当前位置：文档之家 › 大学基础物理学课后答案 主编习岗 高等教育出版社

大学基础物理学课后答案 主编习岗 高等教育出版社

  • 格式：doc
  • 大小：1.24 MB
  • 文档页数：29

.

精品 第一章

思考题：

<1-4> 解：在上液面下取A点，设该点压强为Ap，在下液面内取B点，设该点压强为Bp。对上液面应用拉普拉斯公式，得

AARpp20

对下液面使用拉普拉斯公式，得

BB02Rpp

又因为 ghppAB

将三式联立求解可得 BA112RRgh

<1-5> 答：根据对毛细现象的物理分析可知，由于水的表面张力系数与温度有关，毛细水上升的高度会随着温度的变化而变化，温度越低，毛细水上升的高度越高。在白天，由于日照的原因，土壤表面的温度较高，土壤表面的水分一方面蒸发加快，另一方面土壤颗粒之间的毛细水会因温度升高而下降，这两方面的原因使土壤表层变得干燥。相反，在夜间，土壤表面的温度较低，而土壤深层的温度变化不大，使得土壤颗粒间的毛细水上升；另一方面，空气中的水汽也会因为温度下降而凝结，从而使得清晨时土壤表层变得较为湿润。

<1-6> 答：连续性原理是根据质量守恒原理推出的，连续性原理要求流体的流动是定常流动，并且不可压缩。伯努利方程是根据功能原理推出的，它的使用条件是不考虑流体的黏滞性和可压缩性，同时，还要求流动是定常流动。如果流体具有黏滞性，伯努利方程不能使用，需要加以修正。

<1-8> 答：泊肃叶公式适用于圆形管道中的定常流动，并且流体具有黏滞性。斯托克斯公式适用于球形物体在黏滞流体中运动速度不太大的情况。

练习题：

<1-6> 解：设以水坝底部作为高度起点，水坝任一点至底部的距离为h。在h基础上取微元dh，与之对应的水坝侧面面积元dS（图中阴影面积）应为坡长dm与坝长l的乘积。

练习题1-6用图 l

dh dF

h

高线 dh dm .

精品

由图可知 osin60dsinddhhm

水坝侧面的面积元dS为 dddsin60hSlml

该面积元上所受的水压力为 0ddd[(5)]sin60hFpSpρghl

水坝所受的总压力为 N)(103.760sind5d85050o0hlhgpFF

（注：若以水坝的上顶点作为高度起点亦可，则新定义的高度5hh,高度微元取法不变，即ddhh，将h与dh带入水坝压力积分公式，同样可解出水坝所受压力大小。）

<1-10> 解：（1）设A为水库中水面上一点，对A点和C点使用伯努利方程可写出

C2CCA2AA2121ghvpghvp

取C点为基准，0Ch，由于水库水面下降很小，0Av，0CAppp（0p为大气压），2Ahh，上式即可简化为

2C221vgh

由此解得 (m)9.90.58.9222Cghv

（2）对B点和C点使用伯努利方程，可写出

C2CCB2BB2121ghvpghvp

取C点为基准，0Ch，CBvv，21Bhhh，0Cpp，上式化为

021B)(phhgp

即 Pa)(103.2)0.50.3(8.91010013.1)(435210Bhhgpp

<1-11> 解：（1）设水池表面压强为1p、流速为1v、高度为1h，小孔处压强为2p、流速为2v、高度为2h，由伯努利方程可写出

221112221122pvghpvgh

根据题中条件可知021ppp、01v、21hhh，于是，由上式可得 ghv22

又由运动学方程 221gthH.

精品 可解出 ghHt)(2

则水平射程为 )(4)(222hHhghHghtvR

带入数据解得 4()43(103)9.17(m)RhHh

（2）根据极值条件，在0ddhR时，R出现最大值，即 022hHhhH

R出现最大值。由此解出h=5m时，R出现最大值，此时R=10m。

<1-13> 解：由泊肃叶流量公式可知 lghRlppRqv884214）（

又由 tmtVqv

由上两式可得 lmghRtη842

带入已知数据，可解出

s)Pa(04.01066.0101081058.92101.014.360109.13224223

<1-15> 解：用沉降法测黏滞系数时 20T2()9grv

带入已知数据，解得 2T092grv

23231038.9101.31026.155.292

s)Pa(82.0

η.

