计算物理学练习题及参考解答
- 格式:pdf
- 大小:708.78 KB
- 文档页数:12
第1章:绪论【1.2】设准确值为* 3.78694x =,*10y =,取它们的近似值分【1.1】按有效数字的定义,从两个方面说出1.0,1.00,1.000的不同含义【解】1.0,1.00,1.000的有效数字分别是两位,三位和四位;绝对误差限分别是0.05,0.005和0.0005别为123.7869, 3.780x x ==及129.9999, 10.1y y ==,试分析1212,,,x x y y 分别具有几位有效数字。
【解】*10.000040.00005x x -=<,1x 有5位有效数字;*20.006940.005x x -=>,2x 有2位有效数字;*10.000010.0005y y -=<,1y 有4位有效数字*2||0.10.5y y -=<,2y 有2位有效数字【1.3】(1)设p 的近似数有4位有效数字,求其相对误差限。
(2)用22/7和355/113作为 3.14159265p =L 的近似值,问它们各有几位有效数字?【解】(1)其绝对误差限是0.0005,则相对误差限为0.0005/3.1420.01591%r E ==(2)22/7 3.142857...=,有3位有效数字;355/113 3.14159292...=,有7位有效数字。
【1.4】试给出一种算法计算多项式32216180x a x a x a ++的函数值,使得运算次数尽可能少。
【解】24816328163281632012012,,,,x x x x x a x a x a x a x a x a x Þ++=++,总共8次乘法,两次加法【1.5】测量一木条长为542cm ,若其绝对误差不超过0.5cm ,问测量的相对误差是多少?【解】相对误差为0.5/5420.09%Î==【1.6】已知 2.71828e =L ,试问其近似值1232.7, 2.71, 2.718x x x ===各有几位有效数字?并给出他们的相对误差限。
初中物理计算专题归类参考答案一、计算题1、(1)电源电压为9 V;(2)电压表的示数为9 V。
2、(1)U1=1.7 V;(2)U2=1.3 V;(3)总电压U=3 V;(4)电源电压为3 V;3、解: R总=R1R2/(R1+R2)=6Ώ U=IR=1A×6Ώ=6VI1=U/R1=6V/10Ώ=0.6A I2=U/R2=6V/15Ώ=0.4A4、根据图示,当电源电压为U=4 V时,U1=1 V,U2=U-U1=3 V。
①当电源电压为12 V时,I=0.5 A。
=24 Ω所以R1+R2=24 Ω②解①②组成的方程组得R1=6 Ω R2=18 Ω。
5、6、(1)由P=UI得I=P1/U=30W/220V=0.14A ;(2)由P=U 2/R得R=U 2/P2=(220V)2/1200W=40.33Ω;(3)瓶内水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg ;瓶内水吸热Q=C m ( t - t0 ) =4.2×103kg/m3×2kg×(100℃-20℃) =6.72×105J 消耗的电能W=P2t=1200W×10×60s=7.2×105J热水瓶效率η=Q/W=6.72×105J/(7.2×105J)=93.3%.7、解、⑴S1、S2、S3合P在a如图⑵S1合S2、S3断P在a如图2⑶S1合S2、S3断P在中点如图3由于①当S1、S2、S3合P在a时,电路如图1所示为并联电路,电流表测量总电流,电压表测量电源两端的电压,所以:U=6V,I1=0.4A②当S1合S2、S3断P在a时,电路如图2所示为串联电路,电压表测量R ab两端的电压, 所以:U ab=4V,I2=0.1A由图2:由图3:∴当S1、S2、S3合,滑动变阻器连入电路的电阻最大时功率最小∴S1、S2、S3合P在a如图1所示电路的功率最小.8、9、(1)m水 = m1 - m瓶 = 0.4 - 0.1 = 0.3 千克∴ V瓶 =( m水/ρ水)= 0.3 kg/1.0×103kg/m3=3×10-4 m3(2)金属颗粒的质量:m金=0.8 kg-0.1 kg=0.7 kg(3)金属颗粒的等于它排开水的体积:V金=m//ρ/=0.2 kg/1.0×103kg/m3=2×10-4 m3 金属颗粒的密度:ρ金= m金/ V金==0.7 kg/2×10-4 m3=3.5×103kg/m310、5.8×103kg/m311、14m/s 500S12、80N13、32cm 3.5 kg14、(1)m杯=ρ水V杯=1×103千克/米3×10-3米3=1千克F=G=(m杯+m桌)g=10千克×9.8牛/千克=98牛(2)P=F/S=98牛/(4×4×10-4米2)=6.125×104帕(3)F′=G杯=m杯g=1千克3×9.8牛/千克=9.8牛P′=F′/S′=9.8牛/(24.5×10-4米2)=4×103帕15、(1)h A=18cm-8cm=10cm=0.1mp a=ρ水gh A=1.0×103×9.8×0.1=980(Pa)方向向下(2)水对容器底的压强:p=ρ水gh水=1.1×103×9.8×0.18=1764(Pa)水对容器底的压力:F=p水S容=1764×50×10-4=8.82(N)(3)容器对桌面的压力F′=G水+G容,由于容器质量忽略不计所以F′=G水=m水g=1×9.8=9.8(N)容器对桌面的压力p′=F′/S容=1960(Pa).16、9.25×104 Pa17、(1)由空心铜球悬浮在水中可知 V排=V球=17.8cm3根据阿基米德原理得:F浮=液g V排=1.0×103×10×17.8×10-6=0.178N由悬浮条件可知空心铜球的重力 G=F浮=0.178N(2)空心铜球的实心部分体积 V实===2×10-6m3=2cm3空心铜球中空心部分的体积 V空=V-V实=15.8cm318、1176焦耳; 588牛顿19、(1)由图可知,拉力F作用点移动距离S为车移动距离S车的3倍,即 S=3S车=3×4=12(m)拉力F做的总功 W总=FS=1×104×12=1.2×105 (J),(2)有用功W有=η×W总=80%×1.2×105=9.6×104(J)20、(1)小汽车对地面的压力:小汽车对地面的压强(2)汽车行驶100km 耗油(3)牵引力所做的功∵小汽车匀速行驶.∴小汽车受到的阻力.21、(1)1×104J(2)2.1×107J(3) 1.4×104s。
物理计算题(有答案)一、选择题(每题2分,共10分)1. 一辆汽车以60公里/小时的速度行驶,它行驶100公里需要多少时间?A. 1小时B. 2小时C. 3小时D. 4小时答案:A解析:时间 = 距离 / 速度 = 100公里 / 60公里/小时 = 1小时2. 一个物体从静止开始以2米/秒²的加速度运动,它在5秒内能走多远?A. 5米B. 10米C. 25米D. 50米答案:C解析:距离 = 初速度× 时间+ 1/2 × 加速度× 时间² = 0 × 5 + 1/2 × 2 × 5² = 25米3. 一个物体的质量是10千克,它受到的重力是多少?A. 10牛顿B. 100牛顿C. 1000牛顿D. 10000牛顿答案:B解析:重力 = 质量× 重力加速度 = 10千克× 9.8米/秒² = 98牛顿,四舍五入为100牛顿4. 一个物体以10米/秒的速度在水平面上滑行,摩擦力为2牛顿,它滑行的距离是多少?A. 5米B. 10米C. 20米D. 50米答案:C解析:距离 = 初始动能 / 摩擦力= 1/2 × 质量× 速度² /摩擦力= 1/2 × 10 × 10² / 2 = 50米5. 一个物体在地球表面上的重量是100牛顿,它在月球表面上的重量是多少?A. 100牛顿B. 50牛顿C. 16.7牛顿D. 10牛顿答案:C解析:月球的重力加速度是地球的1/6,所以重量 = 质量× 月球重力加速度 = 100牛顿× 1/6 = 16.7牛顿二、填空题(每题2分,共10分)1. 