吉林大学珠海学院大学物理作业题答案

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解 (1) dr dt a sin ti b cos tj A(a,0)点：x a, y 0 cos t 1, sin t 0 1 2 2 b j E k m b
A

2. 1mol的理想气体，完成了由两个等容过程和两个等压 过程构成的循环过程（如图），已知状态1的温度为T1， 状态3的温度为T3,且状态2和4在同一等温线上。试求气体 P 在这一循环过程中作的功。
二、填空题 1．一质点沿x轴运动，其运动方程为x＝5＋2t－t2（x以m 为单位）。质点的初速度为 2m / s ，第4秒末的速度 为 6m / s 。 2．一质点以（m/s）的匀速率作半径为5m有圆周运动。 该质点在5s内的平均速度的大小 为 2m / s。平均加速度的大小为 0.4 。 F N
A ( P2 P1 )( V2 V1 )
P2V2 P1V2 P2V1 P1V1
RT3 2 RT2 RT1
O
2
3
1
4
V
P2V1 P1V2 RT2 R( T3 2 T1T3 T1 ) ( RT )2 P V P V 2 1 1 2 2
t 3．质量m为10kg的木箱放在地面上，在水平拉力F的作用 下由静止开始沿直线运动，其拉力随时间的变化关系如图 所示。若已知木箱与地面间的摩擦系数为0.2，那么在t 4 ＝4s时，木箱的速度大小为 m / s ；在t＝7s时，木箱的 7 速度大小为 .5m / s 。(g取10ms-2) 2
O
d
0 Ia d b 0 I ln adx 2 d 2x
图 6－ 10
18
7. 如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda 增大为 a bcd a ，那么循环abcda 与a bcd a 所作的功和 热机效率变化情况是： p a A. 净功增大，效率提高。 b B. 净功增大，效率降低。 b T2 T1 C. 净功和效率都不变。 d D. 净功增大，效率不变。 c

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2. 质点沿x轴作简谐振动(平衡位置为x轴的原点)，振幅为
A = 30 mm，频率 6Hz。
(1) 选质点经过平衡位置且向x轴负方向运动时为计时零
点，求振动的初相位。
(2) 选位移 x = -30 mm 时为计时零点，求振动方程；
(3) 按上述两种计时零点的选取法，分别计算t=1s时振动
相位。
20cm，与第一个简谐振动的相位差为 1π6
若第一个简谐振动的振幅为 10 3cm17.3cm。则第
二个简谐振动的振幅为___1_0_c__m__cm。第一、二个简
谐振动的相位差1 2 为____π_/_2_____。
2023/5/24
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9. 一简谐振动的旋转矢量图如图所示，振幅矢量
长2cm，则该简谐振动的初相位为___π_/_4___，矢
C. 物体位于平衡位置且向正方向运动时，速度最大，
加速度为零；
2023/5/24
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D. 物体处在负方向的端点时，速度最大，加速度为零。
8. 当质点以f 频率作简谐振动时，它的动能的变化频率 为
A. f B. 2f C. 4f D. 0.5f
9. 两个振动方向相互垂直、频率相同的简谐振动的合成
运动的轨迹为一正椭圆，则这两个分振动的相位差可能
简__谐__振__动__之__和__，从而确定出该振动包含的频
率成分以及各频率对应的振幅的方法，称为
2023_/5/_2频4__谱__分__析___。
9
7. 上面放有物体的平台，以每秒5周的频率沿竖直方向
作简谐振动，若平台振幅超过__1_c_m___，物体将会脱离
平台。（g=9.8m/s2）
8. 两个同方向同频率的简谐振动，其合振动的振幅为

属的圆盘B，对于垂直于圆面的中心转轴，它两
的转动惯量有：
A．IA＝IB
B．IA＜IB
C．IA＞IB
D．不能判断 6
10．有一半径为R的水平圆转台，可绕通过其
中的竖直固定光滑轴转动，转动惯量为J，开始 时转台以匀角速度ω0转动，此时有一质量为m 的人站在转台中心，随后人沿半径向外跑去，
当人到达转台边缘时，转台的角速度为
为l / 2 ，杆和套管组成系统以角速度0 绕OO′轴
转动，如图所示。若在转动过程中细线被拉断，
套管将沿着杆滑动。在套管滑动过程中，该系统
转动的角速度 与套管轴的距离x的函数关系为
70l 2
(杆对OO′轴转动惯量为
1 3
ml
)2
4(l 2 3x2 ) 。
O
0
[
1 3
ml
2
m(
l 2
)2
]0
[
1 3
角速度在2s内均匀减速至 4rad s，1 则刚体
在此恒力矩的作用下的角加速度 -2 rad·s-2
刚体对此轴的转动惯量 I 4 kg·m2
匀变速转动：(1) 0 t
（2）M I I
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8. 一刚体对某定轴的转动惯量为 I 10kg m2
在恒力矩作用下由静止开始做角加速度 2rad s2
定轴转动。在5s末的转动动能 EK 500 J
该恒力矩 M 20 N·m ，该恒力矩在0~5s这段
时间内所作的功 A 500 J ， 刚体转动的角度
这段时间内飞轮转过 N t / 4 转，
拉力做的功为 A 1 mD2 2。
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匀加速 t ; 1 t 2 N ;
转动：
2
2

