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习题答案_含思考题(1)
大学基础物理课后答案主编：习岗高等教育出版社第一章 思考题：<1-4> 解：在上液面下取A 点，设该点压强为A p ，在下液面内取B 点，设该点压强为B p 。
对上液面应用拉普拉斯公式，得 A A R p p γ20=- 对下液面使用拉普拉斯公式，得 BB 02R p p γ=- 又因为 gh p p ρ+=A B 将三式联立求解可得 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=B A 112R R g h ργ<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d h ，与之对应的水坝侧面面积元d S （图中阴影面积）应为坡长d m 与坝长l 的乘积。
练习题1-6用图d h d F由图可知 osin60d sin d d hh m ==θ 水坝侧面的面积元d S 为 d d d sin 60hS l m l °== 该面积元上所受的水压力为 0d d d [(5)]sin 60hF p S p ρg h l°==+-水坝所受的总压力为 ()[]N)(103.760sin d 5d 855o0⨯=-+==⎰⎰h l h g p F F ρ（注：若以水坝的上顶点作为高度起点亦可，则新定义的高度5h h ¢=-,高度微元取法不变，即d d h h ¢=，将h ¢与d h ¢带入水坝压力积分公式，同样可解出水坝所受压力大小。
大学物理-习岗编教材作业参考答案(考试很有用的,老师基本上都是出这些类似的题)
高等教育出版社习岗主编《大学基础物理学》部分练习题参考答案练习题1-2 某人的一条腿骨长0.4m ，横截面积平均为5×10-4m 2，用此骨支撑整个体重（相当于500N 的力），其长度缩短为多少？占原长的百分之几（骨的杨氏模量按1×1010N ·m -2）？ 解：物体内部某截面上的应力可以表示为f Sσ∆∆=，在拉升应变中，应力与相关的应变成正比，即l El σ∆= 则10405000.00010.01%110510l f l E S ∆∆∆-====⨯⨯⨯ 500.01%410()l l m ∆-=⨯=⨯练习题1-7 液滴法是测定液体表面张力系数的一种简易方法。
将质量为m 的待测液体吸入移液管，然后让液体缓缓从移液管下端滴出。
可以证明mg ndγπ=其中，n 为移液管中液体全部滴尽时的总滴数，d 为移液管从从管口下落时断口的直径。
请证明这个关系。
解：作用在每个液体上的表面张力为f d γπ=⨯，而每个液滴受到的重力为mg W n=当液滴将要下落时，满足0W f -=得mgndγπ=练习题1-9 假定树木的木质部导管为均匀的圆柱形导管，树液完全依靠毛细现象在导管内上升，接触角为45○,树液的表面张力系数225.010N m γ--=⨯ 。
问要使树液达到树木的顶部，高为20m 的树木所需木质部导管的最大半径为多少？解：02R p p Rγ-=- ……（2分）0R p p gh ρ-=……（3分）cos rRϕ=2cos r ghγϕρ=27325102/23.610()1.0109.820m --⨯⨯==⨯⨯⨯⨯练习题1-12 欲用内径为1cm 的细水管将地面上内径为2cm 的粗水管的水引到5m 高的楼上。
已知粗水管中水压为4×105Pa ，流速为4m/s 。
若忽略水的粘滞性，问楼上细水管中的流速和压强分别为多少？解：由连续性原理有v 1S 1=v 2S 2而41222121==r r S S … 得s m v v /1644412=⨯== 又由伯努力方程有：222212112121gh v P gh v P ρρρρ++=++… 得)(103.22121512112222Pa gh v P gh v P ⨯=+++--=ρρρρ练习题1-18 动物主动脉的横截面积为3cm 3，血液的粘滞系数为33.510Pa s -⨯ ，血液密度为331.510kg m -⨯ 。
大学基础物理学答案(习岗)第4章
第四章 静电场本章提要1. 库仑定律两个静止的点电荷之间的作用力满足库仑定律，库仑定律的数学表达式为1212002204q q q q kr rπε==F r r 其中922910(N m /C )k =⨯⋅122-1-2018.8510(C N m )4k επ-==⨯⋅⋅2. 电场强度∙ 电场强度表示单位正电荷在静电场中所受的电场力。
其定义式为q =F E 其中，0q 为静止电荷。
∙ 在点电荷q 的电场中，电场强度为0204q r πε=E r3. 电场强度的计算∙ 点电荷系的电场N21014iii i q r πε==∑r 0E ∙ 电荷连续分布的带电体系的电场2 01d4qqrπε=⎰r E 0其中的积分遍及q 电荷分布的空间。
4. 高斯定理∙ 电通量电场强度通量简称电通量。
在电场强度为E 的某点附近取一个面元，规定S ∆=∆S n ，θ为E 与n 之间的夹角，通过S ∆的电通量定义为e cos E S θ∆ψ=∆=∆E S通过电场中某闭合曲面S 的电通量为d e sψ=⎰⎰E S∙ 高斯定理在真空中，通过电场中任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面内的所有电荷电量的代数和除以0ε。