一个物体以20米/秒的速度在水平面上滑行,摩擦力为4牛顿,它滑行的距离是多少?答案:50米解析:距离 = 初始动能 / 摩擦力 = 1/2 × 质量× 速度² /摩擦力= 1/2 × 10 × 20² / 4 = 50米2. 一个物体从静止开始以3米/秒²的加速度运动,它在8秒内能走多远?答案:96米解析:距离 = 初速度× 时间+ 1/2 × 加速度× 时间² = 0× 8 + 1/2 × 3 × 8² = 96米3. 一个物体的质量是15千克,它受到的重力是多少?答案:147牛顿解析:重力 = 质量× 重力加速度 = 15千克× 9.8米/秒² = 147牛顿4. 一个物体以15米/秒的速度在水平面上滑行,摩擦力为3牛顿,它滑行的距离是多少?答案:37.5米解析:距离 = 初始动能 / 摩擦力= 1/2 × 质量× 速度² /摩擦力= 1/2 × 10 × 15² / 3 = 37.5米5. 一个物体在地球表面上的重量是120牛顿,它在月球表面上的重量是多少?答案:20牛顿解析:月球的重力加速度是地球的1/6,所以重量 = 质量× 月球重力加速度 = 120牛顿× 1/6 = 20牛顿三、计算题(每题10分,共30分)1. 一个物体从静止开始以2米/秒²的加速度运动,它在10秒内能走多远?答案:100米解析:距离 = 初速度× 时间+ 1/2 × 加速度× 时间² = 0× 10 + 1/2 × 2 × 10² = 100米2. 一个物体以10米/秒的速度在水平面上滑行,摩擦力为5牛顿,它滑行的距离是多少?答案:25米解析:距离 = 初始动能 / 摩擦力= 1/2 × 质量× 速度² /摩擦力= 1/2 × 10 × 10² / 5 = 25米3. 一个物体的质量是20千克,它受到的重力是多少?答案:196牛顿解析:重力 = 质量× 重力加速度 = 20千克× 9.8米/秒² = 196牛顿物理计算题(有答案)四、实验题(每题10分,共20分)1. 在一个简单的弹簧实验中,一个弹簧的劲度系数为10牛顿/米。
计算物理基础试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 在经典力学中,牛顿第二定律的表达式是什么?A. F = maB. F = mvC. F = m/aD. F = a/m答案:A2. 根据能量守恒定律,一个物体的动能和势能之和在没有外力作用下是:A. 增加的B. 减少的C. 不变的D. 无法确定答案:C3. 以下哪个选项是波动方程的基本特征?A. 波速B. 波长C. 频率D. 所有选项都是答案:D4. 在量子力学中,海森堡不确定性原理表明了什么?A. 粒子的位置和动量可以同时准确测量B. 粒子的位置和动量不能同时准确测量C. 粒子的能量和时间可以同时准确测量D. 粒子的能量和时间不能同时准确测量答案:B5. 根据麦克斯韦方程组,电磁波在真空中的传播速度是多少?A. cB. 2cC. c/2D. 10c答案:A二、填空题(每题2分,共10分)6. 一个物体在水平面上做匀速直线运动,其动力学方程为 F =__________。
答案:07. 根据热力学第一定律,系统吸收的热量Q与对外做功W之间的关系为ΔU = __________ + W。
答案:Q8. 一个波包的波函数可以表示为Ψ(x,t) = A * e^(i(kx - wt)),其中A是__________,k是__________,w是__________。
答案:振幅;波数;角频率9. 量子力学中的泡利不相容原理指出,一个原子中的两个电子不能具有完全相同的一组量子数,这些量子数包括:__________、__________、__________和__________。
