福州大学11级大学物理学规范练习答案06

大学物理学练习册参考答案单元一 质点运动学四、学生练习 (一）选择题1.B2.C3.B4.B5.B (二）填空题1. 0 02.2192x y -=， j i ρρ114+， j i ρρ82-3.16vi j =-+v v v ;14a i j =-+v vv;4. 020211V kt V -；5、16Rt 2 4 6 112M h h h =-v v（三）计算题1 解答（1）质点在第1s 末的位置为：x (1) = 6×12 - 2×13 = 4(m)．在第2s 末的位置为：x (2) = 6×22 - 2×23 = 8(m)． 在第2s 内的位移大小为：Δx = x (2) – x (1) = 4(m)，经过的时间为Δt = 1s ，所以平均速度大小为：v =Δx /Δt = 4(m·s -1)．（2）质点的瞬时速度大小为：v (t ) = d x /d t = 12t - 6t 2，因此v (1) = 12×1 - 6×12 = 6(m·s -1)，v (2) = 12×2 - 6×22 = 0质点在第2s 内的路程等于其位移的大小，即Δs = Δx = 4m ．（3）质点的瞬时加速度大小为：a (t ) = d v /d t = 12 - 12t ，因此1s 末的瞬时加速度为：a (1) = 12 - 12×1 = 0，第2s 内的平均加速度为：a = [v (2) - v (1)]/Δt = [0 – 6]/1 = -6(m·s -2)．2.解答 1）由t y t x ππ6sin 86cos 5==消去t 得轨迹方程：1642522=+y x 2）tdt dy v t dtdx v y x ππππ6cos 486sin 30==-==当t=5得；πππππ4830cos 48030sin 30===-=y x v vt dt dv a t dtdv a y y xx ππππ6sin 2886cos 18022-==-==当t=5 030sin 28818030cos 180222=-==-=-=πππππdt dv a a yy x 3．解答：1）()t t dt t dt d t tvv 204240+=+==⎰⎰⎰则：t t )2(42++=2）()t t t dt t t dt d ttr )312(2)2(4322++=++==⎰⎰⎰t t t )312()22(32+++=4． [证明]（1）分离变量得2d d vk t v=-， 故020d d v tv vk t v =-⎰⎰， 可得：011kt v v =+． （2）公式可化为001v v v kt=+，由于v = d x/d t ，所以：00001d d d(1)1(1)v x t v kt v kt k v kt ==+++ 积分00001d d(1)(1)x tx v kt k v kt =++⎰⎰．因此 01ln(1)x v kt k=+． 证毕．5．解答（1）角速度为ω = d θ/d t = 12t 2 = 48(rad·s -1)，法向加速度为 a n = rω2 = 230.4(m·s -2)； 角加速度为 β = d ω/d t = 24t = 48(rad·s -2)， 切向加速度为 a t = rβ = 4.8(m·s -2)． （2）总加速度为a = (a t 2 + a n 2)1/2，当a t = a /2时，有4a t 2 = a t 2 + a n 2，即n a a =由此得2r r ω=22(12)24t =解得36t =．所以3242(13)t θ=+=+=3.154(rad)．（3）当a t = a n 时，可得rβ = rω2， 即： 24t = (12t 2)2，解得 ： t = (1/6)1/3 = 0.55(s)．6．解答：当s 2=t 时，4.022.0=⨯==t βω 1s rad -⋅ 则16.04.04.0=⨯==ωR v 1s m -⋅064.0)4.0(4.022=⨯==ωR a n 2s m -⋅08.02.04.0=⨯==βτR a 2s m -⋅22222s m 102.0)08.0()064.0(-⋅=+=+=τa a a n单元二 牛顿运动定律（一）选择题 1.A 2.C 3.C 4.C 5 A 6.C （二）填空题 1. 022x F t COS F X ++-=ωωω2.略3. )13(35-4. 50N 1m/s5.21m m t f +∆ )()(212122221m m m t m t m t m f +∆+∆+∆6. 0 18J 17J 7J7. mr k rk （三）计算题1.解答：θμθcos )sin (f f mg =- ； θμθμsin cos +=mgf0cos sin =+=θμθθd df； 0tan =θ ； 037=θ θsin hl ==037sin 5.12. 解答；dtdvmkv F mg =--分离变量积分得 0ln(1)v tktm mdvmg F kvktmg F dt v e mg F kv mg F m k-----=??----蝌 3解答：烧断前 2221211();a L L a L w w =+=烧断后，弹簧瞬间的力不变，所以2a 不变。