即i 01d sq=∑⎰⎰E S 内ε使用高斯定理可以方便地计算具有对称性的电场分布。
5. 电势∙ 电势能电荷q 0在电场中某点a 所具有的电势能等于将q 0从该点移到无穷远处时电场力所作的功。
即0 d a a a W A q ∞∞==⎰E l∙ 电势电势是描述电场能的属性的物理量。
电场中某点a 的电势定义为0 d a a a U W q ∞==⎰E l∙ 电势的计算（1） 已知电场强度的分布，可通过电势的定义做场强的积分来计算电 势。
（2）若不知道电场强度的分布，可通过下述的求和或积分来计算电势： 点电荷系产生的电场中的电势为N104i a i iq U r πε==∑电荷连续分布的带电体系电场中的电势为0d4a qq U rπε=⎰6. 静电场的环路定理静电场的电场强度沿任意闭合路径的线积分为零，即 d lE l ∙=⎰07. 静电场对导体的作用∙ 导体的静电平衡导体中不发生任何电荷定向运动的状态称静电平衡状态。
大学基础物理学答案(习岗)第3章
第三章热力学本章提要1．准静态过程∙系统连续经过的每个中间状态都无限地接近于平衡态的过程称为准静态过程。
∙准静态过程是一个理想的过程，pV图上的任何一条光滑的曲线都代表了一个准静态过程。
2．内能∙内能是系统的固有能量，它包含了系统内所有分子的热运动动能和分子之间相互作用势能。
∙内能是态函数，对气体系统，内能的特点可表示为(,)E E V T=对理想气体，由于不考虑分子之间的相互作用，理想气体的内能只是所有分子热运动动能的和，因而，其内能只是温度的单值函数，即()E E T=3．功∙气体系统在膨胀过程中对外所做的功的微分形式为VpA dd=积分形式为⎰=21dV VV pA∙功是过程量，在数值上功值等于过程曲线下的面积。
4．热量两个物体之间或物体内各部分之间由于温度不同而交换的热运动能量称热量，热量也是过程量。
5．热力学第一定律∙热力学第一定律的数学表达式为Q E A=∆+热力学第一定律的微分表达式为d d d Q E A =+∙ 热力学第一定律表明，第一类永动机是不可能造成的。
6．理想气体的热功转换∙ 等体过程系统在状态变化中体积保持不变的过程为等体过程。
在等体过程中V =常数，d d 0A p V ==，系统吸收的热量全部转换为系统内能的增量。
热量（和内能）的增量为m m (d )d d d 2V V M i M Q E R T C T μμ,,==⋅= 或m 21m 21()V ,V ,MQ E E E C T T μ=∆=-=-其中，m V C ,为等体摩尔热容量。
∙ 等压过程系统在状态变化中压强保持不变的过程为等压过程。
在等压过程中 p =常数，d d 0A p V =≠。
系统吸收的热量一部分转换为对外所做的功，另一部分转变为系统内能的增量。
系统对外所做的功为212121d ()()V V MA p V p V V R T T μ==-=-⎰内能的增量为m 21()V ME C T T μ∆,=-热量的增量为(d )d d d d p Q E A E p V =+=+或2121()()2p M i MQ R T T R T T μμ=-+- ∙ 等温过程系统在状态变化中温度保持不变的过程为等温过程。
大学基础物理学答案(习岗)第10章
129第十章 量子物理基础本章提要1． 光的量子性· 物体由于自身具有一定温度而以电磁波的形式向周围发射能量的现象称热辐射。
· 在任何温度下都能全部吸收照射到其表面上的各种波长的光（电磁波），的物体称为绝对黑体，简称黑体。
· 单位时间内从物体单位表面积发出的、波长在λ附近单位波长间隔内电磁波的能量称单色辐射本领（又称单色辐出度），用)(T M λ表示· 单位时间内物体单位表面积发出的包括所有波长在内的电磁波的辐射功率称为辐射出射度，用则M 表示，M 与)(T M λ的关系为0()d M M T λλ∞=⎰2． 维恩位移定律在不同的热力学温度T 下，单色辐射本领的实验曲线存在一个峰值波长λm ， T 和λm 满足如下关系：λm T b =其中，b 是维恩常量。
该式称维恩位移定律。
3． 斯忒藩—玻尔兹曼定律· 黑体的辐射出射度M 与温度T 的关系为4T M σ=其中，σ为斯忒藩—玻尔兹曼常量。
该结果称斯忒藩—玻尔兹曼定律。
· 对于一般的物体4T M εσ=ε称发射率。
4． 黑体辐射· 能量子假说：黑体辐射不是连续地辐射能量，而是一份份地辐射能量，并且每一份能量与电磁波的频率ν成正比，满足条件E nhv =，其中n ＝1，2，3，…，等正整数，h 为普朗克常数。
这种能量分立的概念被称为能量量子化，130每一份最小的能量E hv =称为一个能量子。
· 普朗克黑体辐射公式（简称普朗克公式）为112)(/52-=kT hc e hc T M λλλπ其中，h 是普朗克常量。
由普朗克公式可以很好地解释黑体辐射现象。
· 光子假说：光是以光速运动的粒子流，这些粒子称为光量子，简称光子。
