大学物理题六

合集下载

大物书后习题答案整理(杨晓峰版)-习题06

大物书后习题答案整理(杨晓峰版)-习题06
22
波向 x 轴的正方向传播,波动方程为
y
t 0.1cos[2 (
x )
] SI
22 2
y
tx Leabharlann 振动速度为v 0.1 cos[2 ( ) ]
t
22 2
弦上任一点的最大振动速度
tx 由于 cos[2 ( ) ] 1
22 2
所以v max 0.1 m s 1 0.314 m s1
习题 6-3 解答: 基本思路:由旋转矢量法可知坐标原点处的初相位,然后根据题中已知的其它的 物理量,写出原点处的振动方程,再写出波动方程,由波动方程可以求出在 x 150 cm 处质点的振动方程。
习题 6-1 解答: 基本思路:将题中波的表达式和标准的波的表达式比较,直接得出振幅、波速、 频率和波长;波函数对时间一次倒数为速度,速度对时间一次倒数为加速度,从
而可以求出最大速度和加速度;再根据波函数可以写出 x1 0.2 m 处和 x2 0.7 m 两处的相位,然后求出两点的相位差。
x 计算过程:(1)标准的波的表达式 y Acos[2 (t )]

2π 位移 y 0.01cos (0.25 0.1 2) 0.01cos19.75 m
0.2
速度 v
2 A
u sin
2π (ut
x)
0.025
sin 19.75
m s 1
加速度 a
2 A(
u)2
cos

(ut
x)
0.0625
2
cos19.75
m s 2
习题 6-7 解答: 解: (1) 通过截面的平均能流 P = 2.7 ×10−2 = 2.7 ×10−3 J⋅ s−1
22 2

西工大与西安交大期末复习考研备考大学物理题库 六、波动光学 19 光的偏振

西工大与西安交大期末复习考研备考大学物理题库 六、波动光学 19 光的偏振

六、波动光学19 光的偏振一、选择题(共22题)选择题:一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片,且此两偏振片的偏振化方向成45°角,则穿过两个偏振片后的光强I为( )A、4/I2B、I0 / 4.C、I0 / 2.D、2I0 / 2.答案: B难度:易选择题:如果两个偏振片堆叠在一起,且偏振化方向之间夹角为60°,光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上,则出射光强为( )A、I0 / 8.B、I0 / 4.C、3 I0 / 8.D、3 I0 / 4.答案:A难度:易选择题:在双缝干涉实验中,用单色自然光,在屏上形成干涉条纹.若在两缝后放一个偏振片,则( )A、干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度加强.B、干涉条纹的间距不变,但明纹的亮度减弱.C、干涉条纹的间距变窄,且明纹的亮度减弱.D、无干涉条纹.答案:B难度:易选择题:光强为I0的自然光依次通过两个偏振片P1和P2.若P1和P2的偏振化方向的夹角 =30°,则透射偏振光的强度I是( )A、I0 / 4.B、3I0 / 4.C、3I0 / 2.D、3 I0 / 8.答案:D难度:中选择题:一束光是自然光和线偏振光的混合光,让它垂直通过一偏振片.若以此入射光束为轴旋转偏振片,测得透射光强度最大值是最小值的5倍,那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为( )A 、 1 / 2.B 、 1 / 3.C 、 1 / 4.D 、 1 / 5.答案:A难度:中选择题:三个偏振片P 1,P 2与P 3堆叠在一起,P 1与P 3的偏振化方向相互垂直,P 2与P 1的偏振化方向间的夹角为30°.强度为I 0的自然光垂直入射于偏振片P 1,并依次透过偏振片P 1、P 2与P 3,则通过三个偏振片后的光强为( )A 、 I 0 / 4.B 、 3 I 0 / 8.C 、 3I 0 / 32.D 、 I 0 / 16.答案:C难度:中选择题: 两偏振片堆叠在一起,一束自然光垂直入射其上时没有光线通过.当其中一偏振片慢慢转动180°时透射光强度发生的变化为:( )A 、 光强单调增加.B 、 光强先增加,后又减小至零.C 、 光强先增加,后减小,再增加.D 、 光强先增加,然后减小,再增加,再减小至零.答案:B难度:中选择题:使一光强为I 0的平面偏振光先后通过两个偏振片P 1和P 2.P 1和P 2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α 和90°,则通过这两个偏振片后的光强I 是( )A 、 21I 0 cos 2α . B 、 0.C 、 41I 0sin 2(2α). D 、 41I 0 sin 2α .答案:C难度:中选择题:一束光强为I0的自然光,相继通过三个偏振片P1、P2、P3后,出射光的光强为I=I0/ 8.已知P1和P2的偏振化方向相互垂直,若以入射光线为轴,旋转P2,要使出射光的光强为零,P2最少要转过的角度是( )A、30°.B、45°.C、60°.D、90°.答案:B难度:难选择题:自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上,反射光是( )A、在入射面内振动的完全线偏振光.B、平行于入射面的振动占优势的部分偏振光.C、垂直于入射面振动的完全线偏振光.D、垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光.答案:C难度:易选择题:某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于45°,光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是( )A、35.3°.B、40.9°.C、45°.D、54.7°.答案:D难度:中选择题:自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时,反射光为完全线偏振光,则知折射光为( )A、完全线偏振光且折射角是30°.B、部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为3的介质时,折射角是30°.C、部分偏振光,但须知两种介质的折射率才能确定折射角.D、部分偏振光且折射角是30°.答案:D难度:中选择题:一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图),设入射角等于布儒斯特角i0,则在界面2的反射光( )A、是自然光.B、是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面.C、是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面.D、是部分偏振光.答案:B难度:中选择题: ABCD 为一块方解石的一个截面,AB 为垂直于纸面的晶体平面与纸面的交线.光轴方向在纸面内且与AB 成一锐角θ,如图所示.一束平行的单色自然光垂直于AB 端面入射.在方解石内折射光分解为o 光和e 光,o 光和e 光的( )A 、 传播方向相同,电场强度的振动方向互相垂直.B 、 传播方向相同,电场强度的振动方向不互相垂直.C 、 传播方向不同,电场强度的振动方向互相垂直.D 、传播方向不同,电场强度的振动方向不互相垂直.题目图片:D答案:C难度:中选择题:一束圆偏振光通过二分之一波片后透出的光是( )A 、 线偏振光.B 、 部分偏振光.C 、 和原来旋转方向相同的圆偏振光.D 、 和原来旋转方向相反的圆偏振光.答案:D难度:易选择题:下列说法哪个是正确的?( )A 、 一束圆偏振光垂直入射通过四分之一波片后将成为线偏振光.B 、 一束椭圆偏振光垂直入射通过二分之一波片后将成为线偏振光.C 、 一束圆偏振光垂直入射通过二分之一波片后将成为线偏振光.D 、 一束自然光垂直入射通过四分之一波片后将成为线偏振光.答案:A难度:易选择题:一束单色平面偏振光,垂直投射到一块用方解石(负晶体)制成的四分之一波片(对于投射光的频率而言)上,如图所示.如果入射光的振动面与光轴成45°角,则对着光看从波片射出的光是( )A、逆时针方向旋转的圆偏振光.B、逆时针方向旋转的椭圆偏振光.C、顺时针方向旋转的圆偏振光.D、顺时针方向旋转的椭圆偏振光.题目图片:答案:A难度:中选择题:一单色平面偏振光,垂直投射到一块用石英(正晶体)制成的四分之一波片(对于投射光的频率而言)上,如图所示.如果入射光的振动面与光轴成30°角,则对着光看从波片射出的光是( )A、逆时针方向旋转的圆偏振光.B、逆时针方向旋转的椭圆偏振光.C、顺时针方向旋转的圆偏振光.D、顺时针方向旋转的椭圆偏振光.题目图片:答案:D难度:中选择题:一束单色线偏振光,其振动方向与1/4波片的光轴夹角α = π/4.此偏振光经过1/4波片后( )A、仍为线偏振光.B、振动面旋转了π/2.C、振动面旋转了π/4.D、变为圆偏振光.答案:D难度:中选择题:一束圆偏振光通过二分之一波片后透出的光是( )A、线偏振光.B、部分偏振光.C、和原来旋转方向相同的圆偏振光.D、和原来旋转方向相反的圆偏振光.答案:D难度:中选择题:一束单色右旋圆偏振光垂直穿过二分之一波片后,其出射光为( )A、线偏振光.B、右旋圆偏振光.C、左旋圆偏振光.D、左旋椭圆偏振光.答案:C难度:中选择题:仅用一个偏振片观察一束单色光时,发现出射光存在强度为最大的位置(标出此方向MN),但无消光位置.在偏振片前放置一块四分之一波片,且使波片的光轴与标出的方向MN平行,这时旋转偏振片,观察到有消光位置,则这束单色光是( )A、线偏振光.B、椭圆偏振光.C、自然光与椭圆偏振光的混合..D、自然光与线偏振光的混合.答案:B难度:中二、填空题(共64题)填空题:光强为I0的自然光垂直通过两个偏振片后,出射光强I=I0/8,则两个偏振片的偏振化方向之间的夹角为__________.答案:60°难度:易填空题:一束自然光垂直穿过两个偏振片,两个偏振片的偏振化方向成45°角.已知通过此两偏振片后的光强为I,则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为________________.答案:2I难度:易填空题:一束光垂直入射在偏振片P 上,以入射光线为轴转动P ,观察通过P 的光强的变化过程.若入射光是__________________光,则将看到光强不变;若入 射光是__________________,则将看到明暗交替变化,有时出现全暗;若入射光 是__________________,则将看到明暗交替变化,但不出现全暗.答案: 自然光或(和)圆偏振光,线偏振光(完全偏振光),部分偏振光或椭圆偏振光 难度:易填空题:两个偏振片堆叠在一起,其偏振化方向相互垂直.若一束强度为I 0的线偏振光入射,其光矢量振动方向与第一偏振片偏振化方向夹角为π / 4,则穿过第一偏振片后的光强为__________________,穿过两个偏振片后的光强为___________.答案: I 0 / 2, 0难度:易填空题:马吕斯定律的数学表达式为I = I 0 cos 2 α.式中I 为通过检偏器的透射光的强度;I 0为入射__________的强度;α为入射光__________方向和检偏器_________方向之间的夹角.答案: 线偏振光(或完全偏振光) ,光(矢量)振动,偏振化(或透光轴) 难度:易填空题:两个偏振片叠放在一起,强度为I 0的自然光垂直入射其上,若通过两个偏振片后的光强为8/0I ,则此两偏振片的偏振化方向间的夹角(取锐角)是____________,若在两片之间再插入一片偏振片,其偏振化方向与前后两片的偏振化方向的夹角(取锐角)相等.则通过三个偏振片后的透射光强度为____________.答案: 60°(或 / 3),9I 0 / 32难度:中填空题:用相互平行的一束自然光和一束线偏振光构成的混合光垂直照射在一偏振片上,以光的传播方向为轴旋转偏振片时,发现透射光强的最大值为最小值的5倍,则入射光中,自然光强I 0与线偏振光强I 之比为__________.答案: 1 / 2难度:中填空题:一束自然光通过两个偏振片,若两偏振片的偏振化方向间夹角由α1转到α2,则转动前后透射光强度之比为________________.答案:2212cos /cos αα 难度:中填空题:如图所示的杨氏双缝干涉装置,若用单色自然光照射狭缝S ,在屏幕上能看到干涉条纹.若在双缝S 1和S 2的一侧分别加一同质同厚的偏振片P 1、P 2,则当P 1与P 2的偏振化方向相互______________时,在屏幕上仍能看到很清晰的干涉条纹.题目图片:P2P1S1S2S答案:平行或接近平行难度:中填空题:要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°,至少需要让这束光通过__________块理想偏振片.在此情况下,透射光强最大是原来光强的______ _________________倍.答案:2,1/4难度:中填空题:如图,P1、P2为偏振化方向间夹角为α 的两个偏振片.光强为I0的平行自然光垂直入射到P1表面上,则通过P2的光强I=__________.若在P1、P2之间插入第三个偏振片P3,则通过P2的光强发生了变化.实验发现,以光线为轴旋转P2,使其偏振化方向旋转一角度θ后,发生消光现象,从而可以推算出P3的偏振化方向与P1的偏振化方向之间的夹角α'=___________.(假设题中所涉及的角均为锐角,且设α'<α).题目图片:答案:α2cos21Iα+θ-21π(或α+θ-90°)难度:中填空题:使光强为I0的自然光依次垂直通过三块偏振片P1,P2和P3.P1与P2的偏振化方向成45°角,P2与P3的偏振化方向成45°角.则透过三块偏振片的光强I为______________.答案:I0 / 8难度:中填空题:某一块火石玻璃的折射率是1.65,现将这块玻璃浸没在水中(n=1.33)。

