大学物理下高等教育出版社.
马文蔚《物理学》 高等教育出版社大学物理总复习知识点
平动
角坐标 非定轴转动
运动
转动
角位移
定轴转动 角速度： d 方向
角加速度： ddt 方向
dt
角量和线量的关系（定轴转动）
v r, at r, an r 2
第四章 刚体定轴转动
力矩 M rF
转 动定律
M J
与质量、形状、 质量分布、轴的 位置方向有关
大小 rF sin
方向—右手螺旋
T C
m M
RT
ln
V2 V1
0
m M
RT
ln
V2 V1
绝热 PV C
TV 1 C
0
m M
Cv,m (T2
T1)
m M
Cv,m (T2
T1)
0
1
1
1 (P2V2 P1V1) 1 (P2V2 P1V1)
比热容比
CP,m 1 R 2 i
CV ,m
CV ,m i
循环过程 E = 0
0 f (v)dv 1
最概然速率 满足 df (v) 0 dv vp
平均速率
v 0 vf (v)dv
方均根速率 满足 v 2 v2 f (v)dv 0
2kT
RT
vp
1.41
m
M
v 8kT 1.60 RT
m
M
v 2 3kT 1.73 RT
m
M
第十三章 热力学基础
• 准静态过程、功、热量
t1
t0
动量定理 Fdt mv1
mv0
分量式
直角坐 标系 i jk
质点系的动量定理
t n
(
t0 i1
Fi外）dt
大学物理学(第3版)下册课后练习答案
大学物理学课后习题答案（下册）习题99.1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=-23/2q (B) Q=23/2q (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?解: 如题9.3图示(1) 以A 处点电荷为研究对象，由力平衡知：q '为负电荷2220)33(π4130cos π412a q q a q '=︒εε解得 q q 33-=' (2)与三角形边长无关．题9.3图 题9.4图9.4 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2θ2,如题9.4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: 如题9.4图示⎪⎩⎪⎨⎧===220)sin 2(π41sin cos θεθθl q F T mg T e解得 θπεθtan 4sin 20mg l q = 9.5 根据点电荷场强公式204r q E πε=，当被考察的场点距源点电荷很近(r →0)时，则场强→∞，这是没有物理意义的，对此应如何理解?解: 020π4r r q Eε=仅对点电荷成立，当0→r 时，带电体不能再视为点电荷，再用上式求场强是错误的，实际带电体有一定形状大小，考虑电荷在带电体上的分布求出的场强不会是无限大．9.6 在真空中有A ，B 两平行板，相对距离为d ，板面积为S ，其带电量分别为+q 和-q ．则这两板之间有相互作用力f ，有人说f =2024d q πε,又有人说，因为f =qE ,SqE 0ε=，所以f =Sq 02ε．试问这两种说法对吗?为什么? f 到底应等于多少?解: 题中的两种说法均不对．第一种说法中把两带电板视为点电荷是不对的，第二种说法把合场强SqE 0ε=看成是一个带电板在另一带电板处的场强也是不对的．正确解答应为一个板的电场为S qE 02ε=，另一板受它的作用力Sq S qq f 02022εε==，这是两板间相互作用的电场力．9.7 长l =15.0cm 的直导线AB 上均匀地分布着线密度λ=5.0x10-9C ·m-1的正电荷．试求：(1)在导线的延长线上与导线B 端相距1a =5.0cm 处P 点的场强；(2)在导线的垂直平分线上与导线中点相距2d =5.0cm 处Q 点的场强． 解： 如题9.7图所示(1) 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 -=λε222)(d π4d x a xE E l l P P -==⎰⎰-ελ题9.7图]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 方向如题9.7图所示 由于对称性⎰=l Qx E 0d ，即Q E只有y 分量，∵ 22222220d d d d π41d ++=x x x E Qyλε22π4d d ελ⎰==lQyQy E E ⎰-+2223222)d (d l l x x2220d4π2+=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9.8 一个半径为R 的均匀带电半圆环，电荷线密度为λ,求环心处O 点的场强． 解: 如9.8图在圆上取ϕRd dl =题9.8图ϕλλd d d R l q ==，它在O 点产生场强大小为 20π4d d RR E εϕλ=方向沿半径向外 则 ϕϕελϕd sin π4sin d d 0RE E x ==ϕϕελϕπd cos π4)cos(d d 0RE E y -=-=积分RR E x 000π2d sin π4ελϕϕελπ==⎰0d cos π400=-=⎰ϕϕελπRE y∴ RE E x 0π2ελ==，方向沿x 轴正向．9.9 均匀带电的细线弯成正方形，边长为l ，总电量为q ．(1)求这正方形轴线上离中心为r 处的场强E ；(2)证明：在l r >>处，它相当于点电荷q 产生的场强E ．解: 如9.9图示，正方形一条边上电荷4q在P 点产生物强P E d 方向如图，大小为()4π4cos cos d 22021l r E P +-=εθθλ∵ 22cos 221l r l +=θ12cos cos θθ-=∴ 24π4d 22220l r l l r E P ++=ελP Ed 在垂直于平面上的分量βcos d d P E E =⊥∴ 424π4d 2222220l r rl r l r lE +++=⊥ελ题9.9图由于对称性，P 点场强沿OP 方向，大小为2)4(π44d 422220l r l r lrE E P ++=⨯=⊥ελ∵lq 4=λ∴ 2)4(π422220l r l r qrE P ++=ε 方向沿9.10 (1)点电荷q 位于一边长为a 的立方体中心，试求在该点电荷电场中穿过立方体的一个面的电通量；(2)如果该场源点电荷移动到该立方体的一个顶点上，这时穿过立方体各面的电通量是多少?解: (1)由高斯定理0d εqS E s⎰=⋅立方体六个面，当q 在立方体中心时，每个面上电通量相等 ∴ 各面电通量06εqe =Φ． (2)电荷在顶点时，将立方体延伸为边长a 2的立方体，使q 处于边长a 2的立方体中心，则边长a 2的正方形上电通量06εq e =Φ 对于边长a 的正方形，如果它不包含q 所在的顶点，则024εqe =Φ， 如果它包含q 所在顶点则0=Φe ．如题9.10图所示． 题9.10 图9.11 均匀带电球壳内半径6cm ，外半径10cm ，电荷体密度为2×510-C ·m -3求距球心5cm ，8cm ,12cm 各点的场强．解: 高斯定理0d ε∑⎰=⋅qS E s,02π4ε∑=q r E当5=r cm 时，0=∑q ,0=E8=r cm 时，∑q 3π4p=3(r )3内r - ∴ ()2023π43π4rr r E ερ内-=41048.3⨯≈1C N -⋅， 方向沿半径向外．12=r cm 时,3π4∑=ρq -3(外r ）内3r ∴ ()420331010.4π43π4⨯≈-=rr r E ερ内外 1C N -⋅ 沿半径向外. 