答案:主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数10. 根据狭义相对论,长度的洛伦兹收缩公式为 L = L0 *__________。
答案:√(1 - v^2/c^2)三、简答题(每题10分,共30分)11. 简述牛顿运动定律的三个定律。
答案:牛顿第一定律(惯性定律)指出,一个物体若没有受到外力,将保持静止或匀速直线运动的状态。
高一物理计算试题及答案1. 题目:一辆汽车以20m/s的速度行驶,司机发现前方有障碍物后立即刹车,刹车时的加速度为-5m/s²。
求汽车从刹车到停止所需的时间。
答案:根据速度时间关系公式v = v₀ + at,其中v为最终速度,v₀为初始速度,a为加速度,t为时间。
已知v₀ = 20m/s,v = 0(因为汽车停止),a = -5m/s²。
代入公式得:0 = 20 - 5t,解得t = 4s。
所以汽车从刹车到停止所需的时间为4秒。
2. 题目:一个质量为2kg的物体从静止开始自由下落,忽略空气阻力,求物体下落2秒后的速度。
答案:根据自由落体运动的速度时间公式v = gt,其中g为重力加速度,取g = 9.8m/s²,t为时间。
已知t = 2s,代入公式得:v = 9.8 × 2 = 19.6m/s。
所以物体下落2秒后的速度为19.6m/s。
3. 题目:一个质量为5kg的物体在水平面上以10N的水平力作用下加速运动,求物体的加速度。
答案:根据牛顿第二定律F = ma,其中F为作用力,m为物体质量,a为加速度。
已知F = 10N,m = 5kg,代入公式得:a = F/m = 10/5 =2m/s²。
所以物体的加速度为2m/s²。
4. 题目:一列火车以30m/s的速度匀速行驶,司机发现前方有紧急情况,以2m/s²的加速度开始刹车。
求火车从开始刹车到停止所需的时间。
答案:根据速度时间关系公式v = v₀ + at,其中v为最终速度,v₀为初始速度,a为加速度,t为时间。
已知v₀ = 30m/s,v = 0(因为火车停止),a = -2m/s²。
代入公式得:0 = 30 - 2t,解得t = 15s。
所以火车从开始刹车到停止所需的时间为15秒。
5. 题目:一个质量为3kg的物体从高度为10m的平台上自由下落,求物体落地时的速度。
高一物理计算试题及答案一、单项选择题(每题3分,共30分)1. 一个物体以初速度v0从斜面顶端开始下滑,斜面与水平面的夹角为θ,若物体与斜面间的动摩擦因数为μ,求物体下滑的加速度大小。
()A. gsinθ + μgcosθB. gsinθ - μgcosθC. gcosθ + μgsinθD. gcosθ - μgsinθ答案:B2. 一个质量为m的物体在水平面上以速度v0开始运动,受到一个与运动方向相反的恒定阻力F,经过一段时间后停止运动,求物体运动的总路程。
()A. mv0/FB. mv0/2FD. mv0/2F答案:B3. 一个质量为m的物体从高度为h的平台上自由落下,忽略空气阻力,求物体落地时的速度。
()A. √(2gh)B. √(gh)C. 2ghD. 2√(gh)答案:A4. 一个质量为m的物体以速度v0撞击墙壁后以相同的速度反弹,求墙壁对物体的平均作用力。
()A. 0B. 2mv0/ΔtC. mv0/Δt答案:B5. 一个质量为m的物体在竖直方向上受到一个向上的拉力F,使得物体以加速度a匀加速上升,求拉力F的大小。
()A. F = mg + maB. F = mg - maC. F = ma - mgD. F = mg + ma答案:A6. 一个质量为m的物体从静止开始在水平面上以加速度a匀加速运动,经过时间t后,求物体的位移。
()A. 1/2at^2B. at^2C. 1/2atD. at答案:A7. 一个质量为m的物体在竖直方向上受到一个向上的拉力F,使得物体以加速度a匀加速上升,求物体受到的重力。