大学物理复习题06

大学物理复习题06

7、 一束线偏振的平行光,在真空中波长为 589 nm (1 nm=10-9m),垂直 入射到方解石晶体上,晶体的光轴和表面平行,如图所示.已知方解石晶 体对此单色光的折射率为 no=1.658,ne=1.486 .这晶体中的寻常光的波
光轴 oe o和e
长λο =________________,非寻常光的波长λe=________________.


∫ 2、 若Biblioteka f(v)为气体分子速率分布函数,N 为分子总数,m 为分子质量,则 v2 1 mv 2 Nf (v ) dv
2 v1
的物理意义是
(A) 速率为v 2 的各分子的总平动动能与速率为v1 的各分子的总平动动能之差. (B) 速率为v 2 的各分子的总平动动能与速率为v1 的各分子的总平动动能之和. (C) 速率处在速率间隔v1 ~v 2 之内的分子的平均平动动能.


6、 如果两个偏振片堆叠在一起,且偏振化方向之间夹角为 60°,光强为 I0 的自然光垂直 入射在偏振片上,则出射光强为
1
(A) I0 / 8. (C) 3 I0 / 8.


(B) I0 / 4. (D) 3 I0 / 4.
7、 K 系与 K'系是坐标轴相互平行的两个惯性系,K'系相对于 K 系沿 Ox 轴正方向匀速
4. 解:光子动量:
pr = mr c = h /λ
电子动量:
pe = me v = h /λ
两者波长相等,有 mr c = me v
得到
mr / me = v/ c
电子质量
me =
m0 1− v2 /c2
式中 m0 为电子的静止质量.由②、④两式解出

大学物理练习册习题及答案6--波动学基础

大学物理练习册习题及答案6--波动学基础

⼤学物理练习册习题及答案6--波动学基础习题及参考答案第五章波动学基础参考答案思考题5-1把⼀根⼗分长的绳⼦拉成⽔平,⽤⼿握其⼀端,维持拉⼒恒定,使绳端在垂直于绳⼦的⽅向上作简谐振动,则(A )振动频率越⾼,波长越长;(B )振动频率越低,波长越长;(C )振动频率越⾼,波速越⼤;(D )振动频率越低,波速越⼤。

5-2在下⾯⼏种说法中,正确的说法是(A )波源不动时,波源的振动周期与波动的周期在数值上是不同的;(B )波源振动的速度与波速相同;(C )在波传播⽅向上的任⼆质点振动位相总是⽐波源的位相滞后;(D )在波传播⽅向上的任⼀质点的振动位相总是⽐波源的位相超前 5-3⼀平⾯简谐波沿ox 正⽅向传播,波动⽅程为010cos 2242t x y ππ??=-+ ?. (SI)该波在t =0.5s 时刻的波形图是()5-4图⽰为⼀沿x 轴正向传播的平⾯简谐波在t =0时刻的波形,若振动以余弦函数表⽰,且此题各点振动初相取-π到π之间的值,则()(A )1点的初位相为φ1=0(m)(A )(m)(m)(B )(C )(D )思考题5-3图思考题5-4图(B )0点的初位相为φ0=-π/2 (C )2点的初位相为φ2=0 (D )3点的初位相为φ3=05-5⼀平⾯简谐波沿x 轴负⽅向传播。

