。

若用m表示飞船质量，M表示地球质量，G表示引力常量，则飞船从距地球中心r1处下降到r2处的过程中，动能的增量为（）。

A．B．C．D．【答案】C5．质量为m的物体，从距地球中心距离为R处自由下落，且R比地球半径大得多。

若不计空气阻力，则其落到地球表面时的速度为：（）。

A．B．C．D．（式中g是重力加速度）【答案】C6．对质点系有以下几种说法：①质点系总动量的改变与内力无关；②质点系总动能的改变与内力无关；③质点系机械能的改变与保守内力无关；④质点系总势能的改变与保守内力无关。

在上述说法中（）。

A．只有①是正确的B．①和③是正确的C．①和④是正确的D．②和③是正确的【答案】B二、填空题1．质量为m＝0.5kg的质点在xOy平面内运动，其运动方程为x＝5t，y＝0.5t2（SI），从t＝2s到t＝4s这段时间内，外力对质点做的功为______。

十万种考研考证电子书、题库视频学习平台圣才电子书 第6章热力学基础一、选择题1．一定量的理想气体，分别进行如图6-1所示的两个卡诺循环abcda 和a′b′c′d′a′，若在PV 图上这两个循环曲线所围面积相等，则可以由此得知这两个循环（）。

图6-1A．效率相等B．由高温热源处吸收的热量相等C．由低温热源处放出的热量相等D．在每次循环中对外作的净功相等【答案】D【解析】循环曲线所围面积就是循环过程做的净功。

2．如图6-2所示，和为两条等温线。

若ab 为一绝热压缩过程，则理想气体由状态c 经cb 过程被压缩到b 状态，在该过程中气体的热容C 为（）。

A．C＞0B．C＜0十万种考研考证电子书、题库视频学习平台圣才电子书 C．C＝0D．不能确定图6-2【答案】B3．关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法，正确的是（）.（1）可逆过程一定是准静态过程；（2）准静态过程一定是可逆过程；（3）对不可逆过程，一定找不到另一过程使系统和外界同时复原；（4）非静态过程一定是不可逆过程。

A．（1），（2），（3）B．（2），（3），（4）C．（1），（3），（4）D．（1），（2），（3），（4）【答案】C4．图6-3示四个循环过程中，从理论上看能够实现的循环过程是图（）。

图6-3【答案】（a）二、填空题1．一台理想热机按卡诺循环工作，每一个循环做功，高温热源温度T1＝100℃，低温热源温度T2＝0℃，则该热机的效率为______，热机每一循环从热源吸收的热量为______J，每一循环向低温处排出的热量是______J。

【答案】0.268；2.73×105；2.008×105【解析】由卡诺循环的效率公式，有热机每一个循环从热源吸收的热量为每一个循环向低温热源排出热量是2．质量为1kg的氧气，其温度由300K升高到350K。

若温度升高是在下列三种不同情况下发生的：（1）体积不变；（2）压强不变；（3）绝热。

第5章气体动理论一、选择题1．两种不同的理想气体，若它们的最概然速率相等，则它们的（）。

A．平均速率相等，方均根速率相等B．平均速率相等，方均根速率不相等C．平均速率不相等，方均根速率相等D．平均速率不相等，方均根速率不相等【答案】A【解析】因为平均速率、方均根速率与最概然速率一样，都与成正比，成反比。

2．范德瓦耳斯方程中（）。

A．实际测得的压强是，体积是VB．实际测得的压强是p，体积是VC．实际测得的压强是p，V是1mol范氏气体的体积D．实际测得的压强是；1mol范氏气体的体积是（V－b）【答案】C3．1mol单原子分子理想气体从状态A变为状态B，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B两态的压强、体积和温度都知道，则可以求出（）。

A．气体所做的功B．气体内能的变化C．气体传给外界的热量D．气体的质量【答案】B【解析】单原子分子的自由度i＝3，摩尔数ν＝1，内能是状态量，只取决于状态（温度）；内能的变化只与始末状态有关，与是什么气体，经历什么变化过程无关。

4．按照经典的能均分定理，由刚性双原子分子组成的理想气体的定体摩尔热容量是理想气体常数R的（）。

A．1倍B．1.5倍C．2倍D．2.5倍【答案】D【解析】刚性双原子分子的自由度是i＝5，其定体摩尔热容量。

5．质量为m，摩尔质量为M的理想气体，经历了一个等压过程，温度增量为ΔT，则内能增量为（）。

A．B．C．D．【答案】B二、填空题1．在平衡态下，已知理想气体分子的麦克斯韦速率分布函数为f（υ）、分子质量为m、最概然速率为υp，试说明下列各式的物理意义：（1）表示______；（2）表示______。