()A. F - maB. mgC. F + maD. mg - ma答案:B8. 一个质量为m的物体在水平面上以速度v0开始运动,受到一个与运动方向相反的恒定阻力F,经过一段时间后停止运动,求物体运动的时间。
()A. v0/FB. 2v0/FC. v0/2FD. 2v0/F答案:C9. 一个质量为m的物体从高度为h的平台上自由落下,忽略空气阻力,求物体落地时的动能。
物理计算题试题及答案一、计算题1. 一辆汽车以10m/s的速度行驶,司机在看到前方有障碍物后立即刹车,刹车时的加速度为-5m/s²。
求汽车从开始刹车到完全停止所需的时间。
答案:根据速度-时间公式 v = u + at,其中 v 为最终速度,u 为初始速度,a 为加速度,t 为时间。
汽车最终速度 v = 0,初始速度 u = 10m/s,加速度 a = -5m/s²。
代入公式得:0 = 10 - 5t,解得 t = 2s。
所以汽车从开始刹车到完全停止所需的时间是2秒。
2. 一个质量为2kg的物体从静止开始下落,受到的空气阻力与速度成正比,比例系数为0.1。
求物体下落10m时的速度。
答案:设物体下落时的速度为 v,空气阻力 f = kv,其中 k = 0.1。
根据牛顿第二定律 F = ma,其中 F 为合外力,m 为质量,a 为加速度。
物体下落时受到的重力 G = mg,其中 g 为重力加速度,取 g =9.8m/s²。
合外力 F = mg - kv。
加速度 a = F/m = g - kv/m。
将v = √(2gh) 代入 a = g - kv/m,得 a = 9.8 - 0.1v/2。
解得v = √(2 × 9.8 × 10) ≈ 10m/s。
所以物体下落10m时的速度约为10m/s。
3. 一个电容器的电容为4μF,与一个电阻并联后接在电压为12V的直流电源上。
求电容器充电后储存的电荷量。
答案:电容器储存的电荷量 Q 可以通过公式 Q = CV 计算,其中 C 为电容,V 为电压。
电容C = 4μF = 4 × 10^-6 F,电压 V = 12V。
代入公式得:Q = 4 × 10^-6 F × 12V = 4.8 × 10^-5 C。
所以电容器充电后储存的电荷量为4.8 × 10^-5 C。
计算物理基础试题及答案一、选择题1. 在计算物理中,下列哪个选项是用于描述量子态的?A. 波函数B. 概率密度C. 动量D. 能量答案:A2. 根据薛定谔方程,下列哪项是正确的?A. 时间依赖的薛定谔方程是量子力学的基本方程B. 薛定谔方程只适用于非相对论量子力学C. 薛定谔方程描述的是粒子的波动性质D. 所有选项都是正确的答案:D二、填空题3. 计算物理中,______是描述粒子在空间中分布的概率密度函数。
答案:波函数4. 在量子力学中,粒子的波函数通常用希腊字母______表示。
答案:ψ(psi)三、简答题5. 简述计算物理中蒙特卡洛方法的基本原理。
答案:蒙特卡洛方法是一种基于随机抽样的数值计算方法,它通过生成随机数来模拟物理系统的行为,从而获得系统的统计性质。
这种方法特别适合于处理多维积分和复杂系统的随机过程。
四、计算题6. 假设一个粒子的波函数为ψ(x) = A * e^(-ax),其中A是归一化常数,a是正实数。
求粒子在位置x=0处的概率密度。
答案:概率密度ρ(x) = |ψ(x)|^2 = |A * e^(-ax)|^2。
由于波函数需要归一化,即∫|ψ(x)|^2 dx = 1,我们可以通过计算积分来确定A 的值。
对于x=0,概率密度ρ(0) = |A|^2。
7. 给定一个一维量子势阱,其势能V(x)在区间[0, L]内为0,在区间外为无穷大。
求该势阱中粒子的基态能量。
答案:对于一个一维无限深势阱,基态能量可以通过求解薛定谔方程得到。
基态波函数是正弦函数,其能量为E_0 = (n^2 * π^2 * ħ^2) / (2 * m * L^2),其中n=1,m是粒子质量,ħ是约化普朗克常数。