已知x=b 处质点的振动⽅程为[]0cos y A t ωφ=+,波速为u ,则振动⽅程为()(A)()0cos y A t b x ωφ??=+++??(B)(){}0cos y A t b x ωφ??=-++??(C)(){}0cos y A t x b ωφ??=+-+?? (D)(){}0cos y A t b x u ωφ??=+-+?? 5-6⼀平⾯简谐波,波速u =5m?s -1,t =3s 时刻的波形曲线如图所⽰,则0x =处的振动⽅程为()(A )211210cos 22y t ππ-??=?- (SI) (B )()2210cos y t ππ-=?+ (SI) (C )211210cos 22y t ππ-??=?+ (SI) (D )23210cos 2y t ππ-?=-(SI) 5-7⼀平⾯简谐波沿x 轴正⽅向传播,t =0的波形曲线如图所⽰,则P 处质点的振动在t =0时刻的旋转⽮量图是()5-8当⼀平⾯简谐机械波在弹性媒质中传播时,下述各结论⼀哪个是正确的?(A )媒质质元的振动动能增⼤时,其弹性势能减少,总机械能守恒;(B )媒质质元的振动动能和弹性势能都作周期变化,但两者的位相不相同;(C )媒质质元的振动动能和弹性势能的位相在任⼀时刻都相同,但两者的数值不相等;(D )媒质质元在其平衡位置处弹性势能最⼤。

大学物理课后练习06

大学物理课后练习06

大学物理课后练习六一、选择题:+1、两个同心的均匀带电球面,内球面半径为1R 、带电量1Q ,外球面半径为2R 、带电量2Q ,则在内球面里面、距离球心为r 处的P 点的场强大小E 为(A )12204Q Q r πε+;(B )1222010244Q Q R R πεπε+;(C )1204Q r πε;(D )0。

()+2、真空中一半径为R 的球面均匀带电Q ,在球心O 处有一带电量为q 的点电荷。

设无穷远处为电势零点,则在球内离球心O 距离为r 的P 点处的电势为(A )04q r πε;(B )01()4q Q r Rπε+; (C )04q Q r πε+;(D )01()4q Q q r R πε++。

+3、半径为r 的均匀带电球面1,带电量为q ,其外有一同心的半径为R 的均匀带电球面2,带电量为Q ,则此两球面之间的电势差12U U -为(A )011()4qr R πε-;(B )011()4Q R r πε-;(C )01()4qQ r R πε-;(D )04q Q r πε+。

+4、半径为R 的均匀带电球面,总电量为Q ,设无穷远处电势为零,则该带电体所产生的电场的电势U 随离球心的距离r 变化的分布曲线为(A )(B )(C )(D )5、下面说法正确的是(A )等势面上,各点场强的大小一定相等;(B )在电势高处,电势能也一定高;(C )场强大处,电势一定高;(D )场强的方向总是从电势高处指向电势低处。

二、填空题:1、电荷面密度为σ的均匀带电平板,以平板上的一点O 为中心,R为半径作一半球面,如图1所示,则通过此半球面的电通量为。

+2、两个平行的“无限大”均匀带电平面,其电荷面密度分别为σ+和2σ-,如图2所示。

设方向向右为正,则A 、B 、C 三个区域的电场强度分别为:A E =,B E =,C E =。

3、如图3所示,2AB L =,OCD 是以B 为中心,L 为半径的半圆。

大学物理学 习题六 机械波

大学物理学  习题六 机械波

一、选择题1.一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质元正处于平衡位置,此时它的能量是 [ ](A) 动能为零,势能最大. (B) 动能为零,势能为零. (C) 动能最大,势能最大. (D) 动能最大,势能为零.2. 一列机械横波在t 时刻的波形曲线如图所示,则该时刻能量为最大值的媒质质元的位置是:[ ](A) o ',b ,d ,f . (B) a ,c ,e ,g .(C) o ',d . (D) b ,f .3.在简谐波传播过程中,沿传播方向相距为λ1(λ 为波长)的两点的振动速度必定[ ](A) 大小相同,而方向相反. (B) 大小和方向均相同. (C) 大小不同,方向相同. (D) 大小不同,而方向相反.4.沿着相反方向传播的两列相干波,其表达式为)/(2cos 1λνx t A y -π= 和)/(2c o s 2λνx t A y +π=. 叠加后形成的驻波中,波节的位置坐标为[ ](A) λk x ±=. (B) λk x 21±=. (C) λ)12(21+±=k x . (D) 4/)12(λ+±=k x .5.两相干波源S 1和S 2相距λ /4,(λ 为波长),S 1的相位比S 2的相位超前π21,在S 1,S 2的连线上,S 1外侧各点(例如P 点)两波引起的两谐振动的相位差是:[ ](A) 0. (B)π21. (C) π. (D) π23. 6.在弦线上有一简谐波,其表达式为 ]34)20(100cos[100.221π-+π⨯=-x t y (SI),为了在此弦线上形成驻波,并且在x = 0处为一波腹,此弦线上还应有一简谐波,其表达式为:[ ] (A) ]3)20(100cos[100.222π+-π⨯=-x t y . (B) ]34)20(100cos[100.222π+-π⨯=-x t y . (C)]3)20(100cos[100.222π--π⨯=-x t y .(D) ]34)20(100cos[100.222π--π⨯=-x t y .二、填空题1.设入射波的表达式为 )(2cos 1λνxt A y +π=.波在x = 0处发生反射,反射点为固定端,则形成的驻波表达式为____________________________________.2.一弦上的驻波表达式为 t x y 1500cos 15cos 100.22-⨯= (SI).形成该驻波的两个反向传播的行波的波速为__________________.3.一声波在空气中的波长是0.25 m ,传播速度是340 m/s ,当它进入另一介质时,波长变成了0.37 m ,它在该介质中传播速度为______________.4.如图所示,两列相干波在P 点相遇。

大学物理练习题答案完美生活答案 06稳恒电流的磁场、电磁感应定律

大学物理练习题答案完美生活答案 06稳恒电流的磁场、电磁感应定律
L5
ε2 =
∫ (υ × B)idl = ∫ ω Bldl = 2ω B( 5 L)
0 0
L5
1
1
2
=
1 ω BL2 50
a点电势高于O点.
∴ U a − U b = ε 2 − ε1 =
1 16 15 3 ω BL2 − ω BL2 = − ω BL2 = − ω BL2 50 50 50 10
6.如图所示,一无限长直导线通有电流 I=5.0A,一矩形单匝线圈与此长直导线共面。设矩形线圈以 V=2.0m/s 的速度垂直于长直导线向右运动。已知:l=0.40m, a=0.20m, d=0.20m,求矩形线圈中的感应电动 势。若若线圈保持不动,而长直导线中的电流变为交变电流 i = 10 sin ( 100π t ) A i=10,求线圈中的感应电动 势。 (不计线圈的自感) 解: (1)方法(一)如图,距离长直导线为 r 处的磁感应强度为:
ε1r1 ε2r2
R1 R2 R4
ε3r3 A
R3 B
1. 在真空中将一根细长导线弯成如图所示的形状(在同一平面内,
3
专业班级:
学号:
姓名:
成绩:
1 由实线表示), AB = EF = R ,大圆弧 BC 的半径为R,小圆弧 DE 的半径为 R ,求圆心O 处 2
的磁感强度 B 的大小和方向.
解:解:(1) AB , CD , EF 三条直线电流在O 点激发的磁场零;
2
专业班级: 正)为 (D) (A)
学号:
姓名:
成绩:
π r 2 B . . (B) 2π r 2 B .(C) −π r 2 B sin α . (D) −π r 2 B cos α

大学物理试题及答案

大学物理试题及答案

大学物理试题及答案第一部分:选择题1.下列哪个物理量在不同位置上的取值具有不连续性?A. 速度B. 加速度C. 势能D. 动能答案:C. 势能2.以下哪个物理量在自由落体运动过程中保持常数?A. 速度B. 加速度C. 位移D. 质量答案:B. 加速度3.功的国际单位是什么?A. 牛顿B. 焦耳C. 瓦特D. 千瓦时答案:B. 焦耳4.电流强度的国际单位是什么?A. 欧姆B. 安培C. 法拉D. 牛顿答案:B. 安培5.下列哪个物理量是矢量?A. 功B. 能量C. 数密度D. 速度答案:D. 速度第二部分:填空题1.在匀速运动中,速度大小不变,但方向可以改变。