【答案】（1）分布在0～∞速率区间的分子数占总分子数的百分比；（2）分子平动动能的平均值。

2．某种刚性双原子分子理想气体，处于温度为T的平衡态，则其分子的平均平动动能为______，平均转动动能为______，平均总能量为______，lmol气体的内能为______。

第8章恒定电流的磁场8-1已知导线中的电流按I=t2－0.5t＋6的规律随时间t变化，式中电流和时间的单位分别为A和s.计算在t=1到t=3的时间内通过导线截面的电荷量.解：根据题意，积分可得通过导线截面的电荷量：.8-2在一个特制的阴极射线管中，测得其射线电流为60μA，求每10s有多少个电子打击在管子的荧屏上.解：由，可得：，即每10秒有个电子打到荧幕上.8-3一铜棒的横截面积为20×80mm2，长为2.0m，两端的电势差为50mV.已知铜的电导率γ=5.7×107S/m.求：（1）它的电阻；（2）电流；（3）电流密度；（4）棒内的电场强度.解：（1）根据电阻定义式，可得铜棒的电阻为：.（2）根据欧姆定律，有电流：.（3）铜棒内，电流密度的大小为：.（4）铜棒内，电场强度的大小为：.8-4一电路如图8-1所示，其中B 点接地，R 1=10.0Ω，R 2=2.5Ω，R 3=3.O Ω，R 4=1.0Ω，求：（1）通过每个电阻的电流；（2）每个电池的端电压；（3）A、D 两点间的电势差；（4）B、C 两点间的电势差；（5）A、B、C、D 各点的电势.图8-1解：（1）由图8-1可知1R ，2R 电阻并联，则并联总电阻：干路中电流：因此，，.（2）每个电池的端电压分别为：，.（3）A、D两点间的电势差为：.（4）B、C两点间的电势差为：.（5）A、B、C、D各点的电势分别为：，，.8-5在地球北半球的某区域，磁感应强度的大小为4×10-5T，方向与铅直线成60°角.求：（1）穿过面积为1m2的水平平面的磁通量；（2）穿过面积为1m2的竖直平面的磁通量的最大值和最小值.解：（1）由题意可知，穿过1m2水平平面的磁通量为：.（2）由=可知：BSθcos当时，；当时，.8-6设一均匀磁场沿Ox轴正方向，其磁感应强度值B=1Wb/m2.求在下列情况下，穿过面积为2m2的平面的磁通量：（1）平面与yz面平行；（2）平面xz面平行；（3）平面与Oy轴平行且与Ox轴成45°角.解：根据题意，如图8-2所示。

第4章　相对论基础4.1　复习笔记一、狭义相对论原理及运动学1．基本原理电磁理论发展的过程中曾认为光传播介质是绝对静止的参考系“以太”。

爱因斯坦在前人实验的基础上提出了狭义相对论的两条基本原理。

（1）相对性原理物理定律在一切惯性参考系中都具有相同的数学表达形式，即所有惯性系对于描述物理现象都是等价的。

（2）光速不变原理在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中，所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。

相对性原理说明了所有物理定律（除引力外）在不同惯性系间的联系，包括力学定律和电磁定律在内；光速不变原理以光速测量实验为基础，直接否定了伽利略变换，建立了新的坐标变换公式，即洛伦兹变换。

2．洛伦兹变换狭义相对论有相对运动的惯性系间的坐标变换，称为洛伦兹变换。

下面用两个做相对运动的惯性系为例来说明。

图4-1 洛伦兹坐标变换如图4-1所示，坐标系K'(O'x'y'z')已速度v 相对于坐标系K(Oxyz )作匀速直线运动，三对坐标轴分别平行，v 沿Ox 轴正方向，并设Ox 轴与Ox’轴重合，且当t'=t=0时O'与O 点重合。

设P 为被观察的某一事件，在K 系中的观察者看来，它是在t 时刻发生在（x,y,z ）处的，而在K'系中的观察者看来，它却是在t'时刻发生在（x',y',z'）处的。