一个光子具有的能量为νh E =动量为 λh p =5． 粒子的波动性· 实物粒子也具有波粒二象性，它的能量E 、动量p 与和它相联系的波的频率ν、波长λ满足关系2E mc h ν==λh p m u ==这两个公式称为德布罗意公式或德布罗意假设。
大学物理学高等教育出版社答案
大学物理学高等教育出版社答案【篇一：大学物理下册 (程守诛) 高等教育出版社课后答案】/p> created by xch page 1 7/29/2009单元一简谐振动一、选择、填空题1.对一个作简谐振动的物体，下面哪种说法是正确的？【c】(a)物体处在运动正方向的端点时，速度和加速度都达到最大值；(b)物体位于平衡位置且向负方向运动时，速度和加速度都为零；(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；(d)物体处在负方向的端点时，速度最大，加速度为零。
2.一沿x轴作简谐振动的弹簧振子，振幅为a，周期为t，振动方程用余弦函数表示，如果该振子的初相为?34，则t=0时，质点的位置在：【d】(a)过a21x 大学物理下册 (程守诛) 高等教育出版社课后答案?处，向负方向运动；(b)过a21x?处，向正方向运动；(c)过a21x?处，向负方向运动；(d)过a21x?处，向正方向运动。
3.将单摆从平衡位置拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度 ?，然后由静止释放任其振动，从放手开始计时，若用余弦函数表示运动方程，则该单摆的初相为：【b】(a)?；(b)；(c)?/2；-?4.图(a)、(b)、(c)为三个不同的谐振动系统，组成各系统的各弹簧的倔强系数及重物质量如图所示，(a)、(b)、(c)三个振动系统的?(?为固有圆频率)值之比为：【b】(a) 2：1：1；(b) 1：2：4；(c) 4：2：1；：1：25.一弹簧振子，当把它水平放置时，它可以作简谐振动，若把它竖直放置或放在固定的光滑斜面上如图，试判断下面哪种情况是正确的：【c】(a)竖直放置可作简谐振动，放在光滑斜面上不能作简谐振动；(b)竖直放置不能作简谐振动，放在光滑斜面上可作简谐振动；(c)两种情况都可作简谐振动；(d)两种情况都不能作简谐振动。
6.一谐振子作振幅为a的谐振动，它的动能与势能相等时，它的相位和坐标分别为：【c】)4(填空选择)5(填空选择《大学物理习题集》（下册）习题参考解答共 75 页created by xch page 2 7/29/2009a2332,3)d(;a22,4or,4)c(;a23,65,6)b(;a21,32or,3)a(????????????，????????7.如果外力按简谐振动的规律变化，但不等于振子的固有频率。
大学基础物理学答案(习岗) 流体力学基础
第 4 章 流体力学基础
本章提要
1．固体的弹性 · 在常温常压下，固体分为晶体和非晶体。晶体在宏观上具有规则对称的外 形，在微观上具有远程有序的特点，在物理性质上呈现各向异性，并且加热熔化 时具有确定的熔点。 · 固体的形变包括拉伸压缩、剪切、扭转和弯曲四种。拉伸压缩和剪切形变 为基本形变。 · 物体在外力作用下发生的相对形变称应变，拉伸应变为
3
第一章 连续体力学
体称为空间点阵，点阵中通过任一结点所作的一簇簇直线称晶列，同一平面上的 晶列就构成晶面，晶格中最小的平行六面体称晶胞。晶体中分子呈现有序排列， 从而使整个晶体处于一个能量最低的状态。完全有序的周期性排列是固体分子聚 集的最稳定的状态。由于晶体中某种规则的结构周期性地重复出现，因而在微观 结构上晶体的本质特征就是远程有序。 非晶体没有规则对称的外形，没有确定的熔点。非晶体的微观结构呈现出远 程无序的结构状态。 1-2 么？ 答：对于一般的固体材料，若形变不超过一定的限度，应力与相关的应变成 正比。在拉伸应变中 在固体的形变中，弹性模量是一个重要的参数，杨氏模量的意义是什
v
泊肃叶流量为公式
p1 p2 2 2 R r 4l
qV
R 4 p1 p2 8 l
·泊肃叶公式只适用于层流的情况。 5．物体在黏滞液体中的运动 ·斯托克斯公式描述了球形物体在液体中运动速度不太大时所受黏滞阻力的基 本规律，其为
f 6πηrν
其中，f 是球体所受到的黏滞阻力，r 和 v 分别为球体的半径和运动速度。 ·小球在液体中匀速垂直沉降运动时的速度称收尾速度，用 v T 表示，黏滞系 数可以通过下式求出
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第一章 连续体力学
f f 2 S r
大学基础物理学课后习题答案_主编习岗_高等教育出版社
大学基础物理课后答案主编：习岗高等教育出版社第一章 思考题：<1-4> 解：在上液面下取A 点，设该点压强为A p ，在下液面内取B 点，设该点压强为B p 。
对上液面应用拉普拉斯公式，得 A A R p p γ20=- 对下液面使用拉普拉斯公式，得 BB 02R p p γ=- 又因为 gh p p ρ+=A B将三式联立求解可得 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=B A 112R R g h ργ<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d h ，与之对应的水坝侧面面积元d S （图中阴影面积）应为坡长d m 与坝长l 的乘积。