（1）分布函数 f ( )体现式；
（2）常数
a
以
0
表达式；
（3）速率0~
0
之间、1.5
0
~
20
之间旳粒子数；
（4）速率在0~
0
之间粒子旳平均速率。
解（1）由速率分布图可知，
在 0 0 之间
Nf k
a
N
0
(0 0 )
0, Nf a
f
(
)
a N
(0 20 )
D．平均速率不相等，方均根速率不相等
11．已知分子总数为N，它们旳速率分布函数为f （V），
则速率分布在V1～V2区间内旳分子旳平均速率为
A．V2 Vf (V )dV V1
V2
B．V1
Vf
(
V
)dV
VdN / N
N
V2 f (V )dV V1
dN / N
N
VdN
N
C．V2 NVf (V )dV D．V2 Vf (V )dV
和氧气旳速率分布，则曲线 1 表达氧气旳速
率分布曲线。
P
2RT M
8．某理想气体旳定压摩尔热容量为29.1mol K -1 -1
求它在273K时分子平均转动动能 3.77 1028 J
Cp
i 2
R
R
i5
则转动自由度为2
r
1 2
kT
2
3.77 1028 (J )
1．设某系统由N个粒子构成，粒子速率分布如图所示．求
解 （1）氮气在原则状态下旳平均碰撞频率
8RT
4d 2 P R
Z
kT
k T
2
d
2

A. 1.50µm B. 1.57µm C. 1.29µm D. 1.43µm
氧化钽
A
B
玻璃衬底 玻璃衬底
2ne＋λ/2＝(2k+1)λ/2 (k=10)
2.物体在周期性外力作用下发生受迫振动，且周期性外力的频率与物体固 有频率相同。若忽略阻力，在稳定情况下，物体的运动表现出如下特点
A. 物体振动频率与外力驱动力的频率不同， 振幅呈现有限值； B. 物体振动频率与外力驱动力的频率相同， 振幅呈现有限值； C. 物体振动频率与外力驱动力的频率不同， 振幅趋于无限大； D. 物体振动频率与外力驱动力的频率相同， 振幅趋于无限大；
固有长度l0
3.两飞船，在自己的静止参照系中测得各自的长度均为100m。飞船1上的 仪器测得飞船1的前端驶完飞船2的全长需5/3×10-7s。两飞船的相对速度 的大小是（ ）
同地钟——固有时间t
0
A.
c/ 6
B.
C.
c/2
l t0
D.
c/ 2
2c / 5
l l0
v2 1 2 c
v
4.光子A的能量是光子B的两倍。则光子A的动量是光子B的（ A.1/4 B.1 C. D.2 倍。
l 0 . 5 m m 解：


e e 3 9 0 0 n m 5 2 2

2 2n

l
1 . 71 0r a d
4
4.一平面透射光栅，当用白光垂直照射时，能在30°衍射方向上观察到600nm的第 二级干涉主极大，并能在该处分辨△λ=0.05nm的两条光谱线，但在此30°方向上却 测不到400nm的第三级主极大，计算此光栅的缝宽a和缝距b以及总缝数N 。