2.牛顿第二定律的公式为F=ma。

3.根据万有引力定律,两个物体的引力与它们的质量成正比。

4.电阻的单位是欧姆。

5.热量传递的方式主要有传导、对流和辐射。

第三部分:解答题1.简述牛顿第一定律的内容和意义。

答案:牛顿第一定律也称为惯性定律,它指出一个物体如果没有受到外力作用,或者所受到的外力平衡时,物体将保持静止状态或匀速直线运动的状态。

这个定律说明了惯性的概念,即物体的运动状态不会自发改变,需要外力的作用才会改变。

牛顿第一定律为力学奠定了基础,对于解释运动现象和研究物理规律有着重要意义。

2.简述电流的定义和计算方法。

答案:电流是单位时间内电荷通过导体所携带的量,通常用字母I表示,其定义为单位时间内通过导体两端的电荷量。

电流的计量单位是安培(A),1安培等于每秒通过导体两端的1库仑电荷。

电流的计算方法可以用欧姆定律来表示,即I = V / R,其中I是电流,V是电压,R是电阻。

根据欧姆定律,电流的大小与电压成正比,与电阻成反比。

3.解释热传导的过程,并给出一个实际生活中的例子。

答案:热传导是热量通过物质内部的传递方式,它是由物质内部分子的热运动引起的。

当一个物体的一部分温度升高时,其分子会与邻近的分子发生碰撞,将热能传递给周围分子,导致温度逐渐均匀。

(完整版)《大学物理》习题册题目及答案第6单元 气体动理论

(完整版)《大学物理》习题册题目及答案第6单元  气体动理论

第6单元 气体动理论 序号 学号 姓名 专业、班级一 选择题[ C ]1.在标准状态下, 若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比2121=V V ,则其内能之比21/E E 为: (A) 1/2 (B) 5/3 (C) 5/6 (D) 3/10[ B ]2.若理想气体的体积为V ,压强为p ,温度为T ,一个分子的质量为m ,k 为玻耳兹曼常量,R 为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为(A) pV/m (B) pV/(kT)(C) pV/(RT) (D) pV/(mT)[ D ]3.若)(v f 为气体分子速率分布函数,N 为分子总数,m 为分子质量,则 )(21221v Nf mv v v ⎰ d v 的物理意义是 (A) 速率为v 2的各分子的总平均动能与速率为v 1的各分子的总平均动能之差。

(B) 速率为v 2的各分子的总平动动能与速率为v 1的各分子的总平动动能之和。

(C) 速率处在速率间隔v 1~ v 2之内的分子的平均平动动能。

(D) 速率处在速率间隔v 1~ v 2之内的分子平动动能之和。

[ D ]4.在一密闭容器中,储有A 、B 、C 三种理想气体,处于平衡状态,A 种气体的分子数密度为 1n ,它产生的压强为 1p ,B 种气体的分子数密度为 12n ,C 种气体的分子数密度为3n 1,则混合气体的压强p 为(A)31p (B)41p(C)51p (D)61p二 填空题1.在定压下加热一定量的理想气体,若使其温度升高1K 时,它的体积增加了0.005倍,则气体原来的温度是_________200k__________。

2.用总分子数N 、气体分子速率v 和速率分布函数f(v),表示下列各量:(1)速率大于0v 的分子数= ⎰∞0)(v dv v Nf ;(2)速率大于0v 的那些分子的平均速率=⎰⎰∞∞00)()(v v dv v f dv v vf ;(3)多次观察某一分子的速率,发现其速率大于0v 的概率=⎰∞0)(v dv v f 。

大学物理第6节练习答案

大学物理第6节练习答案

第六章 热力学基础练 习 一一. 选择题1. 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后( A ) (A) 温度不变,熵增加; (B) 温度升高,熵增加;(C) 温度降低,熵增加; (D) 温度不变,熵不变。

2. 对于理想气体系统来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值。

( C ) (A) 等容降压过程; (B) 等温膨胀过程; (C) 等压压缩过程; (D) 绝热膨胀过程。

3. 一定量的理想气体,分别经历如图1(1)所示的abc 过程(图中虚线ac 为等温线)和图1(2)所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线) 。

判断这两过程是吸热还是放热:( A ) (A) abc 过程吸热,def 过程放热; (B) abc 过程放热,def 过程吸热; (C) abc 过程def 过程都吸热; (D) abc 过程def 过程都放热。

4. 如图2,一定量的理想气体,由平衡状态A 变到平衡状态B(A p =B p ),则无论经过的是什么过程,系统必然( B ) (A) 对外做正功; (B) 内能增加; (C) 从外界吸热; (D) 向外界放热。

二.填空题1. 一定量的理想气体处于热动平衡状态时,此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是P V T ,而随时间变化的微观量是每个分子的状态量。

2. 一定量的单原子分子理想气体在等温过程中,外界对它做功为200J ,则该过程中需吸热__-200__ ___J 。

3. 一定量的某种理想气体在某个热力学过程中,外界对系统做功240J ,气体向外界放热620J ,则气体的内能 减少,(填增加或减少),21E E = -380 J 。

4. 处于平衡态A 的热力学系统,若经准静态等容过程变到平衡态B ,将从外界吸热416 J ,若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C ,将从外界吸热582 J ,所以,从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中系统对外界所做的功为 582-416=166J 。

华理大学物理习题册六答案

华理大学物理习题册六答案


2 x (2k 1) 200 2
x 50 (2k 1)cm
k 0,1,2
(3)振幅最大: cos 即
2 x k 200
2 x 1
x 100 k
46
(k 0,1,2 )
大学物理上习题册参考解答
y 11、 一列波长为λ 的平面简谐波沿 x 轴的正方向传播, 已 知 x=λ /2 处质点的振动方程为 y =Acosω t。 (1)求该平面简谐波的方程; (2)若在 x=3λ /4 的 P 点处放一如图所示的反射面,求
A 0.20 (m)

u 2.5m / s
x )] 2.5 2.5 2
2.5 1.25 1 s 2
u 2 .5 2 (m) 1.25

(2) y 0.20 cos(2.5t L) L 根据旋转矢量图可知,只有反相的各点才能速度相等而方向相反
x 25 m 处的振动方程
v y 2 10 2 sin[ t ] 2 2 a y t 1 2 10 2 ( ) 2 cos[ t ] 0 2 2
v(1) 102 m s
(2)根据波动方程
x y 2 10 2 cos[ (3 ) ] 2 10 2 cos[ x ] 2 5 2 10 y0 x (2k 1) 10 2 3 x 10 (k ) k 0,1,2 2
A 0. 2 2 x cos t 比较可得 T
u
47 m / s T
(2)相邻节点间距离 (3) v
0. 2 ( m ) 2 16
dy 15 cos 16 x sin 750 t dt