练习题1-6用图d h d F由图可知 osin60d sin d d hh m ==θ 水坝侧面的面积元d S 为 d d d sin 60hS l m l该面积元上所受的水压力为 0d d d [(5)]sin 60hFp Sp ρg h l水坝所受的总压力为 ()[]N)(103.760sin d 5d 855o0⨯=-+==⎰⎰h l h g p F F ρ（注：若以水坝的上顶点作为高度起点亦可，则新定义的高度5h h ,高度微元取法不变，即d d h h ，将h 与d h 带入水坝压力积分公式，同样可解出水坝所受压力大小。
大学基础物理学答案习岗刚体力学讲解
Ek1
1 2
J12
1 2
4.00 103
2
30
2
60
1.97 104 J
Ek2
1 2
J 22
1 4.00 103 2ຫໍສະໝຸດ 2 10 2 60
2.19 103 J
由转动的动能定理可得外力矩对飞轮做的功为
W Ek2 Ek1 2.1103 1.97 104 1.75104 J
4 r
L
L
在图 6-2(b)中，通电线圈中心处产生的
磁场方向也是垂直纸面向里，大小由教材例
题 6-2 可知为
B ' 0I 2R
其中， R L / 2 。则 B ' 0I 3.14 0I
L
L
比较得 B B ' 。
9-7 在什么条件下才能用安培环路定
7
人站在盘边缘时，与圆盘具有相同的角速度 。此时，系统的角动量为
L J mR2
设人走到盘心时，系统的角速度为 。由于人已在转轴处， 所以就是
圆盘的角速度。此时，系统的角动量为
由于系统角动量守恒，所以
L J
J mR2 J
由此得
于是，角速度的变化为
mR2 J J
mR2 J
系统动能的变化为
Ek
1 J2 1
2
2
J mR2 2
mR2 J 2J
mR2 2
最心疼的人只有你 演唱：张振宇
两只小船儿 孤孤零零 浮浮沉沉漂泊风浪里 终于有一天 在海边相遇 他们牵着手决定丌分离 从普通朋友 变成情侣 这是千年修来的福气 茫茫人海中 多少的过客 最心疼的人 依然只有你 深深的感情 厚厚的回忆 难道只留下 一声叹息 我们风里雨里好丌容易才能在一起 说什么也丌能让你再离我而去 丌愿一错再错等到失去才懂得珍惜 一个人哭泣在夜里
大学基础物理学答案(习岗)第9章
118第九章 波动光学本章提要1. 几个基本概念● 相干条件：参与叠加的两束光满足振动方向相同、频率相同、相位差恒定的条件称相干条件。
只有满足相干条件的光叠加时才能产生干涉现象。
● 分波前法和分振幅法：利用普通光源获得相干光的方法有分波前法和分振幅法。
分波前法是在同一波前上通过波前的分割获得相干光，分振幅法是通过对同一束光进行振幅（光强）的分割获得相干光的。
● 光程：光走过的几何路程与路程上的介质折射率的乘积称为光程。
2. 分波前法干涉● 杨氏双缝干涉是利用分波前法产生干涉现象的，它是光具有波动性的经典实验，具有十分重要的意义。
● 杨氏双缝干涉实验的基本原理是：波长为λ的自然光源通过一个狭缝后形成狭缝光源，由狭缝光源发出的光通过间距为d 的双缝后形成两束相干光，这两束相干光在屏上相遇就会形成等间距的干涉条纹。
条纹间距为D x dλ∆= 其中，D 为双缝与光屏的距离。
● 洛埃镜实验也是分波前法干涉实验，其重要意义在于显示了光的半波损失现象。
即光在光疏媒质和光密媒质截面反射时，光要多走或少走2λ的光程。
3. 分振幅法干涉分振幅法干涉的典型例子是薄膜干涉，其又可分等厚干涉和等倾干涉两种。
（1）等厚条纹当光线垂直入射在膜表面时，在薄膜表面等厚处形成相同的干涉条纹的现象称等厚干涉。
当膜两侧都是空气时，定位于膜上表面的明纹满足0022λλk ne =+,3,2,1=k 对暗纹满足2)12(220λλ+=+k ne 0,1,2,3,k=其中，n 为膜的折射率，e 为膜的厚度。
等厚干涉的应用有：119●利用劈尖干涉测量微小角度、微小长度、检验工件的平整度等。
● 制备增加透射或反射的增透膜或增反膜。
● 利用牛顿环测量透镜曲率半径或光的波长。
（2） 等倾条纹以相同倾角i 入射到厚度均匀的平面膜上的光线，经膜上、下表面反射后产生的相干光束有相等的光程差，这样形成的干涉条纹称为等倾干涉。
等倾干涉条 纹是同心圆形条纹。
等倾干涉的一个重要的应用是迈克耳孙干涉仪。
大学基础物理学 (习岗 著) 高等教育出版社 第8章 振动和波动课后答案