5
11. 图示为一具有球对称性分布的静电场的 ~ r关系曲 图示为一具有球对称性分布的静电场的E 关系曲 请指出该静电场E是由下列哪种带电体产生的 是由下列哪种带电体产生的。 线 ， 请指出该静电场 是由下列哪种带电体产生的。 A. 半径为 的均匀带电球面； 半径为R的均匀带电球面 的均匀带电球面； E B. 半径为 的均匀带电球体； 半径为R的均匀带电球体 的均匀带电球体； 1 E∝ 2 ρ = Ar C. 半径为 、电荷体密度为 半径为R、 r (A为常数 的非均匀带电球体。 为常数)的非均匀带电球体 为常数 的非均匀带电球体。 O D. 半径为 、电荷体密度为 ρ = A/ r 半径为R、 r R (A为常数 的非均匀带电球体； 为常数)的非均匀带电球体 为常数 的非均匀带电球体； 12.某电场的电力线分布情况如图所示，一负电荷从M 某电场的电力线分布情况如图所示，一负电荷从 某电场的电力线分布情况如图所示 点移到N点 有人根据这个图得出下列几点结论， 点移到 点。有人根据这个图得出下列几点结论，其中 哪点是正确的？ 哪点是正确的？ A. 电场强度 M < EN； 电场强度E B. 电势 M < UN； 电势U N M C. 电势能WM < WN； 电势能 6 D. 电场力的功 > 0。 电场力的功A 。
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r r r 10.均匀静电场，电场强度 E = (400i + 600j )(V ⋅ m−1 ) 均匀静电场， 均匀静电场 （ 之间电势差_________ ） 点a(3，2)和b(1，0)之间电势差 －2000（V）。 ， 和 ， 之间电势差
11．有一内外半径分别为R及2R的金属球壳，在 ．有一内外半径分别为 及 的金属球壳 的金属球壳， 离其球心O为 处放一电量为 的点电荷， 处放一电量为q的点电荷 离其球心 为R/2处放一电量为 的点电荷，则球 3q 处电势=__________。在离球心 为3R处的 心O处电势 处电势 。在离球心O为 处的 8πε0 R q q 电场强度大小=__________，电势 12πε0R 电场强度大小 ，电势=__________。 。 36πε R

Q2 1 Q1 n
A. 功可以全转换为热，热不能全转换为功；
B. 热可以从高温物体传到低温物体，但不能 从低温物体传到高温物体
C. 不可逆过程是不能向相反方向进行过程 D. 一切自发过程都是不可逆的
二、填空题
Qp E A
对外做功
1.在等压过程中，理想气体吸增收加热内量能一部分用来
，另一部分用来
过程等中温，摩尔热容量为零，在
过
程中，摩尔热容量为无穷大。
4. 已知1mol 某种理想气体，在等压过程中温度上升1K，内能增加 20.78J，则气体
对外作功为
8.31 J
Q ，气体吸收热量为29.09 J 。
－
AP RT
Qp E Ap
5. 气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功
又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功
(1) 3 RT : 2
1摩尔理想气体的内能；
(2) 3 R : 2
(3) 5 R : 2
定容摩尔热容；
定压摩尔热容。
10. 绝热容器被隔板分为两半。两边温度相同。
左边充满理想气体，其压强为
P0
, 右边是真空。
隔板抽出时，左边气体对真空作自由膨胀，达到
平衡后，气体的温度变化
T ____0
, 气体压强
解： (1) Qacb=350 J
Aacb=126 J
Eb – Ea=Qacb – Aacb=224J
Qadb=Aadb+ (Eb – Ea)= 42 + 224
= 266 J （吸）
(2) Aba= - 84 J Qba= Aba+（Ea – Eb）= - 84 - 224 = -308 J
（放）

Va＝ 。
11. 两根互相平行的长直导线，相距为a，其上均 匀带电，电荷线密度分别为λ1和λ2，则导线单 位长度所受电场力的大小为F0＝ 。
三、计算题
图中所示为一沿 x 轴放置的长度为l的不均匀 带电细棒，其电荷线密度为 = 0(x-a), 0为一 常量。取无穷远处为电势零点，求坐标原点o处 的电势。
它们定义式是 和 。
路径到B点的场强线积分 = .
7. 在场强为E 均匀电场中，A、B两点间距离为 d，A、B连线方向与E方向一致，从A点经任意
8．半径为R的不均匀带电球体，电荷体密度分布为ρ＝Ar，式中 r 为离球心的距离，(r≤R)、A为一常数，则球体上的总电量Q＝ 。
Π区 大小 ，方向 .
3. 在相对介电常数为εr的各向同性的电介质中，电位移矢量与场强之间的关系是 。
4. 两块“无限大”的带电平行电板，其电荷面密度分别为(>0)及－2 ，如图所示，试写出各区域的电场强度
热
磁
4.涡旋电场由 所激发，其环流数学
左
变化的磁场
表达式为 ，涡旋电场强度E涡与
5. 取自感系数定义式为L＝Φ/I, 当线圈几何形状不变，周围无铁磁性物质时，若线圈中电流强度变小，则线圈的自感系数L 。
8. 在没有自由电荷和传导电流的变化电磁场中：
；
；
10/π
9.在自感系数为L=0.05mH线圈中，流过I=0.8A的电流，在切断电路后经t=0.8μs的时间，电流强度近似为零，回路中的平均自感电动势大小
10.长直导线与半径为R的导线圆周相切（两者绝缘），则它们之间互感系数
4. 关于静电场中的电位移线，下列说法中，哪一种是正确的？ A.起自正电荷,止于负电荷,不形成闭合线,不中断 B.任何两条电位移线互相平行 C.起自正自由电荷，止于负自由电荷，任何两 条电位移线在无自由电荷的空间不相交 D.电位移线只出现在有电介质的空间