9.12 半径为1R和2R (2R ＞1R )的两无限长同轴圆柱面，单位长度上分别带有电量λ和-λ,试求:(1)r ＜1R ；(2) 1R ＜r ＜2R ；(3) r ＞2R 处各点的场强．解: 高斯定理0d ε∑⎰=⋅qS E s取同轴圆柱形高斯面，侧面积rl S π2=则 rl E S E Sπ2d =⋅⎰对(1) 1R r <0,0==∑E q(2) 21R r R << λl q =∑∴ rE 0π2ελ=沿径向向外(3) 2R r >=∑q∴ 0=E题9.13图9.13 两个无限大的平行平面都均匀带电，电荷的面密度分别为1σ和2σ，试求空间各处场强．解: 如题9.13图示，两带电平面均匀带电，电荷面密度分别为1σ与2σ， 两面间， n E)(21210σσε-=1σ面外， n E)(21210σσε+-=2σ面外， n E)(21210σσε+= n：垂直于两平面由1σ面指为2σ面．9.14 半径为R 的均匀带电球体内的电荷体密度为ρ,若在球内挖去一块半径为r ＜R 的小球体，如题9.14图所示．试求：两球心O 与O '点的场强，并证明小球空腔内的电场是均匀的．解: 将此带电体看作带正电ρ的均匀球与带电ρ-的均匀小球的组合，见题9.14图(a)．(1) ρ+球在O 点产生电场010=E，ρ- 球在O 点产生电场d π4π3430320OO r E ερ=∴ O 点电场'd33030OO r E ερ= ； (2) ρ+在O '产生电场'd π4d 3430301OO E ερπ='ρ-球在O '产生电场002='E∴ O ' 点电场 003ερ='E 'OO题9.14图(a) 题9.14图(b)(3)设空腔任一点P 相对O '的位矢为r'，相对O 点位矢为r (如题8-13(b)图)则 03ερrE PO =，3ερr E O P '-=',∴ 0003'3)(3ερερερdOO r r E E E O P PO P=='-=+=' ∴腔内场强是均匀的．9.15 一电偶极子由q =1.0×10-6C 的两个异号点电荷组成，两电荷距离d=0.2cm ，把这电偶极子放在1.0×105N ·C-1的外电场中，求外电场作用于电偶极子上的最大力矩．解: ∵ 电偶极子p在外场E 中受力矩E p M⨯= ∴ qlE pE M ==max 代入数字4536max 100.2100.1102100.1---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=M m N ⋅9.16 两点电荷1q =1.5×10-8C ，2q =3.0×10-8C ，相距1r =42cm ，要把它们之间的距离变为2r =25cm ，需作多少功? 解: ⎰⎰==⋅=22210212021π4π4d d r r r r q q r r q q r F A εε )11(21r r -61055.6-⨯-=J外力需作的功 61055.6-⨯-=-='A A J题9.17图9.17 如题9.17图所示，在A ，B 两点处放有电量分别为+q ,-q 的点电荷，AB 间距离为2R ，现将另一正试验点电荷0q 从O 点经过半圆弧移到C 点，求移动过程中电场力作的功．解: 如题9.17图示0π41ε=O U 0)(=-RqR q 0π41ε=O U )3(R qR q -Rq 0π6ε-=∴ Rqq U U q A o C O 00π6)(ε=-=9.18 如题9.18图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为λ的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R ．试求环中心O 点处的场强和电势．解: (1)由于电荷均匀分布与对称性，AB 和CD 段电荷在O 点产生的场强互相抵消，取θd d R l =则θλd d R q =产生O 点Ed 如图，由于对称性，O 点场强沿y 轴负方向题9.18图θεθλππcos π4d d 2220⎰⎰-==R R E E yR 0π4ελ=［)2sin(π-2sin π-］R0π2ελ-=(2) AB 电荷在O 点产生电势，以0=∞U⎰⎰===AB200012ln π4π4d π4d R R x x x x U ελελελ 同理CD 产生 2ln π402ελ=U 半圆环产生 0034π4πελελ==R R U∴ 0032142ln π2ελελ+=++=U U U U O9.19 一电子绕一带均匀电荷的长直导线以2×104m ·s -1的匀速率作圆周运动．求带电直线上的线电荷密度．(电子质量0m =9.1×10-31kg ，电子电量e =1.60×10-19C)解: 设均匀带电直线电荷密度为λ，在电子轨道处场强rE 0π2ελ=电子受力大小 re eE F e 0π2ελ== ∴ rv m r e 20π2=ελ得 1320105.12π2-⨯==emv ελ1m C -⋅9.20 空气可以承受的场强的最大值为E =30kV ·cm -1，超过这个数值时空气要发生火花放电．今有一高压平行板电容器，极板间距离为d =0.5cm ，求此电容器可承受的最高电压． 解: 平行板电容器内部近似为均匀电场 4105.1d ⨯==E U V9.21 证明：对于两个无限大的平行平面带电导体板(题9.21图)来说，(1)相向的两面上，电荷的面密度总是大小相等而符号相反；(2)相背的两面上，电荷的面密度总是大小相等而符号相同．证: 如题9.21图所示，设两导体A 、B 的四个平面均匀带电的电荷面密度依次为1σ，2σ，3σ，4σ题9.21图(1)则取与平面垂直且底面分别在A 、B 内部的闭合柱面为高斯面时，有0)(d 32=∆+=⋅⎰S S E sσσ∴ +2σ03=σ说明相向两面上电荷面密度大小相等、符号相反；(2)在A 内部任取一点P ，则其场强为零，并且它是由四个均匀带电平面产生的场强叠加而成的，即0222204030201=---εσεσεσεσ又∵ +2σ03=σ ∴ 1σ4σ=说明相背两面上电荷面密度总是大小相等，符号相同．9.22 三个平行金属板A ，B 和C 的面积都是200cm 2，A 和B 相距4.0mm ，A 与C 相距2.0mm ．B ，C 都接地，如题9.22图所示．如果使A 板带正电3.0×10-7C ，略去边缘效应，问B 板和C 板上的感应电荷各是多少?以地的电势为零，则A 板的电势是多少?解: 如题9.22图示，令A 板左侧面电荷面密度为1σ，右侧面电荷面密度为2σ题9.22图(1)∵ AB AC U U =，即 ∴ AB AB AC AC E E d d = ∴2d d 21===ACABAB AC E E σσ 且 1σ+2σSq A=得 ,32S q A =σ Sq A 321=σ 而 7110232-⨯-=-=-=A C q S q σC C10172-⨯-=-=S q B σ(2) 301103.2d d ⨯===AC AC AC A E U εσV9.23两个半径分别为1R 和2R （1R ＜2R )的同心薄金属球壳，现给内球壳带电+q ，试计算：(1)外球壳上的电荷分布及电势大小；(2)先把外球壳接地，然后断开接地线重新绝缘，此时外球壳的电荷分布及电势； *(3)再使内球壳接地，此时内球壳上的电荷以及外球壳上的电势的改变量．解: (1)内球带电q +；球壳内表面带电则为q -,外表面带电为q +，且均匀分布，其电势⎰⎰∞∞==⋅=22020π4π4d d R R R qr r q r E U εε题9.23图(2)外壳接地时，外表面电荷q +入地，外表面不带电，内表面电荷仍为q -．