第八章 振动和波动8-1由T=0.5s, 得ππω42==T， 设简谐振动方程为)4cos(02.0ϕπ+=t x （1）由于物体在正方向端点，由旋转矢量法得 0=ϕ所以振动方程为t x π4cos 02.0=（2）由于物体在负方向端点，由旋转矢量法得πϕ= 所以振动方程为）（ππ+=t x 4cos 02.0 （3）振动物体在平衡位置，向负方向运动，由旋转矢量法得2/πϕ= 所以振动方程为）（24cos 02.0ππ+=t x（4）振动物体在平衡位置，向正方向运动，由旋转矢量法得2/πϕ-= 所以振动方程为）（24cos 02.0ππ-=t x （5）振动物体在x=0.01m 处，向负方向运动，由旋转矢量法得3/πϕ=所以振动方程为）（34cos 02.0ππ+=t x （6）振动物体在x=-0.01m 处，向正方向运动，由旋转矢量法得3/2πϕ= 所以振动方程为）（324cos 02.0ππ+=t x 8-2由振动方程为)38cos(5.0ππ+=t x 得 35.025.028πϕωππω=====m A s T22max max 324πωπω====A a A v（2）t=1s,2s,10s 时的相位分别是：3241349325πππ，， 8-15 （1）波动方程为 )(cos )cos(B Cx t B A Cx Bt A y -=-= 标准波动方程为 )(cos uxt A y -=ω，比较系数得：振幅为A, B =ω, BC u =, ππων22B ==, B T π2=, C B C B uT ππλ22=== (2) ))cos(Cl Bt A y -=(3)dc d==∆λπϕ28-16（1） 设波源振动方程为)cos(ϕω+=t A y ，根据题意得：A = 0.01m, πππω20001.022===T , 由旋转矢量得2/πϕ-=)2/200cos(01.0ππ-=t y（2） 波动方程为)2/)400(200cos(01.0ππ--=xt y（3） 波源8米处振动方程为：)2/)501(200cos(01.0ππ--=t y（4） ππϕ5.049102=-=∆8-17（1） 由题意得 ππλππω5004.0122/2====uT由旋转矢量得2/πϕ=，又 A = 0.03m ,)2/)1(50cos(03.0ππ+-=xt y (2)tt t xt y πππππππ50cos 03.0)250cos(03.0)2/)105.0(50cos(03.0)2/)1(50cos(03.0=+=+-=+-= (3) 02121.0)2/)1045.03(50cos(03.0=+-=ππys m x t v /33.3)2/5050sin(5003.0-=+-⨯-=ππππ8-18由图得：A = 2 cm=0.02m, m 6=λ, s m u /30=, πω102.0==s T 由初始条件：2πϕ-=]2)30(10cos[02.0ππ-+=x t y8-19由于t y π2cos 1.01=，所以传到 P 点的分振动方程为： )42cos(1.0)20(2cos 1.01'1πππ-=-=t r t y由于)2cos(1.02ππ+=t y ，所以传到 P 点的分振动方程为：)42cos(1.0])20[(2cos 1.02'2ππππ-=+-=t r t y m A A A A A A A 2.0cos 221212221=+=∆++=ϕ8-20由题意可设两波源振动方程分别为：）（ϕπ+=t y 200cos 001.01）（2200cos 001.02πϕπ++=t y 则波源的振动传到P 点的振动分别为： ）（ϕπ+-=)400(200cos 001.011r t y ）（2)500(200cos 001.022πϕπ++-=r t y 所以两振动的相差为：02)50075.34004(200=---=∆ππϕ 所以P 点合振幅为 m A A A 002.021=+=。
大学基础物理学答案(习岗) 电磁感应与电磁场
7-10 电荷作下列两种运动时，能否辐射电磁波？(1) 电荷在空间作 简谐振动；(2)电荷作圆周运动。
答：变化着的电场和磁场相互激发，形成在空间中传播的电磁波。电 磁场的传播，也就是电磁波的产生总是和电荷的加速运动相联系的。电 荷在空间作简谐振动，它的加速度和时间就按正弦关系变化。离它较远 各点的电场和磁场也将随时间按正弦变化，这种变化的电磁场还不断向 外传播，这就形成了最简单形式的电磁波——简谐电磁波。电子作圆周 运动时，在圆周平面远处进行观察，电子可以看作是简谐振动，因此电 荷作圆周运动时，也能辐射电磁波。
互垂成右手螺旋关系。 E和H的振幅成比例，满足关系
电磁波的传播速度为
其中，和分别为介质的电容率和磁导率。在真空中=8.8542×10 －12F/m，=4×H/m。由此可知，电磁波在真空中的传播速度为
C==2.9979×m/s
电磁波的能流密度S满足如下矢量形式：
S又称为坡印亭矢量。
思考题
7-1 一个导体圆线圈在均匀磁场中运动，在下列几种情况下，那些 会产生感应电流？为什么？(1)线圈沿磁场方向平移；(2)线圈沿垂直方 向平移；(3)线圈以自身的直径为轴转动，轴与磁场方向平行；(4)线圈 以自身的直径为轴转动，轴与磁场方向垂直。
7-7 什么叫位移电流？位移电流和传导电流有什么不同？ 答：通过电场中某一横截面的位移电流等于通过该截面电位移通量 的时间变化率。位移电流的实质是电场的时间变化率，即变化的电场要 激发磁场。而传导电流则是电荷的时间变化率，其对应着电荷的移动。
7-8 感生电场与静电场有什么相同之处？又有什么不同？
大学基础物理学答案(习岗)第8章
105第八章 振动与波动本章提要1. 简谐振动的描述● 物体在一定位置附近所作的无阻尼的等幅振动称简谐振动。
简谐振动的运动方程为cos()x A t ωϕ=+其中，A 为振幅、ω 为角频率、（ωt+ϕ）为简谐振动的相位， ϕ 为初相位。