精品 第二章

思考题：

<2-4> 答：不相同，在冬天打入轮胎内的空气质量要大一些。因为夏天气温高，空气分子的平均平动能较大；冬天气温低，空气分子的平均平动能较小。根据理想气体的压强公式 23pn,可知，当压强相同时，在冬天打入轮胎内的空气密度（即质量）要大一些。

<2-6> 答：这种看法是错误的。因为理想气体的温度公式只适用于理想气体，而在－273℃时，已经不存在理想气体了，温度公式也就不成立了，如此的推论自然也就是错误的。事实上，即使达到－273℃，分子也还在作微小的振动，运动仍不会停止。

<2-8> 答：

(1)()dfvv表示速率分布在vvvd~区间内的气体分子数占总分子数的比率

(2)()dNfvv表示速率分布在vvvd~区间内的气体分子数

(3)21()dvvfvv表示速率分布在21~vv区间内的气体分子数占总分子数的比率

(4)21()dvvNfvv 表示速率分布在21~vv区间内的气体分子数

<2-11>答：平均速率v可以了解气体分子平均的运动快慢；方均根速率是分子平均平动动能的标志；最概然速率讨论气体分子的统计分布。

此三个速率大小关系 2vvvp

<2-12> 答：（1）pnkT，温度和压强相同时，单位体积内的分子数相同

（2）mnm分子，由于分子的种类不同，所以单位体积内的气体质量不同

（3）32knnkT，由于温度和单位体积内的分子数相同，所以单位体积内的气体分子总平动动能相同

（4）2iEnkT，由于温度相同，而自由度数不确定，因此大为体积内气体.

精品 的内能无法比较.

精品

<2-13> 答：根据2ikT，由于温度不变，气体分子平均动能不变。但由于分子数密度减少了，容器中的气体质量减小，根据 2miERTM，可知气体的内能减少。

练习题：

<2-3> 解：由题意得：Pa1001.15p、K15.273T

（1） )(m1044.2125kTpn

（2） 氧气分子的密度：)mkg(3013.NnμρA

（3） 平均平动动能：(J)1021.62321kTi

<2-7> 解：已知311410kgmolM、3123210kgmolM，由23RTvM

得 23vTMR

当132sm102.11v，由①得：

2263411112104101.0110(K)33831v.TMR.

2263422112104321016110(K)33831v.TM.R.

当132sm104.2v，由①得：

22632112.4104104.6210(K)33831vTMR.

22633222.41032107.3910(K)33831vTMR. ① .

精品 <2-9> 解:（1）由温度的微观公式：TNRkTvmA2323212

得 )(mol1015.631232vmRTNA

（2）粒子遵守麦克斯韦速率分布，得

)s(m103.1812mkTv

<2-12> 解: （1）速率分布曲线如图2-1所示

（2） 由归一化条件 0d1fvv，得

0000()dd1VfvvCvCV

则

01VC

（3） 粒子平均速率为

21)(00000VdvVVdvvVfVV

<2-15> 解:由题意知： EEK

0MmN

Tkmv25212

联立①②③式得：23232101007.7(K)558.31μvTR

<2-16> 解：（1）依题意得： RTMpV

RTiME2O V f(v)

C

Vo

图2-1

①

②

③

①

② .

精品 VNn

联立①②③可得： (Pa)1035.1100.251075.622532iVEp

（2）因 nKTp

联立③④得： (K)1062.32NKpVT

(J)1049.72321kT

第三章

思考题

<3-3> 答：内能是状态量，是温度的单值函数。热量是过程量，如系统经历的热力学过程相关。（1）说法是错误的，因为热量是过程量。（2）说法是正确的，对于相同的物体，内能是温度的单值函数。

<3-4> 答：根据题意有，系统吸收热量1.045×108J，系统对外做功为30×103×3600=1.08×108J，系统对外放热3.135×107J，即释放的能量共为1.3935×108J。可见不符合热力学第一定律，因此这种机器不可能。