这样的同一事件在不同时空坐标之间所遵从的洛伦兹变换为其中v 是两个参考系相对运动速度的大小，且v≤c。

当v<<c 时，式中的分母近似为1，洛伦兹变换就转化为伽利略变换，这正说明洛伦兹变换是对高速运动与低速运动都成立的变换，它包括了伽利略变换。

因此，相对论并没有把经典力学推翻，而只是揭示了它的局限性。

3．狭义相对论的时空观在经典力学中，相对于一个惯性系来说，在不同地点、同时发生的两个事件，相对于另一个与之相对运动的惯性系来说，也是同时发生的。

第9章电磁感应电磁场理论9-1如图9-1所示，通过回路的磁感应线与线圈平面垂直，且指向图面，设磁通量依如下关系变化：φ=6t2+7t+1式中φ的单位为mWb，t的单位为s.求t=2时，回路中的感生电动势的量值和方向.图9-1解：由题意可知，回路中的感生电动势为：当时，电动势为：，方向为逆时针方向（即与设定的回路绕行t s2方向相反）.9-2在两平行导线的平面内，有一矩形线圈，如图9-2所示.如导线中电流，随时间变化，试计算线圈中的感生电动势.图9-2解：根据题意建立坐标系，取坐标轴Ox，如图9-3所示.图9-3两电流在x处的磁感应强度大小为：，方向垂直纸面向里.取顺时针为回路的绕行方向，通过面元dS=l1dx的磁通量为：通过矩形线圈的磁通量为：矩形线圈中的感生电动势为：.9-3如图9-4所示，具有相同轴线的两个导线回路，小的回路在大的回路上面距离y 处，y远大于回路的半径R，因此当大回路中有电流，按图示方向流过时，小回路所围面积πr2之内的磁场几乎是均匀的.现假定y以匀速v=dy/dt而变化.（1）试确定穿过小回路的磁通量φ和y之间的关系；（2）当y=NR时（N为整数），小回路内产生的感生电动势；（3）若v＞0，确定小回路内感应电流的方向.图9-4解：（1）根据导电线圈轴线上的磁感应强度分布，可得大回路在小回路处产生的磁感应强度：.由题意知，因此在距离大线圈平面y处的磁场可近似为均匀磁场，其次感应强度，则穿过小回路中的磁通量和y之间的关系为：.（2）小回路内产生的感生电动势为：.（3）由榜次定律可判定，当从上向下看时小回路的感应电流为逆时针方向.9-4PM和MN两段导线，其长均为10cm，在M处相接成30°角，若使导线在均匀磁场中以速度v=15m/s运动，方向如图9-5所示，磁场方向垂直纸面向内，磁感应强度为B=25×10-2T，问P、N两端之间的电势差为多少?哪一端电势高?图9-5解：由题意可知，P、N两端之间产生的动生电动势为：即运动导线上P端的电势高，N端电势低.9-5一均匀磁场与矩形导体回路面法线单位矢量e n间的夹角为θ=π/3（如图9-6），已知磁感应强度B随时间线性增加，即B=kt（k＞0），回路的MN边长为l，以速度V向右运动，设t=0时，MN边在x=0处.求任意时刻回路中感应电动势的大小和方向.图9-6解：如图9-6所示，回路的面法线e n表明，回路的绕行方向为逆时针，则回路中感应电动势为：.又由题意知：则回路中感应电动势：方向由M指向N，即沿顺时针方向.9-6如图9-7所示，一长直导线通有电流，I=0.5A，在与其相距d=5.0cm处放有一矩形线圈，共1000匝.线圈以速度v=3.0m/s沿垂直于长导线的方向向右运动时，线圈中的动生电动势是多少?（设线圈长l=4.0cm，宽b=2.0cm.）图9-7解：由题意可知，线圈中的动生电动势为：.9-7如图9-8所示，导线MN在导线架上以速度V向右滑动.已知导线MN的长为50cm，V=4.0m/s，R=0.20Ω，磁感应强度B=0.50T，方向垂直于回路平面.试求：（1）MN运动时所产生的动生电动势；（2）电阻R上所消耗的功率；（3）磁场作用在MN上的力.图9-8解：（1）导线上产生的电动势为：.（2）电阻R上所消耗的功率为：.（3）由安培定理，可得回路中电流：导线MN上的安培力：，方向向左.9-8如图9-9所示，PQ和MN为两根金属棒，各长1m，电阻都是R=4Ω，放置在均匀磁场中，已知B=2T，方向垂直纸面向里.当两根金属棒在导轨上分别以v1=4m/s 和v2=2m/s的速度向左运动时，忽略导轨的电阻，试求：（1）两棒中动生电动势的大小和方向，并在图上标出；（2）金属棒两端的电势差；（3）两金属棒中点O1和O2之间的电势差.。