大学物理课后习题详解(第六章)中国石油大学

大学物理课后习题详解(第六章)中国石油大学

习 题 六6-1 一轻弹簧在60N 的拉力下伸长30cm .现把质量为4kg 物体悬挂在该弹簧的下端,并使之静止,再把物体向下拉10cm ,然后释放并开始计时.求:(1)物体的振动方程;(2)物体在平衡位置上方5cm 时弹簧对物体的拉力;(3)物体从第一次越过平衡位置时刻起,到它运动到上方5cm 处所需要的最短时间.[解] (1)取平衡位置为坐标原点,竖直向下为正方向,建立坐标系N/m 2001030602=⨯=-k设振动方程为 ()ϕω+=t A x cosrad/s 07.74200===m k ω m 1.0=A 0=t 时 m 1.0=x ϕc o s1.01.0= 0=ϕ 故振动方程为 ()m 07.7cos 1.0t x = (2)设此时弹簧对物体作用力为F ,则()()x x k x k F +=∆=0其中 m 196.02008.940=⨯==k mg x 因而有 ()N 2.2905.0196.0200=-⨯=F (3)设第一次越过平衡位置时刻为1t ,且速度小于零,则()107.7cos 1.00t = 07.75.01π=t第一次运动到上方5cm 处时刻为2t ,且速度小于零,则()207.7cos 1.005.0t =- )07.7322⨯=πt故所需最短时间为:s 074.012=-=∆t t t6-2 一质点在x 轴上作谐振动,选取该质点向右运动通过点 A 时作为计时起点(t =0),经过2s 后质点第一次经过点B ,再经 2s 后,质点第二次经过点B ,若已知该质点在A 、B 两点具有相同的速率,且10cm =AB ,求:(1)质点的振动方程;(2)质点在A 点处的速率.[解] 由旋转矢量图和||||b a v v =可知421=T s 由于42s 81,s 81ππνων====-T(1)以AB 的中点为坐标原点,x 轴指向右方.0=t 时, ϕcos 5A x =-=2s =t 时, ()ϕϕωs i n 2c o s 5A A x -=+== 由以上二式得 1tan =ϕ因为在A 点质点的速度大于零,所以43πϕ-= cm 25cos /==ϕx A所以,运动方程为:()m 4/34/cos 10252ππ-⨯=-t x(2)速度为: ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-==-434sin 41025d d 2πππt t x v 当2s =t 时 m/s 1093.3432sin 4102522--⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-=πππv6-3 一质量为M 的物体在光滑水平面上作谐振动,振幅为 12cm ,在距平衡位置6cm 处,速度为24s cm ,求:(1)周期T ;(2)速度为12s cm 时的位移.[解](1)设振动方程为()cm cos ϕω+=t A x 以cm 12=A 、cm 6=x 、1s cm 24-⋅=v 代入,得:()ϕω+=t c o s 126 (1)()ϕωω+-=t sin 1224 (2)由(1)、(2)得1122412622=⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛ω 解得 334=ω s 72.2232===πωπT (2) 以1s cm 12-⋅=v 代入,得:()()ϕωϕωω+-=+-=t t sin 316sin 1212解得: ()43sin -=+ϕωt 所以 ()413cos ±=+ϕωt故 ()cm 8.1041312cos 12±=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±⨯=+=ϕωt x6-4 一谐振动的振动曲线如图所示,求振动方程.[解] 设振动方程为: ()ϕω+=t A x cos 根据振动曲线可画出旋转矢量图由图可得: 32πϕ=125223πππϕω=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆∆=t故振动方程为 cm 32125cos 10⎪⎭⎫⎝⎛+=ππt x6-5 一质点沿x 轴作简谐振动,其角频率s rad 10=ω,试分别写出以下两种初始状态的振动方程:(1)其初始位移0x =7.5 cm ,初始速度s cm 0.750=v ;(2)其初始位移0x =7.5 cm ,初速度s cm 0.750-=v .[解] 设振动方程为 ()ϕ+=t A x 10cos (1) 由题意得: ϕcos 5.7A = ϕsin 1075A -= 解得: 4πφ-= cm 6.10=A 故振动方程为:()cm 410cos 6.10π-=t x(2) 同法可得: ()cm 410cos 6.10π+=t x6-6 一轻弹簧在60 N 的拉力作用下可伸长30cm .现将一物体悬挂在弹簧的下端并在它上面放一小物体,它们的总质量为4k 。

清华大学《大学物理》习题库试题及答案__06_光学习题答案

清华大学《大学物理》习题库试题及答案__06_光学习题答案

P S 1 S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1 一、选择题1.3165:在相同的时间内,一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中(A) 传播的路程相等,走过的光程相等(B) 传播的路程相等,走过的光程不相等(C) 传播的路程不相等,走过的光程相等(D) 传播的路程不相等,走过的光程不相等[]2.3611:如图,S 1、S 2是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为r 1和r 2。

路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1,折射率为n 1的介质板,路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2,折射率为n 2的另一介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于 (A) (B)(C) (D) [] 3.3664:如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且n 1<n 2>n 3,λ1为入射光在折射率为n 1 的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为(A) 2πn 2e / ( n 1λ1) (B)[4πn 1e / ( n 2λ1)] + π(C) [4πn 2e / ( n 1λ1) ]+ π (D) 4πn 2e / ( n 1λ1) []4.3169:用白光光源进行双缝实验,若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝,用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝,则:(A) 干涉条纹的宽度将发生改变 (B) 产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹(C) 干涉条纹的亮度将发生改变 (D) 不产生干涉条纹[]5.3171:在双缝干涉实验中,两条缝的宽度原来是相等的。

若其中一缝的宽度略变窄(缝中心位置不变),则(A) 干涉条纹的间距变宽 (B) 干涉条纹的间距变窄(C) 干涉条纹的间距不变,但原极小处的强度不再为零 (D) 不再发生干涉现象[]6.3172:在双缝干涉实验中,为使屏上的干涉条纹间距变大,可以采取的办法是(A) 使屏靠近双缝 (B) 使两缝的间距变小 (C) 把两个缝的宽度稍微调窄(D) 改用波长较小的单色光源[]7.3498:在双缝干涉实验中,入射光的波长为λ,用玻璃纸遮住双缝中的一个缝,若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5 λ,则屏上原来的明纹处 (A) 仍为明条纹 (B) 变为暗条纹 (C) 既非明纹也非暗纹; (D) 无法确定是明纹,还是暗纹[] 8.3612:在双缝干涉实验中,若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离 相等,则观察屏上中央明条纹位于图中O 处。

大学物理第六章静电场习题答案

大学物理第六章静电场习题答案

第六章 静电场习题6-1 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?解:(1)如图任选一点电荷为研究对象,分析其受力有1230F F F F =++=合 y 轴方向有()()21322002032cos 242433304q qQ F F F a a q q Q aθπεπεπε=+=+=+=合得 33Q q =-(2)这种平衡与三角形的边长无关。

6-2 两小球的质量都是m ,都用长为l 的细绳挂在同一点,它们带有相同电量,静止时两线夹角为2θ,如图所示。

设小球的半径和线的质量都可以忽略不计,求每个小球所带的电量。

解:对其中任一小球受力分析如图所示,有⎪⎩⎪⎨⎧===220)sin 2(π41sin cos θεθθl q F T mg T e解得 θπεθtan 4sin 20mg l q = 6-3 在氯化铯晶体中,一价氯离子Cl -与其最邻近的八个一价铯离子Cs +构成如图所示的立方晶格结构。

(1)求氯离子所受的库仑力;(2)假设图中箭头所指处缺少一个铯离子(称作晶格缺陷),求此时氯离子所受的库仑力。

(1)由对称性可知 F 1= 0(2)291222200 1.9210N 43q q e F r aπεπε-===⨯ 方向如图所示6-4 长l =15.0 cm 的直导线AB 上均匀地分布着线密度95.010C m λ-=⨯的正电荷。

试求:(1)在导线的延长线上与导线B 端相距1 5.0cm a =处P 点的场强;(2)在导线的垂直平分线上与导线中点相距2 5.0d cm =处Q 点的场强。

解:(1)如图所示,在带电直线上取线元x d ,其上电量q d 在P 点产生场强为20)(d π41d x a xE P -=λε2220)(d π4d x a x E E llP P -==⎰⎰-ελ]2121[π40l a l a +--=ελ)4(π220l a l -=ελ 用15=l cm ,9100.5-⨯=λ1m C -⋅,5.12=a cm 代入得21074.6⨯=P E 1C N -⋅ 方向水平向右(2)同理 2220d d π41d +=x xE Q λε 方向如图所示由于对称性可知⎰=l QxE 0d ,即Q E只有y 分量22222220dd d d π41d ++=x x xE Qyλε22π4d d ελ⎰==lQyQy E E ⎰-+2223222)d (d l l x x 2220d 4π2+=l lελ以9100.5-⨯=λ1cm C -⋅, 15=l cm ,5d 2=cm 代入得21096.14⨯==Qy Q E E 1C N -⋅ 方向沿y 轴正向*6-5 设匀强电场的电场强度E 与半径为R 的半球面的对称轴平行,试计算通过此半球面的电场强度通量。