所以球壳电势由内球q +与内表面q -产生：0π4π42020=-=R q R q U εε(3)设此时内球壳带电量为q '；则外壳内表面带电量为q '-，外壳外表面带电量为+-q q ' (电荷守恒)，此时内球壳电势为零，且0π4'π4'π4'202010=+-+-=R q q R q R q U A εεε得 q R R q 21=' 外球壳上电势()22021202020π4π4'π4'π4'R qR R R q q R q R q U B εεεε-=+-+-=9.24 半径为R 的金属球离地面很远，并用导线与地相联，在与球心相距为R d 3=处有一点电荷+q ，试求：金属球上的感应电荷的电量．解: 如题9.24图所示，设金属球感应电荷为q '，则球接地时电势0=O U题9.24图由电势叠加原理有：=O U 03π4π4'00=+Rq R q εε得 -='q 3q9.25 有三个大小相同的金属小球，小球1，2带有等量同号电荷，相距甚远，其间的库仑力为0F ．试求：(1)用带绝缘柄的不带电小球3先后分别接触1，2后移去，小球1，2之间的库仑力； (2)小球3依次交替接触小球1，2很多次后移去，小球1，2之间的库仑力．解: 由题意知 2020π4rq F ε=(1)小球3接触小球1后，小球3和小球1均带电2q q =', 小球3再与小球2接触后，小球2与小球3均带电q q 43=''∴ 此时小球1与小球2间相互作用力0022018348342F r πqr π"q 'q F =-=εε (2)小球3依次交替接触小球1、2很多次后，每个小球带电量均为32q. ∴ 小球1、2间的作用力00294π432322F r q q F ==ε9.26 在半径为1R 的金属球之外包有一层外半径为2R 的均匀电介质球壳，介质相对介电常数为r ε，金属球带电Q ．试求： (1)电介质内、外的场强； (2)电介质层内、外的电势； (3)金属球的电势．解: 利用有介质时的高斯定理∑⎰=⋅q S D Sd(1)介质内)(21R r R <<场强303π4,π4r rQ E r r Q D r εε ==内;介质外)(2R r <场强303π4,π4r rQ E r Qr D ε ==外(2)介质外)(2R r >电势rQE U 0rπ4r d ε=⋅=⎰∞外 介质内)(21R r R <<电势2020π4)11(π4R Q R r qr εεε+-=)11(π420R r Qr r -+=εεε(3)金属球的电势r d r d 221⋅+⋅=⎰⎰∞R R R E E U 外内⎰⎰∞+=22220π44πdr R R Rr r Qdrr Q εεε)11(π4210R R Q r r-+=εεε9.27 如题9.27图所示，在平行板电容器的一半容积内充入相对介电常数为r ε的电介质．试求：在有电介质部分和无电介质部分极板上自由电荷面密度的比值．解: 如题9.27图所示，充满电介质部分场强为2E ，真空部分场强为1E，自由电荷面密度分别为2σ与1σ由∑⎰=⋅0d q S D得11σ=D ，22σ=D而 101E D ε=,202E D r εε=rd r d ⋅+⋅=⎰⎰∞∞rrE E U 外内d21U E E == ∴r r E E εεεεσσ==102012题9.27图 题9.28图9.28 两个同轴的圆柱面，长度均为l ，半径分别为1R 和2R (2R ＞1R )，且l >>2R -1R ，两柱面之间充有介电常数ε的均匀电介质.当两圆柱面分别带等量异号电荷Q 和-Q 时，求： (1)在半径r 处(1R ＜r ＜2R ＝，厚度为dr ，长为l 的圆柱薄壳中任一点的电场能量密度和整个薄壳中的电场能量； (2)电介质中的总电场能量； (3)圆柱形电容器的电容． 解: 取半径为r 的同轴圆柱面)(S则 rlD S D S π2d )(=⋅⎰当)(21R r R <<时，Q q =∑∴ rlQD π2=(1)电场能量密度 22222π82l r Q D w εε==薄壳中 rlrQ rl r l r Q w W εευπ4d d π2π8d d 22222===(2)电介质中总电场能量⎰⎰===211222ln π4π4d d R R VR R l Q rl r Q W W εε (3)电容：∵ CQ W 22=∴ )/ln(π22122R R lW Q C ε==题9.29图9.29 如题9.29 图所示，1C =0.25μF ，2C =0.15μF ，3C =0.20μF ．1C 上电压为50V ．求：AB U ．解: 电容1C 上电量111U C Q =电容2C 与3C 并联3223C C C += 其上电荷123Q Q = ∴ 355025231123232⨯===C U C C Q U 86)35251(5021=+=+=U U U AB V 9.30 1C 和2C 两电容器分别标明“200 pF 、500 V ”和“300 pF 、900 V ”，把它们串联起来后等值电容是多少?如果两端加上1000 V 的电压，是否会击穿? 解: (1) 1C 与2C 串联后电容1203002003002002121=+⨯=+='C C C C C pF(2)串联后电压比231221==C C U U ，而100021=+U U ∴ 6001=U V ,4002=U V 即电容1C 电压超过耐压值会击穿，然后2C 也击穿．9.31半径为1R =2.0cm 的导体球，外套有一同心的导体球壳，壳的内、外半径分别为2R =4.0cm和3R =5.0cm ，当内球带电荷Q =3.0×10-8C 时，求：(1)整个电场储存的能量；(2)如果将导体壳接地，计算储存的能量； (3)此电容器的电容值．解: 如图，内球带电Q ，外球壳内表面带电Q -，外表面带电Q题9.31图(1)在1R r <和32R r R <<区域0=E在21R r R <<时 301π4r rQ E ε =3R r >时 302π4rrQ E ε=∴在21R r R <<区域⎰=21d π4)π4(21222001R R r r rQ W εε ⎰-==21)11(π8π8d 2102202R R R R Q rr Q εε 在3R r >区域⎰∞==32302220021π8d π4)π4(21R R Q r r rQ W εεε ∴ 总能量 )111(π83210221R R R Q W W W +-=+=ε41082.1-⨯=J(2)导体壳接地时，只有21R r R <<时30π4r rQ E ε=,02=W∴ 4210211001.1)11(π8-⨯=-==R R Q W W ε J(3)电容器电容 )11/(π422102R R Q W C -==ε 121049.4-⨯=F习题1010.1选择题(1) 对于安培环路定理的理解，正确的是：（A ）若环流等于零，则在回路L 上必定是H 处处为零； （B ）若环流等于零，则在回路L 上必定不包围电流；（C ）若环流等于零，则在回路L 所包围传导电流的代数和为零； （D ）回路L 上各点的H 仅与回路L 包围的电流有关。
《大学物理》第5单元课后答案 高等教育出版社
2
ww
1 3
0－2＝2
1 2 2 m m l 3 ＝15.4 rad 2M r
t＝2 / r ＝11.4 s
Page28
杭州电子科技大学
co
题14. 图 题15. 图
《大学物理习题集》 （下册）
m
2 分∴ 2分 2分 2分 2分 2分
作业登记号
学号
题1. 图
态为静止悬挂．现有一个小球自左方水平打击细杆．设小球与细杆之间为非弹性碰 撞，则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统 (A) 只有机械能守恒． (B) 只有动量守恒． (C) 只有对转轴 O 的角动量守恒． (D) 机械能、动量和角动量均守恒． 【 C 】
3.如图所示，一个小物体，位于光滑的水平桌面上，与一绳的一端相连结，绳
w.