第八章 气体动理论习题解答8-1 设想太阳是由氢原子组成的理想气体，其密度可当成是均匀的。

若此理想气体的压强为1.35×1014 Pa 。

试估计太阳的温度。

（已知氢原子的质量m = 1.67×10-27kg ，太阳半径R = 6.96×108 m ，太阳质量M = 1.99×1030kg ）解：mR MVm M mn 3π)3/4(===ρK 1015.1)3/4(73⨯===Mkm R nk p T π8-2 目前已可获得1.013×10-10 Pa 的高真空，在此压强下温度为27℃的1cm 3体积内有多少个气体分子？解：3462310/cm 1045.2103001038.110013.1⨯=⨯⨯⨯⨯===---V kT p nV N 8-3 容积V ＝1 m 3的容器内混有N 1＝1.0×1023个氢气分子和N 2＝4.0×1023个氧气分子，混合气体的温度为 400 K ，求： （1） 气体分子的平动动能总和；（2）混合气体的压强。

解：（1）J 1014.41054001038.123)(233232321⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=+=-∑N N kT tε（2）Pa kT n p i323231076.21054001038.1⨯=⨯⨯⨯⨯==-∑8-4 储有1mol 氧气、容积为1 m 3的容器以v =10 m/s 的速率运动。

设容器突然停止，其中氧气的80%的机械运动动能转化为气体分子热运动动能。

问气体的温度及压强各升高多少？（将氧气分子视为刚性分子）解：1mol 氧气的质量kg 10323-⨯=M ，5=i 由题意得T R Mv ∆=⋅ν25%80212K 102.62-⨯=∆⇒TT R V p RT pV ∆=⋅∆⇒=νν pa 52.0102.631.82=⨯⨯=∆=∆∴-VTR p 8-5 一个具有活塞的容器中盛有一定量的氧气，压强为1 atm 。

【关键字】大学第11章电磁感应11.１基本要求１理解电动势的概念。

２掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，能熟练地应用它们来计算感应电动势的大小，判别感应电动势的方向。

３理解动生电动势的概念及规律，会计算一些简单问题中的动生电动势。

４理解感生电场、感生电动势的概念及规律，会计算一些简单问题中的感生电动势。

５理解自感现象和自感系数的定义及物理意义，会计算简单回路中的自感系数。

６理解互感现象和互感系数的定义及物理意义，能计算简单导体回路间的互感系数。

７理解磁能（磁场能量）和磁能密度的概念，能计算一些简单情况下的磁场能量。

８了解位移电流的概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。

11.２基本概念１电动势ε：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所作的功，即２动生电动势：仅由导体或导体回路在磁场中的运动而产生的感应电动势。

３感生电场：变化的磁场在其周围所激发的电场。

与静电场不同，感生电场的电场线是闭合的，所以感生电场也称有旋电场。

４感生电动势：仅由磁场变化而产生的感应电动势。

５自感：有使回路保持原有电流不变的性质，是回路本身的“电磁惯性”的量度。

自感系数：６自感电动势：当通过回路的电流发生变化时，在自身回路中所产生的感应电动势。

７互感系数：８互感电动势：当线圈２的电流发生变化时，在线圈１中所产生的感应电动势。

９磁场能量：贮存在磁场中的能量。

自感贮存磁能：磁能密度：单位体积中贮存的磁场能量１０位移电流：，位移电流并不表示有真实的电荷在空间移动。

但是，位移电流的量纲和在激发磁场方面的作用与传导电流是一致的。

１１位移电流密度：11.３基本规律１电磁感应的基本定律：描述电磁感应现象的基本规律有两条。

（１）楞次定律：感生电流的磁场所产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的改变。

楞次定律是判断感应电流方向的普适定则。

（２）法拉第电磁感应定律：不论什么原因使通过回路的磁通量（或磁链）发生变化，回路中均有感应电动势产生，其大小与通过该回路的磁通量（或磁链）随时间的变化成正比，即２动生电动势：，若,则表示电动势方向由;若,则表示电动势方向３感生电动势：（对于导体回路）（对于一段导体）４自感电动势：５互感电动势：６麦克斯韦方程组== -11.４ 学习指导学习法拉第电磁感应定律要注意，公式中的电动势是整个回路的电动势，式中负号是楞次定律的要求，用以判断电动势的方向。