● 简谐振动的速度方程d sin()d x v A t tωωϕ==-+ ● 简谐振动的加速度方程 222d cos()d x a A t tωωϕ==-+ ● 简谐振动可用旋转矢量法表示。
2. 简谐振动的能量● 若弹簧振子劲度系数为k ，振动物体的质量为m ，在某一时刻物体的位移为x ，振动速度为v ，则振动物体的动能为212k E mv =● 弹簧振子的势能为 212p E kx =● 弹簧振子的总能量为 222222P 111sin ()+cos ()=222k E E E m A t kA t kA ωωϕωϕ=+=++ 该结果表明，在简谐振动中，动能和势能不断转换（转换频率是位移变化频率的二倍），但总能量保持不变。
3. 阻尼振动如果一个振动质点，除了受弹性力之外，还受到一个与速度成正比的阻尼作106用，那么它将作振幅逐渐衰减的振动，这种振动称阻尼振动。
阻尼振动的动力学方程为222d d 20d d x x x t tβω++= 其中，γ是阻尼系数，2m γβ=。
● 当22ωβ>时，振子的运动是一个振幅随时间衰减的振动，称阻尼振 动。
● 当22ωβ=时，振动物体不再出现振荡，而是以负指数方式直接趋向平衡点，并静止下来，这种情况称临界阻尼。
● 当22ωβ<时，振动物体也将不再出现振荡，而是以一种比临界阻尼过程更慢的方式趋于平衡点，这种情况称过阻尼。
4. 受迫振动● 振动物体在周期性外力作用下发生的振动叫受迫振动。
受迫振动的运动方程为 22P 2d d 2cos d d x x F x t t t mβωω++= 其中，2k m ω=，为振动系统的固有频率；2C m β=；F 为驱动力振幅。
大学基础物理学答案(习岗) 电磁感应与电磁场
dx x O L x
I
d
a
图 7-3
99
第七章 电磁感应
于是，在 d=10cm 时，一匝线圈中产生的感生电动势为
0 2
L
2
0
ln
a
d dI d dt
N 匝线圈中产生的感生电动势为
N
由于
2
NL a d dI ln 2 d dt 500 cos100 t
dI dt
带入数据，得
4.36 10 2 cos100 t (V)
96
第七章 电磁感应
7-2 灵敏电流计的线圈处于永磁体的磁场中，通入电流线圈就会发生偏转， 切断电流后线圈在回到原来位置前总要来回摆动几次。这时，如果用导线把线圈 的两个头短路，摆动就会马上停止，这是为什么？ 答：处于永磁体磁场中的灵敏电流计的通电线圈要受到四个力矩的作用，它 们是： （1）磁场对线圈的电磁力矩 BSNIg，其中，B 为磁场的磁感应强度，S 为线 圈的截面积，N 为线圈的总匝数，Ig 为线圈中通过的电流； （2）线圈转动时张丝 扭转而产生的反抗（恢复）力矩－Dθ，其中，D 为张丝的扭转系数，θ 为线圈的 偏转角； （3）电磁阻尼力矩； （4）空气阻尼力矩。 电磁阻尼力矩产生的原因是因为线圈在磁场中运动时的电磁感应现象。根据 电磁感应定律，线圈在磁场中运动时会产生感应电动势。灵敏电流计的内阻 Rg 和外电路的电阻 R 构成一个回路，因而有感应电流 i 流过线圈，这个电流又与磁 场相互作用，产生了一个阻止线圈运动的电磁阻尼力矩 M。可以证明，M 与回路 的总电阻 Rg+R 成反比，有 d M BNSi dt 其中，
E H
电磁波的传播速度为
v 1
其中， 和 分别为介质的电容率和磁导率。在真空中 0 =8.8542× 10 － 12F/m ， 0 =4 ×10 7 H/m。由此可知，电磁波在真空中的传播速度为 C=
大学基础物理学答案(习岗) 恒定电流
· 因电子的扩散而在导体接触面上形成的电动势为接触电动势。其 大小为 其中，e为电子电量，k为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，是导体A中的电 子数密度，是导体B中的电子数密度。 两种不同的金属导体相互紧密接触，构成闭合回路时，若将两个接触 端置于不同的温度下，在回路中出现的电动势称温差电动势，其大小为 8.含源电路的欧姆定律 其中，负号对应电源放电的情况。 9.基尔霍夫定律 · 基尔霍夫第一定律：流入任一个节点的电流和流出该节点的电流 的代数和等于零，即 · 基尔霍夫第二定律：沿任一个闭合回路的电动势的代数和等于回 路中各电阻上电势降落的代数和。
② ③
将数据、、、、、 出
代入回路方程②、③并与电流方程①联立求解可解
,, 此结果中、为负值，说明它们的实际电流指向与图中假定方向相 反， 为正值，说明实际电流方向与原假定方向相同。所以，通过3的电 流大小为0.29A。 （2）R2消耗的功率 （3）3对外供给的功率 5-12 在如图5-10所示的电路中，已知，，，，，，。求通过电阻R2 的电流的大小和方向。
练习题
5-1 大气中由于存在少量的自由电子和正离子而具有微弱的导电 性。已知地球表面附近空气的电导率，场强，地球半径。若将大气电流 视为恒定电流，计算由大气流向地球表面的总电流强度。
E dS 图5-1
解：已知，。在地球表面上取一个微元曲面，如图5-1所示。则由 大气流向曲面的电流强度为 （1）对上式积分可得大气流向地球表面的总电流强度为