杭州电子科技大学
(A) 角动量从小到大，角加速度从大到小． (B) 角动量从小到大，角加速度从小到大． (C) 角动量从大到小，角加速度从大到小． (D) 角动量从大到小，角加速度从小到大． 【 B 】
题4. 图
ww
5.刚体角动量守恒的充分而必要的条件是 (A) 刚体不受外力矩的作用． (B) 刚体所受合外力矩为零． (C) 刚体所受的合外力和合外力矩均为零． (D) 刚体的转动惯量和角速度均保持不变．
沿相对圆盘转动相反的方向走动时圆盘对地的绕轴角速度为则人对与地固联的转轴的角速度为人与盘视为系统所受对转轴合外力矩为零系统的角动量守恒设盘的质量为m则人的质量杭州电子科技大学page31大学物理习题集下册
课后答案网，用心为你服务！
大学答案 --- 中学答案 --- 考研答案 --- 考试答案 最全最多的课后习题参考答案，尽在课后答案网（）！ Khdaw团队一直秉承用心为大家服务的宗旨，以关注学生的学习生活为出发点， 旨在为广大学生朋友的自主学习提供一个分享和交流的平台。 爱校园（） 课后答案网（） 淘答案（）
《大学物理》教学全套课件
物质的电磁性质
物质的导电性
阐述金属、半导体和绝缘体的导电机制及特点。
物质的介电性
介绍电介质的极化现象，以及介电常数和介电 损耗的概念。
物质的磁性
分析物质的抗磁性、顺磁性和铁磁性的产生机理及特点，并讨论磁性材料的应 用。
05
光学基础
几何光学基础
光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播，形 成影和像。
02
力学基础
质点运动学
质点的基本概念
定义、特点、适用条件
速度与加速度
定义、物理意义、计算方法及关系
位置矢量与位移
定义、物理意义、计算方法
运动学方程
建立方法、求解及应用
牛顿运动定律
牛顿第一定律
内容、意义及应用
牛顿第二定律
内容、表达式、意义及应用
牛顿第三定律
内容、表达式、意义及应用
牛顿运动定律的应用
重力势能、弹性势能等的计算方法
03
热学基础
温度与热量
1 2
温度的定义和测量 温度是物体热度的量度，通常使用温度计进行测 量。温度的SI单位是开尔文（K）。
热量的定义和性质 热量是物体之间由于温度差异而进行的能量转移。 热量总是从高温物体流向低温物体。
3
热力学第零定律 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那 么这两个系统之间也将达到热平衡。
课程内容
本课程涵盖力学、热学、电磁学、 光学和近代物理等多个领域，通 过系统的理论学习和实验训练， 使学生掌握物理学的基本知识和 实验技能。
课程地位
《大学物理》为后续专业课程的 学习打下坚实的物理基础，对于 提高学生的科学素质和创新能力 具有重要意义。
教学目标与要求
知识目标
大学物理参考用书
1.大学基础物理习题精解、金仲辉、科学出版社、20022.物理学练习题与大作业详解（成教工版、高职高专）（第2版）、郭晓枫、于明章、张明影西北工业大学出版社、20023.大学物理学习题讨论课指导（上册）、沈慧君、王虎株、清华大学出版社、19934.大学物理学习题讨论课指导（下册）、沈慧君、王虎株、清华大学出版社、19935.大学物理学习指导、庞兆芳、天津大学出版社、19986.物理学纲要与自学指导、刘云龙、同济大学出版社、19967.大学物理学习指导（上册）、杨振威等、北京工业大学出版社、19958.大学物理学习指导（下册）、杨振威等、北京工业大学出版社、19959.大学物理学习题集、河北工业大学物理教研室、199910.大学物理补充教材和练习题（上册）、河北工业大学物理教研室、199911.大学物理练习题（下册）、河北工业大学物理教研室、199812.大学物理（第二版）学习指导与题解13.生活中的物理学、何定梁、上海远东出版社、199914.趣味力学、腾静清（日）、科学出版社、200115.趣味力学新编、黄钟、范德顺、中国石化出版社、199716.物理学史、郭弈玲、清华大学、200217.文明之源-物理学、吴翔等、上海科学技术出版社、200118.探秘物理思维、李文库、北京科技出版社、200219.上帝与新物理学、保罗•戴维斯、湖南科学技术出版社、200220.物理学原理在工程技术中的应用（第二版），马文蔚，高等教育出版社，200121.大学物理（新版）（上册）、吴百诗科学出版社、200122.大学物理（新版）（下册）、吴百诗科学出版社、200123.大学物理学、余虹、科学出版社、200124.基础物理学（上册）、陆果、高等教育出版社、199725.基础物理学（下册）、陆果、高等教育出版社、199726.大学物理学、卢德馨、高等教育出版社、199827.物理学（上册）（第四版）、马文蔚高等教育出版社、199928.物理学（中册）（第四版）、马文蔚高等教育出版社、199929.物理学（下册）（第四版）、马文蔚高等教育出版社、199930.大学物理（上册）、陈宜生、李增智天津大学出版社、199931.物理学（上册）（第三版）、马文蔚高等教育出版社、199632.物理学（中册）（第三版）、马文蔚高等教育出版社、199633.物理学（下册）（第三版）、马文蔚高等教育出版社、199634.物理学、李乃伯、高等教育出版社、200135.物理学简明教程（第一册）、曹茂盛等、哈尔滨工业大学出版社、199936.物理学简明教程（第二册）、曹茂盛等、哈尔滨工业大学出版社、199937.物理学简明教程（第三册）、曹茂盛等、哈尔滨工业大学出版社、199938.物理学简明教程（第四册）、曹茂盛等、哈尔滨工业大学出版社、199939.量子力学（三版）卷I、曾谨言、科学出版社、200240.量子力学（三版）卷II、曾谨言、科学出版社、200241.大学物理学•力学（第2版）、张三慧、清华大学出版社、1999。
大学物理活页答案(马文蔚 版)高等教育出版社
10.机械波单元练习（一）答案 1． B 2． C 3． B 4． 1.67m 5．0cos[()]x ly A t uωϕ-=-+ 6． 6，307． 解：（1）由波动方程可知振幅0.05m A =，角频率20πω=，/3πu ω=，则波速16.67m s u-=⋅，频率/2π10Hz νω==，波长2π2/3m uλω==。
（2）maxπ 3.14m/s A ω==≈v8． 解：（1）由图可知振幅0.1m A =，波长4m λ=，波速1100m s u -=⋅ 则2π2π/50πuT ωλ===。
又O 点初始时刻位于平衡位置且向y 轴正向运动，则由旋转矢量法可得π/2ϕ=-，因此波动方程为0.1cos[50π(/100)π/2](m)y t x =--（2）P 处质点的振动方程为0.1cos(50π3π/2)(m)y t =-9． 解：由图可知振幅0.1m A =，波长100m λ=，则角频率2π2ππuT ωλ===。
由P 点的运动方向可知波向x 轴负方向传播。
又由图可知原点O 初始时刻位于A /2处，且向y 轴负方向运动，则由旋转矢量法可得0π/3ϕ=。