<3-7> 答：该一定量的理想气体由状态1变化到状态2，系统内能的改变量是一样的，因此根据热力学第一定律QEW，在过程A和过程B中吸收的热量可通过在这两个过程中系统对外所做的功做比较。根据功的几何意义，由图可见，过程A中系统对外所做的功比较大，因此，该过程吸收的热量也相应的比较大。

<3-9> 答： （1）不能；（2）不能；（3）不能；（4）能；（5）能；（6）能。

<3-10> 答：（1）正确，因为经过一个正循环以后系统回到原来状态。（2）错误。系统经一个正循环后，外界在温度较高处输送热量给系统，又在温度较低处从系统获得热量，两者之差恰正等于它从系统得到的功。虽然外界净减少热量的数值等于系统对外界做的功，但功和热量是不等价的，所以该循环过程已经对外界产生影响了。（3）错误。因为只有在正向循环和逆向循环的轨迹线完全一致，并且它们都是可逆循环的情况下，先后经过这样的一个正循环与逆循环后，系统与外界才可能都没有发生变化。本题中仅指出其逆循环是逆卡诺循环，没有明确其正循环是否是正向可逆卡诺循环。

合集下载

大学物理学(第四版)课后习题答案(下册)

大学物理学(第四版)课后习题答案(下册)

大学物理学课后习题答案（下册）

习 题 9

9.1 选择题

(1) 正方形的两对角线处各放置电荷 Q，另两对角线各放置电荷 q，若 Q 所受到合力为零，则 Q 与 q 的关系为：（）

（ A ）Q=-2 3/2q (B) Q=2 3/2q (C) Q=-2q (D) Q=2q

[答案： A]

(2) 下面说法正确的是： （）

（ A ）若高斯面上的电场强度处处为零，则该面内必定没有电荷；

（ B ）若高斯面内没有电荷，则该面上的电场强度必定处处为零；

（ C）若高斯面上的电场强度处处不为零，则该面内必定有电荷；

（ D ）若高斯面内有电荷，则该面上的电场强度必定处处不为零。[答案： D]

(3) 一半径为 R 的导体球表面的面点荷密度为 σ，则在距球面 R 处的电场强度（）

（ A ）σ/ε0 （ B） σ/2ε0 （ C）σ/4ε0 （D ） σ/8ε0

[答案： C]

(4) 在电场中的导体内部的（）

（A ）电场和电势均为零； （ B）电场不为零，电势均为零；

（ C）电势和表面电势相等； （ D）电势低于表面电势。[答案： C]

9.2 填空题

(1) 在静电场中，电势不变的区域，场强必定为 。

[ 答案：相同 ]

(2) 一个点电荷 q 放在立方体中心， 则穿过某一表面的电通量为 ，若将点电荷由中心向外移动至无限远，则总通量将 。

[ 答案： q/6ε0, 将为零 ]

(3) 电介质在电容器中作用（ a）——（ b）—— 。

[ 答案： (a)提高电容器的容量 ;(b) 延长电容器的使用寿命 ]

(4) 电量 Q 均匀分布在半径为 R 的球体内，则球内球外的静电能之比 。

[ 答案： 5： 6]

9.3 电量都是 q 的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问： (1) 在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡 ( 即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零 )?(2) 这种平衡与三角形的边长有无关系 ?