（a） B′ ε1 ε2 C′ A′ I2 R V R C B A ε1 （b） 图5-7
ε2 I1 V
解：（1）设电动势为、的两电池内阻分别为、，两电路中的电 流、及方向如图5-7所示：对电路（a）应用含源电路的欧姆定律得
大学基础物理学答案(习岗)第章
第二章 气体动理论1. 气体的微观图像与宏观性质·气体是由大量分子组成的，1mol 气体所包含的分子数为2310023.6⨯。
分子之间存在相互作用力。
分子在做永不停息的无规则的运动，其运动程度与温度有关。
·在分子层次上，理想气体满足如下条件：（1）分子本身的大小与分子之间平均距离相比可以忽略不计，分子可看作质点。
（2）除碰撞的瞬间以外，分子之间的相互作用力可以忽略不计，分子所受的重力也忽略不计。
（3）气体分子间的碰撞以及分子与器壁之间的碰撞为完全弹性碰撞。
2. 理想气体压强与温度·理想气体的压强公式εn v nm p 32312==其中， 221v m =ε，称分子平均平动动能，它表征了分子运动的剧烈程度。
·理想气体的温度公式32kT ε=温度公式表明，温度是大量分子热运动剧烈程度的标志。
3. 阿伏伽德罗定律在相同的温度和压强下，各种气体在相同体积内所包含的分子数相同。
4. 道尔顿分压定律混合气体的压强等于各种气体的分压强之和。
5. 麦克斯韦速率分布·在平衡态下，气体分子服从如下麦克斯韦速率分布规律2322d 4d 2mv kTN m ev v N kT ππ-⎛⎫= ⎪⎝⎭·麦克斯韦速率分布函数23222d ()4d 2mvkT N m f v e v N v kT ππ-⎛⎫== ⎪⎝⎭其表征了处于起点速率为v 的单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比。
6. 分子速率的三种统计值从麦克斯韦速率分布规律可以导出分子速率的三种统计值 ·最概然速率P v =P v 表明气体分子速率并非从小到大平均分配，速率太大或太小的分子数很少，速率在P v 附近的分子数最多。
·平均速率v =平均速率v 是描述分子运动状况的重要参量，为所有分子的速率之和除以总分子数。
·方均根速率=7. 能量均分定理·描述一个物体空间位置所需的独立坐标数称该物体的自由度。
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第一章 思考题：<1-4> 解：在上液面下取A 点，设该点压强为A p ，在下液面内取B 点，设该点压强为B p 。
对上液面应用拉普拉斯公式，得 A A R p p γ20=- 对下液面使用拉普拉斯公式，得 BB 02R p p γ=- 又因为 gh p p ρ+=A B将三式联立求解可得 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=B A 112R R g h ργ<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d h ，与之对应的水坝侧面面积元d S （图中阴影面积）应为坡长d m 与坝长l 的乘积。
练习题1-6用图d h d F由图可知 osin60d sin d d hh m ==θ 水坝侧面的面积元d S 为 d d d sin 60hS l m l该面积元上所受的水压力为 0d d d [(5)]sin 60hFp Sp ρg h l水坝所受的总压力为 ()[]N)(103.760sin d 5d 855o0⨯=-+==⎰⎰h l h g p F F ρ（注：若以水坝的上顶点作为高度起点亦可，则新定义的高度5h h ,高度微元取法不变，即d d h h ，将h 与d h 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C 2C C A 2A A 2121gh v p gh v p ρρρρ++=++取C 点为基准，0C =h ，由于水库水面下降很小，0A =v ，0C A p p p ==（0p 为大气压），2A h h =，上式即可简化为2C221v gh ρρ= 由此解得 (m)9.90.58.9222C =⨯⨯==gh v（2）对B 点和C 点使用伯努利方程，可写出C 2C C B 2B B 2121gh v p gh v p ρρρρ++=++取C 点为基准，0C =h ，C B v v =，21B h h h +=，0C p p =，上式化为 021B )(p h h g p =++ρ即 Pa)(103.2)0.50.3(8.91010013.1)(435210B ⨯=+⨯⨯-⨯=+-=h h g p p ρ<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221112221122p v gh p v gh ρρρρ++=++根据题中条件可知021p p p ==、01=v 、21h h h -=，于是，由上式可得 gh v 22=又由运动学方程 221gt h H =- 可解出 gh H t )(2-=则水平射程为 )(4)(222h H h gh H gh t v R -=-⋅== 带入数据解得9.17(m)R ===（2）根据极值条件，在0d d =hR时，R 出现最大值，即 022=--hHh h HR 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 lgh R l p p R q v ηρπηπ884214=-=）（ 又由 tmt V q v ρ==由上两式可得 lmghR t η842πρ=带入已知数据，可解出()s)Pa (04.01066.010*******.92101.014.360109.13224223⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=----<1-15> 解：用沉降法测黏滞系数时 20T2()9gr v ρρη-=带入已知数据，解得 2T 092gr v ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ρρη ()()23231038.9101.31026.155.292--⨯⨯⨯⨯⨯-⨯= s)Pa (82.0⋅=第二章思考题：η<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 23p n ε=,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)()d f v v 表示速率分布在v v v d ~+区间内的气体分子数占总分子数的比率 (2)()d Nf v v 表示速率分布在v v v d ~+区间内的气体分子数 (3)21()d v v f v v ⎰表示速率分布在21~v v 区间内的气体分子数占总分子数的比率(4)21()d v v Nf v v ⎰ 表示速率分布在21~v v 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 2v v v p <<<2-12> 答：（1）p nkT =，温度和压强相同时，单位体积内的分子数相同（2）m nm =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）32k n n kT εε==，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）2iE n kT =，由于温度相同，而自由度数不确定，因此大为体积内气体的内能无法比较<2-13> 答：根据2ikT ε=，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 2m iE RT M =，可知气体的内能减少。
练习题：<2-3> 解：由题意得：Pa 1001.15⨯=p 、K 15.273=T（1） )(m 1044.2125-⨯==kTpn （2） 氧气分子的密度：)m kg (3013-⋅==.N n μρA（3） 平均平动动能：(J)1021.62321-⨯==εkT i<2-7> 解：已知311410kg mol M --=⨯⋅、3123210kg mol M --=⨯⋅=得 23v T M R= 当132s m 102.11-⋅⨯=v ，由①得：226341111210410 1.0110(K)33831v .T M R .-⨯⨯⨯===⨯⨯2263422112104321016110(K)33831v .T M .R .-⨯⨯⨯⨯===⨯⨯当132s m 104.2-⋅⨯=v ，由①得：2263211 2.410410 4.6210(K)33831v T M R .-⨯⨯⨯''===⨯⨯2263322 2.41032107.3910(K)33831v T M R .-⨯⨯⨯''===⨯⨯<2-9> 解:（1）由温度的微观公式：T N R kT v m A2323212==得 )(mol 1015.631232-⨯==v m RT N A（2）粒子遵守麦克斯韦速率分布，得 )s (m 103.1812--⋅⨯=π=mkTv ①<2-12> 解: （1）速率分布曲线如图2-1所示（2） 由归一化条件()0d 1f v v ∞=⎰，得00()d d 1V f v v C v CV ∞===⎰⎰则01V C =（3） 粒子平均速率为21)(0000V dv V Vdv v Vf V V ⎰⎰∞===<2-15> 解:由题意知： E E K ∆=∆M m N =T k mv ∆=25212 联立①②③式得：23232101007.7(K)558.31μv T R -⨯⨯∆===⨯<2-16> 解：（1）依题意得： RT MpV μ=RT iM E 2μ=VN n =联立①②③可得： (Pa)1035.1100.251075.622532⨯=⨯⨯⨯⨯==-iV E p （2）因 nKT p = 联立③④得： (K)1062.32⨯==NKpVT图2-1①②③①②③④(J)1049.72321-⨯==εkT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Q E W =∆+，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。