则波动方程为0.1cos[π(/50)π/3](m)y t x =++10．解：（1）以A 点为坐标原点的波动方程为2310cos[3π(/30)](m) y t x -=⨯-（2）π2π2BA ABABuωϕϕλ=-=-=-则以B 点为坐标原点的波动方程为2310cos[3π(/30)π/2](m)y t x -=⨯--11.机械波单元练习（二）答案1． C 2． B 3． C 4．/2λ，π5． 550Hz ，458.3Hz 6． 0.08W/m 2 7． 解：两列波传到1S 2S 连线和延长线上任一点P 的相位差212120102ππ2πr r r r ϕϕϕλλ--∆=--=--1S 左侧各点：2110π2ππ2π6π4r r ϕλ-∆=--=--=-，振动都加强； 2S 右侧各点：2110π2ππ2π4π4r r ϕλ--∆=--=--=，振动都加强；1S 、2S 之间：2111110π2ππ2π6ππ(21)π4r r r r r k ϕλ---∆=--=--=-+=+则距1S 点为：11m,3m,5m,7m,9m r =处各点静止不动。
大学物理（第五版）课后习题答案
面向21 世纪课程教材学习辅导书习题分析与解答马文蔚主编殷实沈才康包刚编高等教育出版社前言本书是根据马文蔚教授等改编的面向21世纪课程教材《物理学》第五版一书中的习题而作的分析与解答。
与上一版相比本书增加了选择题更换了约25的习题。
所选习题覆盖了教育部非物理专业大学物理课程教学指导分委员会制定的《非大学物理课程教学基本要求讨论稿》中全部核心内容并选有少量扩展内容的习题所选习题尽可能突出基本训练和联系工程实际。
此外为了帮助学生掌握求解大学物理课程范围内的物理问题的思路和方法本书还为力学、电磁学、波动过程和光学热物理、相对论和量子物理基础等撰写了涉及这些内容的解题思路和方法以期帮助学生启迪思维提高运用物理学的基本定律来分析问题和解决问题的能力。
物理学的基本概念和规律是在分析具体物理问题的过程中逐步被建立和掌握的解题之前必须对所研究的物理问题建立一个清晰的图像从而明确解题的思路。
只有这样才能在解完习题之后留下一些值得回味的东西体会到物理问题所蕴含的奥妙和涵义通过举一反三提高自己分析问题和解决问题的能力。
有鉴于此重分析、简解答的模式成为编写本书的指导思想。
全书力求在分析中突出物理图像引导学生以科学探究的态度对待物理习题初步培养学生―即物穷理‖的精神通过解题过程体验物理科学的魅力和价值尝试―做学问‖的乐趣。
因此对于解题过程本书则尽可能做到简明扼要让学生自己去完成具体计算编者企盼这本书能对学生学习能力的提高和科学素质的培养有所帮助。
本书采用了1996 年全国自然科学名词审定委员会公布的《物理学名词》和中华人民共和国国家标准GB3100 3102 -93 中规定的法定计量单位。
本书由马文蔚教授主编由殷实、沈才康、包刚、韦娜编写西北工业大学宋士贤教授审阅了全书并提出了许多详细中肯的修改意见在此编者致以诚挚的感谢。
由于编者的水平有限敬请读者批评指正。
编者2006 年1 月于南京目录第一篇力学求解力学问题的基本思路和方法第一章质点运动学第二章牛顿定律第三章动量守恒定律和能量守恒定律第四章刚体的转动第二篇电磁学求解电磁学问题的基本思路和方法第五章静电场第六章静电场中的导体与电介质第七章恒定磁场第八章电磁感应电磁场第三篇波动过程光学求解波动过程和光学问题的基本思路和方法第九章振动第十章波动第十一章光学第四篇气体动理论热力学基础求解气体动理论和热力学问题的基本思路和方法第十二章气体动理论第十三章热力学基础第五篇近代物理基础求解近代物理问题的基本思路和方法第十四章相对论第十五章量子物理附录部分数学公式第一篇力学求解力学问题的基本思路和方法物理学是一门基础学科它研究物质运动的各种基本规律由于不同运动形式具有不同的运动规律从而要用不同的研究方法处理力学是研究物体机械运动规律的一门学科而机械运动有各种运动形态每一种形态和物体受力情况以及初始状态有密切关系掌握力的各种效应和运动状态改变之间的一系列规律是求解力学问题的重要基础但仅仅记住一些公式是远远不够的求解一个具体物理问题首先应明确研究对象的运动性质选择符合题意的恰当的模型透彻认清物体受力和运动过程的特点等等根据模型、条件和结论之间的逻辑关系运用科学合理的研究方法进而选择一个正确简便的解题切入点在这里思路和方法起着非常重要的作用1正确选择物理模型和认识运动过程力学中常有质点、质点系、刚体等模型每种模型都有特定的含义适用范围和物理规律采用何种模型既要考虑问题本身的限制又要注意解决问题的需要例如用动能定理来处理物体的运动时可把物体抽象为质点模型而用功能原理来处理时就必须把物体与地球组成一个系统来处理再如对绕固定轴转动的门或质量和形状不能不计的定滑轮来说必须把它视为刚体并用角量和相应规律来进行讨论在正确选择了物理模型后还必须对运动过程的性质和特点有充分理解如物体所受力矩是恒定的还是变化的质点作一般曲线运动还是作圆周运动等等以此决定解题时采用的解题方法和数学工具2.叠加法叠加原理是物理学中应用非常广泛的一条重要原理据此力学中任何复杂运动都可以被看成由几个较为简单运动叠加而成例如质点作一般平面运动时通常可以看成是由两个相互垂直的直线运动叠加而成而对作圆周运动的质点来说其上的外力可按运动轨迹的切向和法向分解其中切向力只改变速度的大小而法向力只改变速度的方向对刚体平面平行运动来说可以理解为任一时刻它包含了两个运动的叠加一是质心的平动二是绕质心的转动运动的独立性和叠加性是叠加原理中的两个重要原则掌握若干基本的简单运动的物理规律再运用叠加法就可以使我们化―复杂‖为―简单‖此外运用叠加法时要注意选择合适的坐标系选择什么样的坐标系就意味着运动将按相应形式分解在力学中对一般平面曲线运动多采用平面直角坐标系平面圆周运动多采用自然坐标系而对刚体绕定轴转动则采用角坐标系等等叠加原理在诸如电磁学振动、波动等其他领域内都有广泛应用是物理学研究物质运动的一种基本思想和方法需读者在解题过程中不断体会和领悟3.