第8章恒定电流的磁场一、选择题1．在某均匀磁场中放置有两个平面线圈，其面积，通有电流，它们所受的最大磁力矩之比为（）。

A．1B．2C．4D．【答案】C【解析】由M＝BIS得所以故2．一个半径为r的圆线圈置于均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，线圈电阻为R。

当线圈转过30°时，以下各量中，与线圈转动快慢无关的量是（）。

A．线圈中的感应电动势B．线圈中的感应电流C．通过线圈的感应电荷量D．线圈回路上的感应电场【答案】C3．半径为a1的载流圆形线圈与边长为a2的方形载流线圈通有相同的电流，如图8-1所示，若两线圈中心O1和O2的磁感强度大小相同，则半径与边长之比a1:a2为（）。

图8-1A．1:1B．C．D．【答案】D4．两个相距不太远的平面圆线圈，一线圈的轴线恰好通过另一线圈的圆心。

怎样放置可使其互感系数近似为零（）。

A．两线圈的轴线相互平行B．两线圈的轴线相互垂直C．两线圈的轴线成45°角D．两线圈的轴线成30°角【答案】B5．无限长空心圆柱导体的内、外半径分别为a和b，电流在导体截面上均匀分布，则在空间各处的大小与场点到圆柱中心轴线的距离r的关系，定性地分析如图（）。

A．B．C．D．【答案】B二、填空题1．载有恒定电流I的长直导线旁有一半圆环导线cd，半圆环半径为b，环面与直导线垂直，且半圆环两端点连线的延长线与直导线相交，如图8-2所示。

当半圆环以速度υ沿平行于直导线的方向平移时，半圆环上的感应电动势的大小是______。

图8-2【答案】2．如图8-3所示，一条无限长载流直导线载有电流I，在一处弯成半径为R的圆弧。

这圆弧的中心O点的磁感强度B的大小为______，方向为______。

图8-3【答案】；3．一等腰直角三角形ACD，直角边长为a，线圈维持恒定电流I，放在磁感应强度为的均匀磁场中，线圈平面与磁场方向平行，如图8-4。

如果AC边固定，D点绕AC边向纸面外旋转π/2，则磁力所做的功为______；如果CD边固定，A点绕CD边向纸面外旋转则磁力所做的功为______；如果AD边固定，C点绕AD边向纸面外旋转则磁力所做的功为______。

第三部分章节题库说明：本部分严格按照程守洙主编的《普通物理学》（第5版）教材内容进行编写，每一章都精心挑选经典常见考题，并予以详细解答。

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第1章力和运动一、选择题1．一辆汽车从静止出发，在平直公路上加速行进的过程中，如果发动机的功率一定，阻力大小不变，下列说法正确的是（）。

A．汽车的加速度是不变的B．汽车的加速度不断减小C．汽车的加速度与它的速度成正比D．汽车的加速度与它的速度成反比【答案】B【解析】根据公式P＝F·υ，由于给出了发动机的功率一定，速度υ变大，则F必须减小，而牵引力F减去阻力f即为汽车产生加速度的力，即F－f＝m a，f不变，a减小。

2．如图1-1所示，一轻绳跨过一个定滑轮，两端各系一质量分别为m1和m2的重物，且，滑轮质量及一切摩擦均不计，此时重物的加速度的大小为a。

今用一竖直向下的恒力F＝m1g代替质量为m1的重物，质量为m2的重物的加速度为a＇，则（）。

A．a＇＝aB．a＇＞aC．a＇＜aD．不能确定图1-1【答案】B3．一质点从静止出发，绕半径为R的圆周做匀变速圆周运动，角加速度为β，当该质点走完一周回到出发点时，所经历的时间为（）。

【答案】B【解析】对匀变速圆周运动，其公式与匀加速直线运动相似，根据题意，又因质点从静止出发，，则，而质点走完一周回到出发点时，θ＝2π，所以，可以解出。

4．下列表述中正确的是（）。

A．质点作圆周运动时，加速度一定与速度垂直B．物体作直线运动时，法向加速度必为零C．轨道最弯处法向加速度最大D．某时刻的速率为零，切向加速度必为零【答案】B【解析】，只有质点是匀速率圆周运动时，加速度a才与圆周的切向，即速度的方向垂直，故A错误；当物体作直线运动时，只可能有沿直线方向的加速度，因为如果加速度方向偏离直线，就会有垂直于直线的加速度分量，则会形成曲线运动，故B正确；法向加速度，而最弯处只是R最小，还与υ有关，并不能确定其最小，故C错误；某时刻的速率为零，法向加速度为零，但切向加速度不一定为零，故D错误。