大学物理简明教程(赵近芳)习题6详解

大学物理简明教程(赵近芳)习题6详解

习题61. 选择题(1) 置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种情况下气体的状态(A) 一定都是平衡态.(B) 不一定都是平衡态.(C) 前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态.(D) 后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态. [ ]答:B; .(2) 用公式T C E V ∆=∆ν(式中V C 为定体摩尔热容量,视为常量,ν 为气体摩尔数)计算理想气体内能增量时,此式(A) 只适用于准静态的等体过程.(B) 只适用于一切等体过程.(C) 只适用于一切准静态过程.(D) 适用于一切始末态为平衡态的过程. [ ]答: D;(3) 一定量的理想气体,经历某过程后,温度升高了.则根据热力学定律可以断定: ① 该理想气体系统在此过程中吸了热.② 在此过程中外界对该理想气体系统作了正功.③ 该理想气体系统的内能增加了.④ 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热,又对外做了正功.以上正确的断言是:(A) ① 、③ . (B) ②、③.(C) ③. (D) ③、④.(E) ④. [ ]答: C;(4) 如题6.1(4)图所示,理想气体经历abc 准静态过程,设系统对外做功W ,从外界吸收的热量Q 和内能的增量E ∆,则正负情况是: (A)ΔE >0,Q >0,W <0. (B)ΔE >0,Q >0,W >0. (C)ΔE >0,Q <0,W <0.(D) ΔE <0,Q<0,W <0. [ ]答: B;(5) 有人设计一台卡诺热机(可逆的).每循环一次可从 400 K 的高温热源吸热1 800 J ,向 300 K 的低温热源放热 800 J .同时对外做功1000 J ,这样的设计是(A) 可以的,符合热力学第一定律.(B) 可以的,符合热力学第二定律.(C) 不行的,卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量. p a b 题6.1(4)图 V c(D) 不行的,这个热机的效率超过理论值.[]答:D;(6) 一定量的某种理想气体起始温度为T,体积为V,该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程:(1) 绝热膨胀到体积为2V,(2)等体变化使温度恢复为T,(3) 等温压缩到原来体积V,则此整个循环过程中(A) 气体向外界放热(B) 气体对外界做正功(C) 气体内能增加(D) 气体内能减少[]答:A;(7) 关于可逆过程和不可逆过程的判断:①可逆热力学过程一定是准静态过程.②准静态过程一定是可逆过程.③不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.④凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程.以上四种判断,其中正确的是(A) ①、②、③.(B) ①、②、(4).( C) ②、④.(D) ①、④.[]答:D; (8) C; (9) A(8)热力学第二定律表明:(A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功.(B) 在一个可逆过程中,工作物质净吸热等于对外作的功.(C) 摩擦生热的过程是不可逆的.(D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体.[]答:C;(9) 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体.若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后Array(A) 温度不变,熵增加.(B) 温度升高,熵增加.(C) 温度降低,熵增加.(D) 温度不变,熵不变.[]题6.1(9)图答:A2.填空题(1) 某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体做功|W1|,又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外做功|W2|,则整个过程中气体。

大学物理学第六章流体力学基础习题

大学物理学第六章流体力学基础习题

第六章 流体力学基础一、测验题1. 在水池边上装有宽为b =1.0m 的小门,其下边与水池底相平,并用铰链与池壁联结.试问,当池内的水深为h =2.0m 时,门受到的水压力对铰链的力矩有多大?A. 1.1⨯104N ⋅m B. 1.3⨯104 N ⋅m C. 1.5⨯104N ⋅m D. 1.7⨯104 N ⋅m2. 注射器活塞面积为S ,针管内部截面积为s .以力F 推动活塞使药液从针管射出.不考虑流体阻力,活塞的移动速度为多大?A. v =ρF 2S 22s S s -B. v =ρF S22sS s -C. v =SF ρ222s S s -D. v =ρ4F S22sS s -二、讨论题1. 根据伯努利原理简要解释火车站月台上为什么要设置黄色警戒线?2. 为何刮大风时,迎风会出现呼吸困难? 三、计算题1. 如图倒T 字型容器,上部细管横截面积S 1=5.00 cm 2, 下部横截面积S 2=100 cm 2,高度h 2= 5.00cm .容器总高h 1+h 2=100 cm .注满水( ρ=1.00⨯103kgm -3).求:(1)水对容器底部的作用力. (2)此装置内水的重量.(3)解释(1)、(2)的结zbhxOz d zS 2S 1h 2h 1果为何不同?2. 一圆柱形水桶,横截面的直径为D = 60 cm ,桶底有一直径为d = 10 cm 的圆孔。

开始时桶内水的深度为h =100 cm ,求:此时水从桶底孔中流出的速率v 和流量Q 。

3. (课后习题6-3)粗圆筒内盛有水,水的深度为H ,在圆筒的侧壁上开一个小孔。

(1)孔与水面的距离为多大时,水流的水平射程最大;(2)水流的最大水平射程为多少?4. (课后习题6-8)如图,文丘里(Venturi)流量计的两种管径的截面积分别为1S 和2S ,流体的密度为ρ,并由U 形管液柱高度差h 可计算出压强差为p ∆,试推导流体的体积流量为()1222122V p Q S S S S ρ∆=-5.(课后习题6-10)内径为2.5 cm 进水管将水送到地下室,管内水的流速为10.90m s -⋅、压强为170 kPa 。

大学物理6,7章作业

大学物理6,7章作业

第六章机械振动一. 选择题1. 一弹簧振子,水平放置时做简谐振动,若把它竖直放置或放在一光滑斜面上,下列说法正确的是(A) 竖直时做简谐振动,在斜面上不做简谐振动(B) 竖直时不做简谐振动,在斜面上做简谐振动(C) 两种情况下都做简谐振动(D) 两种情况下都不做简谐振动2. 质点沿x轴做简谐振动,振动方程用余弦函数表示,若时,质点过平衡位置且向x轴负方向运动,则它的振动初相位为(A) 0(B)(C)(D)3. 两个质点各自做简谐振动,它们的振幅、周期相同,第一个质点的振动方程为,当第一个质点从相对于其平衡位置的正位移处回到平衡位置时,第二个质点正在最大正位移处,则第二个质点的振动方程为:(A)(B)(C)(D)4. 质点沿x轴做简谐振动,振动方程为,从t = 0时刻起,到质点位置在x = -2cm处,且向x轴正方向运动的最短时间间隔为(A)(B)(C)(D)5. 质点做简谐振动,振幅为A,初始时刻质点的位移为,且向x轴正向运动,代表此简谐振动的旋转矢量图为(B)(A)(D)(C)6. 图示为质点做简谐振动的曲线,该质点的振动方程为(A) ) cm(B) ) cm(C) ) cm(D) ) cm7. 一弹簧振子做简谐振动,总能量为E0,如果振幅增加为原来的两倍,则它的总能量为(A)(B)(C)(D)8. 一弹簧振子做简谐振动,当位移为振幅的一半时,其动能为总能量的(A)(B)(C)(D)(E)9. 两个简谐振动,,,且,合振动的振幅为(A)(B)(C)(D)二. 填空题10. 一弹簧振子,弹簧的弹性系数为k ,物体的质量为m ,则该系统固有圆频率为_________,故有振动周期为_____________.11. 物体做简谐振动,振动方程(SI ),则振动周期T =_______________,频率ν =___________,初相位φ0 =__________________.12. 一简谐振动方程为,已知时的初位移为0.04m ,初速度为0.09m/s ,则振幅为____________,初相位为____________.13. 单摆做小幅摆动的最大摆角为θm ,摆动周期为T ,时处于图示位置,选单摆平衡位置为坐标原点,向右方为正向,则振动方程为______________________________.14. 一质点同时参与三个简谐振动,振动方程分别为:,,.则合振动方程为___________________.三. 计算题15. 质量为10g 的小球与轻弹簧组成的系统,按 cm )38cos(5.0ππ+=t x 的规律振动,式中t 的单位为S 。