因此,基态能量E_0 = (π^2 * ħ^2) / (2 * m * L^2)。
物理计算题20道标准答案1. 一辆汽车以60公里/小时的速度行驶,行驶了2小时。
请问这辆汽车行驶了多少公里?答:这辆汽车行驶了120公里。
计算方法为:速度(60公里/小时)乘以时间(2小时)。
2. 一根绳子长10米,被剪成两段,第一段是第二段的两倍长。
请问这两段绳子各有多长?答:第一段绳子长6米,第二段绳子长4米。
计算方法为:设第二段绳子长度为x米,则第一段绳子长度为2x米。
根据题目条件,2x + x = 10,解得x = 2,所以第一段绳子长度为2x = 4米,第二段绳子长度为x = 2米。
3. 一个球从10米高的地方自由落下,忽略空气阻力。
请问球落地时的速度是多少?答:球落地时的速度为14米/秒。
计算方法为:使用自由落体公式v = sqrt(2gh),其中g为重力加速度(约9.8米/秒²),h为高度(10米)。
4. 一个物体在水平面上以2米/秒的速度匀速直线运动,请问物体在3秒内移动了多少距离?答:物体在3秒内移动了6米。
计算方法为:速度(2米/秒)乘以时间(3秒)。
5. 一个物体在水平面上以2米/秒²的加速度匀加速直线运动,请问物体在5秒内移动了多少距离?答:物体在5秒内移动了25米。
计算方法为:使用匀加速直线运动公式s = ut + 1/2at²,其中u为初速度(0米/秒),a为加速度(2米/秒²),t为时间(5秒)。
6. 一个物体在水平面上以5米/秒的速度匀速直线运动,请问物体在2秒内移动了多少距离?答:物体在2秒内移动了10米。
计算方法为:速度(5米/秒)乘以时间(2秒)。
7. 一个物体在水平面上以3米/秒²的加速度匀加速直线运动,请问物体在4秒内移动了多少距离?答:物体在4秒内移动了24米。
计算方法为:使用匀加速直线运动公式s = ut + 1/2at²,其中u为初速度(0米/秒),a为加速度(3米/秒²),t为时间(4秒)。
高中物理基本运算练习题及讲解一、速度和加速度的计算练习题1:一辆汽车从静止开始加速,其加速度为4.5米每秒平方。
求汽车在5秒后的速度。
解答:速度 \( v \) 可以通过初速度 \( u \) 和加速度 \( a \) 以及时间\( t \) 来计算,公式为 \( v = u + at \)。
由于汽车从静止开始,所以 \( u = 0 \)。
将已知数值代入公式:\[ v = 0 + 4.5 \times 5 \]\[ v = 22.5 \text{ 米/秒} \]二、牛顿第二定律的应用练习题2:一个质量为5千克的物体,在水平面上受到一个20牛顿的力作用。
求物体的加速度。
解答:根据牛顿第二定律,力 \( F \) 等于质量 \( m \) 乘以加速度 \( a \),即 \( F = ma \)。
要求加速度,将公式变形为 \( a = F/m \):\[ a = \frac{20}{5} \]\[ a = 4 \text{ 米/秒}^2 \]三、动量守恒定律练习题3:两个质量分别为 \( m_1 \) 和 \( m_2 \) 的物体,以速度 \( v_1 \) 和 \( v_2 \) 相向而行,发生完全非弹性碰撞后粘在一起。
求碰撞后物体的共同速度 \( v \)。
解答:根据动量守恒定律,碰撞前后系统的总动量保持不变。
设碰撞后的速度为 \( v \),则有:\[ m_1v_1 - m_2v_2 = (m_1 + m_2)v \]解这个方程,可以得到:\[ v = \frac{m_1v_1 + m_2v_2}{m_1 + m_2} \]四、能量守恒定律练习题4:一个质量为3千克的物体从高度 \( h \) 处自由落体,假设空气阻力可以忽略不计。
求物体落地时的动能。
解答:物体从高度 \( h \) 处自由落体时,其势能 \( PE \) 可以表示为\( PE = mgh \)。
由于没有外力做功,势能将完全转化为动能 \( KE \)。