类比法有些不同性质运动的规律具有某些相似性理解这种相似性产生的条件和遵从的规律有利于发现和认识物质运动的概括性和统一性而且还应在学习中善于发现并充分利用这种相似性以拓宽自己的知识面例如质点的直线运动和刚体绕定轴转动是两类不同运动但是运动规律却有许多可类比和相似之处如txddv 与tθωdd taddv 与tωαdd 其实它们之间只是用角量替换了相应的线量而已这就可由比较熟悉的公式联想到不太熟悉的公式这种类比不仅运动学有动力学也有如maF 与JαM0dvvmmtF 与0dLωJωtM 2022121dvvmmxF 与2022121dωJωJθM 可以看出两类不同运动中各量的对应关系十分明显使我们可以把对质点运动的分析方法移植到刚体转动问题的分析中去当然移植时必须注意两种运动的区别一个是平动一个是转动状态变化的原因一个是力而另一个是力矩此外还有许多可以类比的实例如万有引力与库仑力、静电场与稳恒磁场电介质的极化与磁介质的磁化等等只要我们在物理学习中善于归纳类比就可以沟通不同领域内相似物理问题的研究思想和方法并由此及彼触类旁通4微积分在力学解题中的运用微积分是大学物理学习中应用很多的一种数学运算在力学中较为突出也是初学大学物理课程时遇到的一个困难要用好微积分这个数学工具首先应在思想上认识到物体在运动过程中反映其运动特征的物理量是随时空的变化而变化的一般来说它们是时空坐标的函数运用微积分可求得质点的运动方程和运动状态这是大学物理和中学物理最显著的区别例如通过对质点速度函数中的时间t 求一阶导数就可得到质点加速度函数另外对物理量数学表达式进行合理变形就可得出新的物理含义如由tddav借助积分求和运算可求得在t1 -t2 时间内质点速度的变化同样由tddvr也可求得质点的运动方程以质点运动学为例我们可用微积分把运动学问题归纳如下第一类问题已知运动方程求速度和加速度第二类问题已知质点加速度以及在起始状态时的位矢和速度可求得质点的运动方程在力学中还有很多这样的关系读者不妨自己归纳整理一下从而学会自觉运用微积分来处理物理问题运用时有以下几个问题需要引起大家的关注1 运用微积分的物理条件在力学学习中我们会发现ta0vv和2021ttarv等描述质点运动规律的公式只是式tt0ddavvv0和式tttrdd000arv在加速度a为恒矢量条件下积分后的结果此外在高中物理中只讨论了一些质点在恒力作用下的力学规律和相关物理问题而在大学物理中则主要研究在变力和变力矩作用下的力学问题微积分将成为求解上述问题的主要数学工具2 如何对矢量函数进行微积分运算我们知道很多物理量都是矢量如力学中的r、v、a、p 等物理量矢量既有大小又有方向从数学角度看它们都是―二元函数‖在大学物理学习中通常结合叠加法进行操作如对一般平面曲线运动可先将矢量在固定直角坐标系中分解分别对x、y 轴两个固定方向的分量可视为标量进行微积分运算最后再通过叠加法求得矢量的大小和方向对平面圆周运动则可按切向和法向分解对切线方向上描述大小的物理量a 、v、s 等进行微积分运算3 积分运算中的分离变量和变量代换问题以质点在变力作用下作直线运动为例如已知变力表达式和初始状态求质点的速率求解本问题一条路径是由F m a 求得a的表达式再由式dv adt 通过积分运算求得v其中如果力为时间t 的显函数则a at此时可两边直接积分即ttta0ddvvv0但如果力是速率v 的显函数则a av此时应先作分离变量后再两边积分即tta0dd1vvvv0又如力是位置x 的显函数则aax此时可利用txddv得vxtdd并取代原式中的dt再分离变量后两边积分即xxtxa0ddvvvv0 用变量代换的方法可求得vx表达式在以上积分中建议采用定积分下限为与积分元对应的初始条件上限则为待求量5.求解力学问题的几条路径综合力学中的定律可归结为三种基本路径即1 动力学方法如问题涉及到加速度此法应首选运用牛顿定律、转动定律以及运动学规律可求得几乎所有的基本力学量求解对象广泛但由于涉及到较多的过程细节对变力矩问题还将用到微积分运算故计算量较大因而只要问题不涉及加速度则应首先考虑以下路径2 角动量方法如问题不涉及加速度但涉及时间此法可首选3 能量方法如问题既不涉及加速度又不涉及时间则应首先考虑用动能定理或功能原理处理问题当然对复杂问题几种方法应同时考虑此外三个守恒定律动量守恒、能量守恒、角动量守恒定律能否成立往往是求解力学问题首先应考虑的问题总之应学会从不同角度分析与探讨问题以上只是原则上给出求解力学问题一些基本思想与方法其实求解具体力学问题并无固定模式有时全靠―悟性‖但这种―悟性‖产生于对物理基本规律的深入理解与物理学方法掌握之中要学会在解题过程中不断总结与思考从而使自己分析问题的能力不断增强第一章质点运动学1 -1 质点作曲线运动在时刻t 质点的位矢为r速度为v 速率为vt 至t Δt时间内的位移为Δr 路程为Δs 位矢大小的变化量为Δr 或称Δ r 平均速度为v平均速率为v 1 根据上述情况则必有 A Δr Δs Δr B Δr ≠ Δs ≠ Δr当Δt→0 时有 dr ds ≠ dr C Δr ≠ Δr ≠ Δs当Δt→0 时有 dr dr ≠ ds D Δr ≠ Δs ≠ Δr当Δt→0 时有 dr dr ds 2 根据上述情况则必有 A v v v v B v ≠v v ≠ v C v v v ≠ v D v ≠v v v分析与解1 质点在t 至t Δt 时间内沿曲线从P 点运动到P′点各量关系如图所示其中路程Δs PP′ 位移大小Δr PP′而Δr r - r 表示质点位矢大小的变化量三个量的物理含义不同在曲线运动中大小也不相等注在直线运动中有相等的可能但当Δt→0 时点P′无限趋近P 点则有 dr ds但却不等于dr故选B 2 由于 Δr ≠Δs故tstΔΔΔΔr即 v ≠v 但由于 dr ds故tstddddr即 v v由此可见应选C 1 -2 一运动质点在某瞬时位于位矢rxy的端点处对其速度的大小有四种意见即1trdd 2tddr 3tsdd 422ddddtytx 下述判断正确的是 A 只有12正确B 只有2正确 C 只有23正确 D 只有34正确分析与解trdd表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率在极坐标系中叫径向速率通常用符号vr表示这是速度矢量在位矢方向上的一个分量tddr表示速度矢量在自然坐标系中速度大小可用公式tsddv计算在直角坐标系中则可由公式22ddddtytxv求解故选D 1 -3 质点作曲线运动r 表示位置矢量v表示速度a表示加速度s 表示路程a 表示切向加速度对下列表达式即1d v /dt a2dr/dt v3ds/dt v4d v /dt a 下述判断正确的是A 只有1、4是对的B 只有2、4是对的C 只有2是对的D 只有3是对的分析与解tddv表示邢蚣铀俣萢 它表示速度大小随时间的变化率是加速度矢量沿速度方向的一个分量起改变速度大小的作用trdd在极坐标系中表示径向速率vr如题1 -2 所述tsdd在自然坐标系中表示质点的速率v而tddv表示加速度的大小而不是切向加速度a 因此只有3 式表达是正确的故选D 1 -4 一个质点在做圆周运动时则有 A 切向加速度一定改变法向加速度也改变B 切向加速度可能不变法向加速度一定改变C 切向加速度可能不变法向加速度不变D 切向加速度一定改变法向加速度不变分析与解加速度的切向分量a 起改变速度大小的作用而法向分量an起改变速度方向的作用质点作圆周运动时由于速度方向不断改变相应法向加速度的方向也在不断改变因而法向加速度是一定改变的至于a 是否改变则要视质点的速率情况而定质点作匀速率圆周运动时a 恒为零质点作匀变速率圆周运动时a 为一不为零的恒量当a 改变时质点则作一般的变速率圆周运动由此可见应选B 1 -5 如图所示湖中有一小船有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动设该人以匀速率v0 收绳绳不伸长且湖水静止小船的速率为v则小船作 A 匀加速运动θcos0vv