大学物理(北邮大)答案习题6

大学物理(北邮大)答案习题6

习题六6-1 气体在平衡态时有何特征?气体的平衡态与力学中的平衡态有何不同?答:气体在平衡态时,系统与外界在宏观上无能量和物质的交换;系统的宏观性质不随时间变化.力学平衡态与热力学平衡态不同.当系统处于热平衡态时,组成系统的大量粒子仍在不停地、无规则地运动着,大量粒子运动的平均效果不变,这是一种动态平衡.而个别粒子所受合外力可以不为零.而力学平衡态时,物体保持静止或匀速直线运动,所受合外力为零. 6-2 气体动理论的研究对象是什么?理想气体的宏观模型和微观模型各如何? 答:气体动理论的研究对象是大量微观粒子组成的系统.是从物质的微观结构和分子运动论出发,运用力学规律,通过统计平均的办法,求出热运动的宏观结果,再由实验确认的方法.从宏观看,在温度不太低,压强不大时,实际气体都可近似地当作理想气体来处理,压强越低,温度越高,这种近似的准确度越高.理想气体的微观模型是把分子看成弹性的自由运动的质点.6-3 何谓微观量?何谓宏观量?它们之间有什么联系?答:用来描述个别微观粒子特征的物理量称为微观量.如微观粒子(原子、分子等)的大小、质量、速度、能量等.描述大量微观粒子(分子或原子)的集体的物理量叫宏观量,如实验中观测得到的气体体积、压强、温度、热容量等都是宏观量.气体宏观量是微观量统计平均的结果.2864215024083062041021++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑∑iii NV N V7.2141890== 1s m -⋅ 方均根速率28642150240810620410212232222++++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑∑iii NV N V6.25= 1s m -⋅6-5 速率分布函数)(v f 的物理意义是什么?试说明下列各量的物理意义(n 为分子数密度,N 为系统总分子数).(1)v v f d )( (2)v v nf d )( (3)v v Nf d )( (4)⎰vv v f 0d )( (5)⎰∞d )(v v f (6)⎰21d )(v v v v Nf解:)(v f :表示一定质量的气体,在温度为T 的平衡态时,分布在速率v 附近单位速率区间的分子数占总分子数的百分比.(1) v v f d )(:表示分布在速率v 附近,速率区间v d 的分子数占总分子数的百分比. (2) v v nf d )(:表示分布在速率v 附近、速率区间dv 的分子数密度. (3) v v Nf d )(:表示分布在速率v 附近、速率区间dv 的分子数. (4)⎰vv v f 0d )(:表示分布在21~v v 区间的分子数占总分子数的百分比.(5)⎰∞d )(v v f :表示分布在∞~0的速率区间所有分子,其与总分子数的比值是1.(6)⎰21d )(v v v v Nf :表示分布在21~v v 区间的分子数.6-6 最概然速率的物理意义是什么?方均根速率、最概然速率和平均速率,它们各有何用 处? 答:气体分子速率分布曲线有个极大值,与这个极大值对应的速率叫做气体分子的最概然速率.物理意义是:对所有的相等速率区间而言,在含有P v 的那个速率区间的分子数占总分子数的百分比最大.分布函数的特征用最概然速率P v 表示;讨论分子的平均平动动能用方均根速率,讨论平均自由程用平均速率.6-7 容器中盛有温度为T 的理想气体,试问该气体分子的平均速度是多少?为什么? 答:该气体分子的平均速度为0.在平衡态,由于分子不停地与其他分子及容器壁发生碰撞、其速度也不断地发生变化,分子具有各种可能的速度,而每个分子向各个方向运动的概率是相等的,沿各个方向运动的分子数也相同.从统计看气体分子的平均速度是0.6-8 在同一温度下,不同气体分子的平均平动动能相等,就氢分子和氧分子比较,氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子大,对吗? 答:不对,平均平动动能相等是统计平均的结果.分子速率由于不停地发生碰撞而发生变化,分子具有各种可能的速率,因此,一些氢分子的速率比氧分子速率大,也有一些氢分子的速率比氧分子速率小.6-9 如果盛有气体的容器相对某坐标系运动,容器的分子速度相对这坐标系也增大了, 温度也因此而升高吗?答:宏观量温度是一个统计概念,是大量分子无规则热运动的集体表现,是分子平均平动动能的量度,分子热运动是相对质心参照系的,平动动能是系统的动能.温度与系统的整体运动无关.只有当系统的整体运动的动能转变成无规则热运动时,系统温度才会变化.6-10 题6-10图(a)是氢和氧在同一温度下的两条麦克斯韦速率分布曲线,哪一条代表氢?题6-10图(b)是某种气体在不同温度下的两条麦克斯韦速率分布曲线,哪一条的温度较高?答:图(a)中(1)表示氧,(2)表示氢;图(b)中(2)温度高.题6-10图6-11 温度概念的适用条件是什么?温度微观本质是什么?答:温度是大量分子无规则热运动的集体表现,是一个统计概念,对个别分子无意义.温度微观本质是分子平均平动动能的量度. 6-12 下列系统各有多少个自由度: (1)在一平面上滑动的粒子;(2)可以在一平面上滑动并可围绕垂直于平面的轴转动的硬币; (3)一弯成三角形的金属棒在空间自由运动. 解:(1) 2,(2)3,(3)66-13 试说明下列各量的物理意义. (1)kT 21 (2)kT 23 (3)kT i2(4)RT i M M mol 2 (5)RT i 2 (6)RT 23解:(1)在平衡态下,分子热运动能量平均地分配在分子每一个自由度上的能量均为k 21T . (2)在平衡态下,分子平均平动动能均为kT 23. (3)在平衡态下,自由度为i 的分子平均总能量均为kT i2. (4)由质量为M ,摩尔质量为mol M ,自由度为i 的分子组成的系统的能为RT iM M 2mol .(5) 1摩尔自由度为i 的分子组成的系统能为RT i2. (6) 1摩尔自由度为3的分子组成的系统的能RT 23,或者说热力学体系,1摩尔分子的平均平动动能之总和为RT 23.6-14 有两种不同的理想气体,同压、同温而体积不等,试问下述各量是否相同?(1)分子数密度;(2)气体质量密度;(3)单位体积气体分子总平动动能;(4)单位体积气体分子的总动能. 解:(1)由kTpn nkT p ==,知分子数密度相同;(2)由RTpM V M mol ==ρ知气体质量密度不同; (3)由kT n23知单位体积气体分子总平动动能相同; (4)由kT in 2知单位体积气体分子的总动能不一定相同.6-15 何谓理想气体的能?为什么理想气体的能是温度的单值函数?解:在不涉及化学反应,核反应,电磁变化的情况下,能是指分子的热运动能量和分子间相互作用势能之总和.对于理想气体不考虑分子间相互作用能量,质量为M 的理想气体的所有分子的热运动能量称为理想气体的能.由于理想气体不计分子间相互作用力,能仅为热运动能量之总和.即RT iM M E 2mol =是温度的单值函数.6-16 如果氢和氦的摩尔数和温度相同,则下列各量是否相等,为什么?(1)分子的平均平动动能;(2)分子的平动动能;(3)能. 解:(1)相等,分子的平均平动动能都为kT 23. (2)不相等,因为氢分子的平均动能kT 25,氦分子的平均动能kT 23. (3)不相等,因为氢分子的能RT 25υ,氦分子的能RT 23υ.6-17 有一水银气压计,当水银柱为0.76m 高时,管顶离水银柱液面0.12m ,管的截面积为2.0×10-4m 2,当有少量氦(He)混入水银管顶部,水银柱高下降为0.6m ,此时温度为27℃,试计算有多少质量氦气在管顶(He 的摩尔质量为0.004kg ·mol -1)? 解:由理想气体状态方程RT M MpV mol=得 RTpV M M mol= 汞的重度 51033.1⨯=Hg d 3m N -⋅氦气的压强 Hg )60.076.0(d P ⨯-= 氦气的体积 4100.2)60.088.0(-⨯⨯-=V 3m)27273()100.228.0()60.076.0(004.04Hg +⨯⨯⨯⨯-⨯=-R d M)27273(31.8)100.228.0()60.076.0(004.04Hg +⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=-d61091.1-⨯=Kg6-18 设有N个粒子的系统,其速率分布如题6-18图所示.求(1)分布函数)(vf的表达式;(2)a与v之间的关系;(3)速度在1.5v到2.0v之间的粒子数.(4)粒子的平均速率.(5)0.5v到1v区间粒子平均速率.题6-18图解:(1)从图上可得分布函数表达式⎪⎩⎪⎨⎧≥=≤≤=≤≤=)2()()2()()0(/)(vvvNfvvvavNfvvvavvNf⎪⎩⎪⎨⎧≥≤≤≤≤=)2()2(/)0(/)(vvvvvNavvNvavvf)(vf满足归一化条件,但这里纵坐标是)(vNf而不是)(vf故曲线下的总面积为N,(2)由归一化条件可得⎰⎰==+00232ddv vv vNaNvavvav(3)可通过面积计算NvvaN31)5.12(=-=∆(4) N个粒子平均速率⎰⎰⎰⎰+===∞∞022ddd)(1d)(vvvvavvvavvvvNfNvvvfv220911)2331(1vavavNv=+=(5)5.0v到1v区间粒子平均速率⎰⎰==0005.0115.0d d v v v v NNv N N N Nv v ⎰⎰==00005.05.00211d d )(v v v v v Nv av N N v v vf N N 2471)243(1d 12103003015.002100av N v av v av N v v av N v v v =-==⎰ 05.0v 到01v 区间粒子数N av v v a a N 4183)5.0)(5.0(210001==-+=9767020v N av v ==6-19 试计算理想气体分子热运动速率的大小介于1100-⋅-p p v v 与1100-⋅+p p v v 之间的分子数占总分子数的百分比.解1:22223222332222222()4()2/10099/100/0.99(/100)(/100)/502114()4()()501140.0163 1.63%50pmv KTp p p p p p p p p p v v p wp p p w N mf v v e v v N KTv v v v v v w v v v v v v v v N e v v e wv N v v ew ππππππ----∆=∆=∆=-=→==∆=+--==∆⇒=∆==≈= 解2:令Pv vu =,则麦克斯韦速率分布函数可表示为 du e u N dN u 224-=π因为1=u ,02.0=∆u 由u e u N N u ∆=∆-224π得 %66.102.0141=⨯⨯⨯=∆-e N N π6-20 容器中储有氧气,其压强为p =0.1 MPa(即1atm)温度为27℃,求(1)单位体积中的分子n ;(2)氧分子的质量m ;(3)气体密度ρ;(4)分子间的平均距离e ;(5)平均速率v ;(6)方均根速率2v ;(7)分子的平均动能ε. 解:(1)由气体状态方程nkT p =得242351045.23001038.110013.11.0⨯=⨯⨯⨯⨯==-kT p n 3m - (2)氧分子的质量26230mol 1032.51002.6032.0⨯=⨯==N M m kg (3)由气体状态方程RT M MpV mol=得 13.030031.810013.11.0032.05mol =⨯⨯⨯⨯==RT p M ρ 3m kg -⋅(4)分子间的平均距离可近似计算932431042.71045.211-⨯=⨯==ne m(5)平均速率58.446032.030031.860.160.1mol =⨯≈=M RT v 1s m -⋅ (6) 方均根速率87.48273.1mol2=≈M RTv 1s m -⋅ (7) 分子的平均动能20231004.13001038.12525--⨯=⨯⨯⨯==kT εJ6-21 1mol 氢气,在温度为27℃时,它的平动动能、转动动能和能各是多少? 解:理想气体分子的能量RT iE 2υ= 平动动能 3=t 5.373930031.823=⨯⨯=t E J 转动动能 2=r 249330031.822=⨯⨯=r E J能5=i 5.623230031.825=⨯⨯=i E J6-22 一瓶氧气,一瓶氢气,等压、等温,氧气体积是氢气的2倍,求(1)氧气和氢气分子数密度之比;(2)氧分子和氢分子的平均速率之比. 解:(1)因为 nkT p =则1=HOn n (2)由平均速率公式mol60.1M RTv = 41mol mol ==O H HOM M v v6-23 一真空管的真空度约为1.38×10-3Pa(即1.0×10-5mmHg),试 求在27℃时单位体积中的分子数及分子的平均自由程(设分子的有效直径d =3×10-10m). 解:由气体状态方程nkT p =得172331033.33001038.11038.1⨯=⨯⨯⨯==-kT p n 3m - 由平均自由程公式 nd 221πλ=5.71033.3109211720=⨯⨯⨯⨯=-πλ m6-24 (1)求氮气在标准状态下的平均碰撞频率;(2)若温度不变,气压降到1.33×10-4Pa ,平均碰撞频率又为多少(设分子有效直径10-10m)? 解:(1)碰撞频率公式v n d z 22π=对于理想气体有nkT p =,即kTp n =所以有 kTpv d z 22π=而 mol60.1M RTv ≈ 43.4552827331.860.1=⨯≈v 1s m -⋅ 氮气在标准状态下的平均碰撞频率805201044.52731038.110013.143.455102⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-πz 1s - 气压下降后的平均碰撞频率123420s714.02731038.11033.143.455102----=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=πz6-25 1mol 氧气从初态出发,经过等容升压过程,压强增大为原来的2倍,然后又经过等温膨胀过程,体积增大为原来的2倍,求末态与初态之间(1)气体分子方均根速率之比; (2)分子平均自由程之比. 解:由气体状态方程2211T p T p = 及 3322V p V p = 方均根速率公式 mol273.1M RTv = 21212122===p p T T v v 末初 对于理想气体,nkT p =,即 kTpn = 所以有 pd kT 22πλ=12121==T p p T 末初λλ 6-26 飞机起飞前机舱中的压力计指示为1.0 atm(1.013×105Pa),温度为27 ℃;起飞后压力计指示为0.8 atm(0.8104×105Pa),温度仍为27 ℃,试计算飞机距地面的高度. 解:气体压强随高度变化的规律:由nkT p =及kTmgz en n 0=RTgz M kTmgz kTmgz ep ep kTen p mol 000---===pp g M RTz 0mol ln =31096.18.01ln 8.90289.030031.8⨯=⨯⨯=z m6-27 上升到什么高度处大气压强减少为地面的75%(设空气的温度为0℃). 解:压强随高度变化的规律pp g M RTz 0mol ln =3103.275.01ln 8.90289.027331.8⨯=⨯⨯=z m6-28在标准状态下,氦气的粘度 = 1.89×105Pa ·s ,摩尔质量M mol =0.004 kg/mol ,分子平均速率v =1.20×103m/s .试求在标准状态下氦分子的平均自由程.解:据 λρηv 31=得 vv mol M V 033ηρηλ== = 2.65×107m6-29在标准状态下氦气的导热系数κ = 5.79×102W ·m1·K1,分子平均自由程=λ 2.60×107m ,试求氦分子的平均速率. 解: λυρκmol V M C 31=λυ031V C V=得 λκλκλκυR V R V C V V 00022333=== = 1.20×103m/s6-30实验测得在标准状态下,氧气的扩散系数为1.9×105 m 2/s ,试根据这数据计算分子的平均自由程和分子的有效直径.(普适气体常量R = 8.31 J ·mol 1·K 1,玻尔兹曼常量k = 1.38×1023 J ·K 1)解:(1) ∵ λv 31=D氧气在标准状态下 8v mol RTM ==π425 m/s 73 1.310v Dλ-==⨯ m (2) ∵ pd kT22π=λ ∴ 10105.22-⨯=π=pkT d λ m。