大学物理课后习题答案第四章

大学物理课后习题答案第四章

第四章机械振动

4．1一物体沿x轴做简谐振动，振幅A = 0.12m，周期T = 2s．当t = 0时，物体的位移x = 0.06m，且向x轴正向运动．求：

（1）此简谐振动的表达式；

（2）t = T/4时物体的位置、速度和加速度；

（3）物体从x = -0.06m，向x轴负方向运动第一次回到平衡位置所需的时间．

[解答]（1）设物体的简谐振动方程为x = Acos(ωt + φ)，其中A = 0.12m，角频率ω = 2π/T

= π．

当t = 0时，x = 0.06m，所以cosφ = 0.5，因此φ = ±π/3．

物体的速度为v = dx/dt = -ωAsin(ωt + φ)．

当t = 0时，v = -ωAsinφ，由于v> 0，所以sinφ< 0，因此：φ = -π/3．

简谐振动的表达式为：x = 0.12cos(πt – π/3)．

（2）当t = T/4时物体的位置为;x = 0.12cos(π/2 – π/3) = 0.12cosπ/6 = 0.104(m)．

速度为；v = -πAsin(π/2 – π/3) = -0.12πsinπ/6 = -0.188(m·s-1)．

加速度为：a = dv/dt = -ω2Acos(ωt + φ)= -π2Acos(πt - π/3)= -0.12π2cosπ/6 = -1.03(m·s-2)．

（3）方法一：求时间差．当x = -0.06m时，可得cos(πt1 - π/3) = -0.5，

因此πt1 - π/3 = ±2π/3．

由于物体向x轴负方向运动，即v< 0，所以sin(πt1 - π/3) > 0，因此πt1 - π/3 = 2π/3，得t1 = 1s．

当物体从x = -0.06m处第一次回到平衡位置时，x = 0，v> 0，因此cos(πt2 - π/3) = 0，

可得 πt2 - π/3 = -π/2或3π/2等．由于t2> 0，所以πt2 - π/3 = 3π/2，

《大学物理》 第二版 课后习题答案 第十章

《大学物理》 第二版 课后习题答案 第十章

习题精解

10-1 在平面简谐波的波射线上，A,B,C,D各点离波源的距离分别是3,,,424。设振源的振动方程为cos2yAt ，振动周期为T.（1）这4点与振源的振动相位差各为多少？（2）这4点的初相位各为多少？（3）这4点开始运动的时刻比振源落后多少？

解 （1） 122,2,2xx

3432,222xx

（2） 112233440,,2223,222

（3） 1212343411,,,24223,,,242tTTtTTtTTtTT

10-2 波源做谐振动，周期为0.01s，振幅为21.010m，经平衡位置向y轴正方向运动时，作为计时起点，设此振动以1400ums的速度沿x轴的正方向传播，试写出波动方程。

解 根据题意可知，波源振动的相位为32

2122200,1.010,4000.01AmumsT

波动方程

231.010cos2004002xytm

10-3 一平面简谐波的波动方程为0.05cos410yxtm，求（1）此波的频率、周期、波长、波速和振幅；（2）求x轴上各质元振动的最大速度和最大加速度。

解 （1）比较系数法

将波动方程改写成

0.05cos102.5xytm

大学物理学(第三版上) 课后习题8答案详解

大学物理学(第三版上) 课后习题8答案详解

习题八

7-1下列表述是否正确?为什么?并将错误更正．

（1）AEQ （2）VpEQd

（3）121QQ （4）121QQ不可逆

解：(1)不正确，AEQ

(2)不正确， VpEQdΔ

(3)不正确，121QQ

(4)不正确，121QQ不可逆

7-2 Vp图上封闭曲线所包围的面积表示什么?如果该面积越大，是否效率越高?

答：封闭曲线所包围的面积表示循环过程中所做的净功．由于1QA净，净A面积越大，效率不一定高，因为还与吸热1Q有关．

7-3 如题7-3图所示，有三个循环过程，指出每一循环过程所作的功是正的、负的，还是零，说明理由．

解：各图中所表示的循环过程作功都为0．因为各图中整个循环分两部分，各部分面积大小相等，而循环方向一个为逆时针，另一个为顺时针，整个循环过程作功为0．

题7-3图

7-4 用热力学第一定律和第二定律分别证明，在Vp图上一绝热线与一等温线不能有两个交点．

题7-4图

解：1.由热力学第一定律有

AEQ

若有两个交点a和b，则

经等温ba过程有

0111AQE

经绝热ba过程 012AE

022AE

从上得出21EE，这与a,b两点的内能变化应该相同矛盾．

2.若两条曲线有两个交点，则组成闭合曲线而构成了一循环过程，这循环过程只有吸热，无放热，且对外做正功，热机效率为%100，违背了热力学第二定律．

7-5 一循环过程如题7-5图所示，试指出：

(1)cabcab,,各是什么过程；