B 匀减速运动θcos0vv C 变加速运动θcos0vv D 变减速运动θcos0vv E 匀速直线运动0vv 分析与解本题关键是先求得小船速度表达式进而判断运动性质为此建立如图所示坐标系设定滑轮距水面高度为ht 时刻定滑轮距小船的绳长为l则小船的运动方程为22hlx其中绳长l 随时间t 而变化小船速度22ddddhltlltxv式中tldd表示绳长l随时间的变化率其大小即为v0代入整理后为θlhlcos/0220vvv方向沿x 轴合蛴伤俣缺泶锸娇膳卸闲〈 鞅浼铀僭硕 恃 讨论有人会将绳子速率v0按x、y 两个方向分解则小船速度θcos0vv这样做对吗1 -6 已知质点沿x 轴作直线运动其运动方程为32262ttx式中x 的单位为mt 的单位为s求1 质点在运动开始后4.0 s内的位移的大小 2 质点在该时间内所通过的路程3 t4 s时质点的速度和加速度分析位移和路程是两个完全不同的概念只有当质点作直线运动且运动方向不改变时位移的大小才会与路程相等质点在t 时间内的位移Δx 的大小可直接由运动方程得到0Δxxxt而在求路程时就必须注意到质点在运动过程中可能改变运动方向此时位移的大小和路程就不同了为此需根据0ddtx来确定其运动方向改变的时刻tp 求出0 tp 和tp t 内的位移大小Δx1 、Δx2 则t 时间内的路程21xxs如图所示至于t 4.0 s 时质点速度和加速度可用txdd和22ddtx两式计算解 1 质点在4.0 s内位移的大小m32Δ04xxx 2 由0ddtx 得知质点的换向时刻为s2pt t0不合题意则m0.8Δ021xxx m40Δ242xxx 所以质点在4.0 s时间间隔内的路程为m48ΔΔ21xxs 3 t4.0 s时1s0.4sm48ddttxv2s0.422m.s36ddttxa 1 -7 一质点沿x 轴方向作直线运动其速度与时间的关系如图a所示设t0 时x0试根据已知的v-t 图画出a-t 图以及x -t 图分析根据加速度的定义可知在直线运动中v-t曲线的斜率为加速度的大小图中AB、CD 段斜率为定值即匀变速直线运动而线段BC 的斜率为0加速度为零即匀速直线运动加速度为恒量在a-t 图上是平行于t 轴的直线由v-t 图中求出各段的斜率即可作出a-t 图线又由速度的定义可知x-t 曲线的斜率为速度的大小因此匀速直线运动所对应的x -t 图应是一直线而匀变速直线运动所对应的x–t 图为t 的二次曲线根据各段时间内的运动方程xxt求出不同时刻t 的位置x采用描数据点的方法可作出x-t 图解将曲线分为AB、BC、CD 三个过程它们对应的加速度值分别为2sm20ABABABttavv 匀加速直线运动0BCa 匀速直线运动2sm10CDCDCDttavv 匀减速直线运动根据上述结果即可作出质点的a-t 图图B 在匀变速直线运动中有2021ttxxv 由此可计算在0 2 和4 6 时间间隔内各时刻的位置分别为用描数据点的作图方法由表中数据可作0 2 和4 6 时间内的x -t 图在2 4 时间内质点是作1sm20v的匀速直线运动其x -t 图是斜率k20的一段直线图c 1 -8 已知质点的运动方程为jir222tt式中r 的单位为mt 的单位为 求 1 质点的运动轨迹2 t 0 及t 2 时质点的位矢3 由t 0 到t 2 内质点的位移Δr 和径向增量Δr 4 2 内质点所走过的路程s 分析质点的轨迹方程为y fx可由运动方程的两个分量式xt和yt中消去t 即可得到对于r、Δr、Δr、Δs 来说物理含义不同可根据其定义计算其中对s的求解用到积分方法先在轨迹上任取一段微元ds则22dddyxs最后用ssd积分求 解1 由xt和yt中消去t 后得质点轨迹方程为2412xy 这是一个抛物线方程轨迹如图a所示2 将t 0 和t 2 分别代入运动方程可得相应位矢分别为jr20 jir242 图a中的P、Q 两点即为t 0 和t 2 时质点所在位置3 由位移表达式得jijirrr24Δ020212yyxx 其中位移大小m66.5ΔΔΔ22yxr 而径向增量m47.2ΔΔ2020222202yxyxrrrr 4 如图B所示所求Δs 即为图中PQ段长度先在其间任意处取AB 微元ds则22dddyxs由轨道方程可得xxyd21d代入ds则2 内路程为m91.5d4d402xxssQP 1 -9 质点的运动方程为23010ttx 22015tty 式中xy 的单位为mt 的单位为 试求1 初速度的大小和方向2 加速度的大小和方向分析由运动方程的分量式可分别求出速度、加速度的分量再由运动合成算出速度和加速度的大小和方向解 1 速度的分量式为ttxx6010ddv ttyy4015ddv 当t 0 时vox -10 m· -1voy 15 m· -1 则初速度大小为120200sm0.18yxvvv 设vo与x 轴的夹角为α则23tan00xyαvv α123°41′ 2 加速度的分量式为2sm60ddtaxxv 2sm40ddtayyv 则加速度的大小为222sm1.72yxaaa 设a 与x 轴的夹角为β则32tanxyaaβ β-33°41′或326°19′ 1 -10 一升降机以加速度1.22 m· -2上升当上升速度为2.44 m· -1时有一螺丝自升降机的天花板上松脱天花板与升降机的底面相距2.74 m计算1螺丝从天花板落到底面所需要的时间2螺丝相对升降机外固定柱子的下降距离分析在升降机与螺丝之间有相对运动的情况下一种处理方法是取地面为参考系分别讨论升降机竖直向上的匀加速度运动和初速不为零的螺丝的自由落体运动列出这两种运动在同一坐标系中的运动方程y1 y1t和y2 y2t并考虑它们相遇即位矢相同这一条件问题即可解另一种方法是取升降机或螺丝为参考系这时螺丝或升降机相对它作匀加速运动但是此加速度应该是相对加速度升降机厢的高度就是螺丝或升降机运动的路程解1 1 以地面为参考系取如图所示的坐标系升降机与螺丝的运动方程分别为20121attyv 20221gtthyv 当螺丝落至底面时有y1 y2 即20202121gtthattvv s705.02aght 2 螺丝相对升降机外固定柱子下降的距离为m716.021202gttyhdv 解2 1以升降机为参考系此时螺丝相对它的加速度大小a′g a螺丝落至底面时有2210tagh s705.02aght 2 由于升降机在t 时间内上升的高度为2021atthv 则m716.0.。
高等教育出版社大学物理 主编王磊,陈钢,聂娅课件
波程差
x21 x2 - x1
2π x
x2 - x1 x21 12 1 - 2 2 π 2π
四川大学物理科学与技术学院
波线上各点的简谐运动图
四川大学物理科学与技术学院
x t x y A cos[ (t - ) ] A cos[ 2 π( - ) ] u T
2 当 t 一定时，波函数表示该时刻波线上各点 相对其平衡位置的位移，即此刻的波形.
y ( x, t ) y ( x , t ) （波具有空间的周期性）
平面简谐波：波面为平面的简谐波.