福州大学2012～2013学年第一学期期末考试卷（A）今将一电量为+Q 的带电粒子从内球面处由静止释放，则该粒子到达外球面时的动能=___________________。

5 一个半径为R 的接地导体球，原来不带电。

今将一点电荷q 放在球外距球心距离为r 的地方，则导体球上的感应电荷总量=________，导体球内部的电场强度=___________。

6静电场对闭合回路的积分（环流）=_______________。

7 如图所示，边长为a 的正三角形导线中通有电流I ，则图中P 处的磁感应强度的大小为_________________，方向_________________。

8 如图所示，一半径为R ，通有电流I 的圆形回路，位于Oxy 平面内，圆心为O 。

一带正电荷为q 的粒子，以速度v沿z 轴向上运动，当带正电荷的粒子恰好通过O 点时，作用于圆形回路上的磁力的大小为_____________，作用在带电粒子上的磁力的大小为________________。

9 如图所示，在半径为R 的圆柱形区域内，磁感应强度保持均匀，并以dB/dt 的速率增加，则在离轴线a (a <R )的a 处的感生电场的大小Ea = ____ ；图中所示杆①和杆②的感应电势ε1= ；ε2= 。

10 原子从某一激发态跃迁到基态，发射光子的中心波长为λ，谱线宽度为∆λ。

根据不确定关系E h τ∆≈，原子在激发态上的寿命τ约为__________________。

波长为λ的光子的质量m=______________，静止质量m 0=_________________。

Ioxyzvq第8题图第7题图第9题图第3题图五、一半径为R的塑料圆盘均匀带电，电荷面密度为σ，圆盘绕通过圆盘中心且垂直于盘面的轴以角速度ω转动。

（1）求圆盘中心处的磁感应强度；（2）将该转动圆盘放在磁感应强度为B的磁场中，磁场方向和圆盘平面的法线垂直，求圆盘受到的磁力矩的大小。

福州大学大学物理（下）期中考试卷2006.11部分常数：真空介电常数εo=8.85×10-12F·m-1、玻尔兹曼常数k=1.38×10-23 J·K-1、气体普适常数R=8.31 J·K-1·mol-1。

一、填空题（每空2分，共40分）1.一容积为10cm3的电子真空器件，温度300K时玻璃管内压强为0.67Pa。

管内空气分子数为1.6⨯1015，这些空气分子的平均平动动能的总和是1.01⨯10-5J。

2.若室内生炉子后温度从15o C升到27o C，而室内气压不变，则此时室内的分子数减少的百分数为4%。

3.一定量的理想气体储于某一容器内，温度为T，气体分子的质量为m。

根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x方向分量的平均值为0。

4.一绝热的封闭容器，用隔板分成相等的两部分，左边充有一定量的某种气体，压强为p；右边为真空，若把隔板抽去（对外不漏气），当又达到平衡时，气体的压强为P/2。

5.一定量的理想气体从同一初态a开始，分别经ac为绝热过程，如图所示，则ab过程是放热过程，ad过程是吸热过程（填吸热或放热）。

V 6.等温膨胀过程对物体加热而不致升高物体的温度；绝热过程不作任何热交换，而使系统的温度发生变化。

7. 一个卡诺热机在两个温度一定的热库间工作时，如果工作物质体积膨胀得多些，它做的净功多些（填多或少），它的效率不变些（填高或低或不变）。

8.如图所示，真空中两个点电荷，带电量都为Q，相距2R，若以其中一点电荷所在处O点为中心，以R为半径作高斯面S，则通过该球面的电场强度通量Φe= Q/ε0，电荷连线的交点）的电场强度大小分别为E a=0，E b= 5 Q / 18 πε0 R2。

9. 半径为r的导体球带电q，球外有一半径为R的同心球壳，其带电量为Q，则两球的电势差为q / 4 πε0 r – q / 4 πε0 R 。

10.把一个带电物体移近一个导体壳，那么带电体单独在导体壳的腔内产生的电场强度为零？否（填是或否），导体壳腔内的电场强度为零？是（填是或否）。