行于ab边，bc的长度为l。当金属框架绕ab边以匀角速度w 转动时，
aUbcc=回__路__中__-的_1_感_B_应_w_l电_2_动__势。 = 0
2
，a、c两点间的电势差Ua –
B
解：任意时刻通过三角形磁通量为零，所以 回路的感应电动势为零。
b
l c
ab bc ca 0
w
- ca
5．载有电流的I长直导线附近，放一导体半圆环MeN与
长直导线共面，且端点MN的连线与长直导线垂直。半 圆环的半径为b，环心O与导线相距a。设半圆环以速度
平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向以
及MN两端的电压UM -UN。
解(1) 弧MN 直NM 0
弧MN 直MN ab Bdx ab 0 I ln a b 2π a b
边重合。求：（1）任意时刻矩形线框内的动生电动
势；（2）任意时刻矩形线框内的感应电动势。
dΦ B dS Bldx
ab
Bldx
ab 0I (t ) ldx
a
a
0I
(
t2)πxt
ln
a
b
I (t )
a
b
l
动
dΦ dt
0I (t)2πln a b
2π
a
a
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5．如图所示，真空中一长直导线通有电流I=I（t），
3．两根无限长平行直导线载有大小相等方向相 反的电流I，I 以 dI/dt 的变化率增长，一矩形线 圈位于导线平面内(如图)，则
A． 线圈中无感应电流； B． 线圈中感应电流为顺时针方向； C． 线圈中感应电流为逆时针方向； D．线圈中感应电流方向不确定。
I
I
4．在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈， 开始时线圈与导线在同一平面内，且线圈中两条边与导 线平行，当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方 向的平动时，线圈中的感应电流（ ）

R1
R2O
λ1 r P
λ2
D. 0
9. 真空中一半径为 的球面均匀带电 ，在球心 处有一 真空中一半径为R的球面均匀带电 的球面均匀带电Q，在球心O处有一 带电量为q的点电荷 如图所示。 的点电荷， 带电量为 的点电荷，如图所示。设无穷远处为电 势零 则在球内离球心O距离为 距离为r的 点处电势为 点，则在球内离球心 距离为 的P点处电势为
二、填空题 x = 6 t − t 2 ( SI) ,则在 由0至4 s的 1. 一质点的运动方程为 则在t由 至 的 则在 时间间隔内， 时间间隔内，质点的位移大小为 8m ，在t由0到4 s 由 到 的时间间隔内质点走过的路程为 10m 。 2. 半径为 半径为30cm的飞轮 从静止开始以 的飞轮,从静止开始以 的飞轮 从静止开始以0.5rad/s2的匀角加速 度转动， 度转动，则飞轮边缘上一点在飞轮转过 240°时的切向 ° 法向加速度的大小a 加速度的大小 at＝ 0.15 m/s2 ， 法向加速度的大小 n ＝ 0.4π m/s2 。 3．一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学 ．一定量的理想气体处于热动平衡状态时， 系统不随时间变化的三个宏观量是____________, 系统不随时间变化的三个宏观量是 P,V ,T 2 1 而随时间不断变化的微观量是_________________. 而随时间不断变化的微观量是 υ, 2 mυ , mυ等
m dMf = rµ gdm = rµ g 2 2π rdr πR
mg 2 Mf = ∫ rµ 2 2πrdr = mgµ R 3 πR 0
R
1 2 − Mf θ = 0 − Iω0 2
n =θ
3Rω = 2π 16πµ g
2 0
3. 一卡诺热机 可逆的 ，当高温热源的温度为 一卡诺热机(可逆的 当高温热源的温度为127oC, 低温 可逆的)， 热源温度为27 时 其每次循环对外作净功8000J。今维 热源温度为 oC时，其每次循环对外作净功 。 持低温热源的温度不变，提高高温热源温度， 持低温热源的温度不变，提高高温热源温度，使其每次 循环对外作净功10000J 。若两个卡诺循环都工作在相同 循环对外作净功 的两条绝热线之间，试求： 的两条绝热线之间，试求： (1) 第二个循环热机的效率； 第二个循环热机的效率； (2) 第二个循环的高温热源的温度。 第二个循环的高温热源的温度。 T1 − T2 A 解： = η = ⇒Q2 = 24000J T1 Q2 + A 两循环工作在相同的两条绝热线之间， 两循环工作在相同的两条绝热线之间，且低温热源的 温度不变， 不变。 温度不变，故Q2不变。