大学物理习题答案解析第六章

大学物理习题答案解析第六章

第二篇第六章静电场中的导体与电介质6 - 1将一个带正电的带电体A从远处移到一个不带电的导体B附近,则导体B的电势将()(A)升高(B)降低(C)不会发生变化(D)无法确定分析与解不带电的导体B相对无穷远处为零电势。

由于带正电的带电体A移到不带电的导体B附近时,在导体B的近端感应负电荷;在远端感应正电荷,不带电导体的电势将高于无穷远处,因而正确答案为(A)。

6 —2将一带负电的物体M靠近一不带电的导体N,在N的左端感应出正电荷,右端感应出负电荷。

若将导体N 的左端接地(如图所示),则()(A)N上的负电荷入地(B)N上的正电荷入地(C)N上的所有电荷入地(D)N上所有的感应电荷入地^6-2 图分析与解导体N接地表明导体N为零电势,即与无穷远处等电势,这与导体N在哪一端接地无关。

因而正确答案为(A)。

6 —3如图所示将一个电量为q的点电荷放在一个半径为R的不带电的导体球附近,点电荷距导体球球心为d, 参见附图。

设无穷远处为零电势,则在导体球球心0点有()(A) E 0,V(B) E J,V J4 n%d 4 n(C) E 0,V 0(D) E J,V —4 n 电d 4 n R体球表面感应等量异号的感应电荷土 q',导体球表面的感应电荷土 q 在球心0点激发的电势为零, 0点的电势等于点电荷q 在该处激发的电势。

因而正确答案为( A )。

6 —4根据电介质中的高斯定理,在电介质中电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于这个曲面所包围自由电 荷的代数和。

下列推论正确的是 () (A) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内一定没有自由电荷 (B) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内电荷的代数和一定等于零 (C) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分不等于零,曲面内一定有极化电荷 (D) 介质中的高斯定律表明电位移矢量仅仅与自由电荷的分布有关 (E)介质中的电位移矢量与自由电荷和极化电荷的分布有关分析与解电位移矢量沿任意一个闭合曲面的通量积分等于零,表明曲面内自由电荷的代数和等于零;由于电介质会改变自由电荷的空间分布,介质中的电位移矢量与自由电荷与位移电 荷的分布有关。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关文档
最新文档