四川大学物理科学与技术学院
以速度u 沿
x 轴正向传播的
平面简谐波 . 令 原点O 的初相为 零，其振动方程 时间推 迟方法
yO A cos t
yO A cos t
点O 的振动状态
t-x/u时刻点O 的振动状态
点P 振动方程
x y P A cos (t - ) u
四川大学物理科学与技术学院
教学基本要求
1．简谐波
基本内容：机械波的形成 横波与纵波 平面简谐波函 数 波函数的物理意义 波动方程 波动的能量 基本要求：理解机械波产生的条件；掌握描述简谐波 的各物理量及各量间的关系；掌握由已知质点的简谐运 动函数得出简谐波的波函数的方法；理解波函数的物理 意义；了解波动方程；明确波的能量传播特征
四川大学物理科学与技术学院
教学基本要求
2．惠更斯原理 基本内容：惠更斯原理 波的衍射 基本要求：理解惠更斯原理，了解用惠更斯原理来定 性分析波的衍射现象 3．波的叠加 波的干涉 驻波 基本内容：波的叠加原理 波的干涉 驻波 基本要求：理解波的叠加原理，掌握波的干涉及干涉 条件，理解驻波的特点及其与行波的区别
物理学(第七版)
作者简介
作者简介
马文蔚，东南大学物理学院教授，自20世纪50年代以来，从事物理教育工作已超越半个世纪，长期致力于教 材建设及高等教育研究。
周雨青，南京市人，理学博士，东南大学物理学院教授、硕士生导师，国家级大学物理（工科）精品课程实 际负责人。
解希顺，男，东南大学物理学院教授，东南大学课程与教学论学科带头人，全国高等物理教育研究会副秘书 长，《大学物理》杂志编委。
谢谢观看
出版工作
2020年10月15日，《物理学（第七版）下册》由高等教育出版社出版发行；16日，《物理学（第七版）上 册》由高等教育出版社出版发行。
内容简介
内容简介
该书分为上、下两册，共十六章，上册包括质点运动学、牛顿运动定律、动量守恒定律和能量守恒定律、刚 体转动和流体运动、静电场、静电场中的导体与电介质、恒定磁场、电磁感应电磁场八章内容，以及矢量，中国 法定计量单位和国际单位制，空气、水、地球、月球、太阳系的一些常用数据，希腊字母，常用物理学常量五个 附录；下册包括振动、波动、光学、气体动理论、热力学基础、相对论、量子物理、原子核与粒子物理简介八章 内容。
物理学（第七版）
2020年高等教育出版社出版的图书
01 成书过程
03 教材目录
目录
02 内容简介 04 教学资源
05 教材特色
07 作者简介
目录
06 获得荣誉
基本信息
《物理学（第七版）》是由东南大学等七所工科院校编，马文蔚、周雨青、解希顺改编，高等教育出版社于 2020年10月出版的“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。该书可作为高等学校理工科非物理学类专业大 学物理课程的教材，也可供文科相关专业选用和注：目录排版顺序为从左列至右列）
大学物理(2015年高等教育出版社出版的图书)
2015年高等教育出版社出版的图书
01 成书过程
03 教材目录 05 教材特色
目录
02 内容简介 04 教学资源 06 作者简介
《大学物理》是由张晓燕主编，2015年由高等教育出版社出版的高等学校教材。该教材既可作为高等学校理 工科类各专业大学物理课程的教材使用，也可供从事大学物理教学的教师及物理爱好者参考阅读。
教材目录
（注：目录排版顺序为从左列至右列 ）
教学资源
《大学物理》配有Abook数字课程，该数字课程包括动画、视频等板块 。
教材特色
1、对于教材课程的基本内容，严格按照教育部对大学物理课程的基本要求进行选取和编排，以保证基本物理 体系的系统性和完整性。
2、该教材中选取了一些既能培养学生分析和解决问题的能力、巩固学习的知识，又较贴近应用实际、能激发 学生兴趣的例题。
该教材由张晓燕老师主编，负责全书的框架设计与统稿，参加编写的教师有李文材、王瑞玲、林琳、李维雅、 金永军。该教材在编写过程中，得到了学院和物理系有关领导以及大学物理课程组的全体教师的支持 。
2015年2月26日，该教材由高等教育出版社出版 。
括：质点的运动规律、运动的守恒定律、机械振动、机械波、波动光学、 气体动理论、热力学基础、静电场、恒定磁场、电磁感应、电磁场、相对论基础、量子物理简介。每章均配有阅 读材料和习题及答案 。
3、该教材考虑不同专业的需求，将内容划分层次，标有“*”的章节内容可以根据专业和教学需求自行取舍。
4、该教材选取物理学家的事迹作为阅读材料 。
作者简介
张晓燕：内蒙古工业大学理学院物理系教师，学术论文有《引导学生从中学物理到大学物理学习的转变》 。
大学物理(马文蔚版)高等教育出版社作业模拟及答案
期末考试模拟试题一、判断题：〔10⨯1=10分〕1. 质点作圆周运动时，加速度方向一定指向圆心。
〔 〕 2．根据热力学第二定律，不可能把吸收的热量全部用来对外做功 〔 〕 3. 刚体的转动惯量与转轴的位置有关。
〔 〕 4. 刚体所受合外力矩为零，其合外力不一定为零。
〔 〕 5. 静电场中的导体是等势体 。
〔 〕 6. 平衡态下分子的平均动能为kT 23〔 〕 7. 绝热过程中没有热量传递，系统的温度不变。
〔 〕 8. 最概然速率就是分子运动的最大速率。
〔 〕 9. 电场强度为零的点的电势一定为零 。
〔 〕 10.真空中电容器极板上电量不同时，电容值不变。
〔 〕 二、选择题：〔1836=⨯分〕1. 某质点的运动学方程为3536t t x -+=，那么该质点作〔 〕〔A 〕匀加速直线运动，加速度为正值； 〔B 〕匀加速直线运动，加速度为负值； 〔C 〕变加速直线运动，加速度为正值； 〔D 〕变加速直线运动，加速度为负值。
2. 质点作匀速率圆周运动，它的〔 〕〔A 〕切向加速度的大小和方向都在变化； 〔B 〕法向加速度的大小和方向都在变化； 〔C 〕法向加速度的方向变化，大小不变； 〔D 〕切向加速度的方向不变，大小变化。
3. 两容积不等的容器内分别盛有可视为理想气体的氦气和氮气，假设它们的压强和温度相同，那么两气体〔 〕〔A 〕单位体积内的分子数必相同； 〔B 〕单位体积内的质量必相同； 〔C 〕单位体积内分子的平均动能必相同； 〔D 〕单位体积内气体的内能必相同。
4. 摩尔数相同，分子自由度不同的两种理想气体，从同一初态开始等压膨胀到同一末态时，两气体〔 〕〔A 〕从外界吸热相同； 〔B 〕对外界作功相同； 〔C 〕内能增量相同； 〔D 〕上述三量均相同。
5．如下图，在封闭的球面S 内的A 点和B 点分别放置q+和q-电荷，且OA=OB，P点为球面上的一点，那么〔 〕〔A 〕0≠p E ，⎰=⋅Sd 0S E ；〔B 〕0=p E ，⎰≠⋅Sd 0S E ；〔C 〕0≠p E ；⎰≠⋅Sd 0S E ；〔D 〕0=p E ，⎰=⋅Sd 0S E 。
高等教育出版社 大学物理13几何光学作业2
l3 0 倒立实像
7. 薄透镜L1，焦距f'1=15cm，薄凹透镜L2焦距为f'2=10cm，二个薄透镜相距40cm，现将一物体，如图置于
L1前30cm处，求得到像的位置。 解：经凸透镜第一次成像
S
1 l1 l1
1 1 l1 f1 30cm
f1
15cm
A. 2倍 B. 3倍 C. 4倍 D：1.5/1.333倍
5. 焦距为4cm的薄凸透镜用作放大镜，若物置于透镜前 3cm处，则其横向放大率为（ ）
A. 3
B. 4
C. 6
D. 12
6. 一透镜由两个共轴的薄透镜组成，一凸一凹，它们的 焦距都是20cm，中心相距10cm，现在凸透镜外，离凸 透镜30cm处，放一物体，这物体以透镜组成的像是
A. -20cm
B. -40cm
C. -60cm
D. -80cm
20cm
5cm
L1
L2
S2 S1
（二） 选择题
1. 声波在空气中的速度为330m·s-1，而在水中为
1临3界20角m·为s-1_，_a_r则_c_s当i_n_声_1，波对入声射波到而空言气折和射水率的较分高界的面介上质，是其 ____空__气___。 4
l l
l 18
l 48cm 在玻璃箱右48cm
1
n1l1 n1l1
48 18
1
43
2
5. 有一长40cm的玻璃箱（其壁厚可略）箱内装水（如
图所示），在箱的一端开一圆孔，嵌上一平凸薄透镜，
其焦距f'=12cm，如果在镜外面距透镜18cm处有一物体
大学物理(祝之光) 第九章 振动学基础
l
mg
5 时, sin
d 2 mgl 0 2 dt 2J
1 2 由 J ml 3 d 2 3g 0 2 dt 2l
3g 令 2l
2
得到振动微分方程
d 2 2 0 2 dt
2π 2l T 2π ω 3g
表明棒作角简谐振动
三 谐振子模型
预习要点
1. 注意简谐振动的规律和特点. 如何判断一个振动是 否为简谐振动？
2. 简简谐 振动的周期？ 4. 研究谐振子模型的意义何在？
一 简谐振动的定义
1.弹簧振子
一个劲度系数为k的轻质弹簧的一端固定，另一端 固结一个可以自由运动的物体，就构成一个弹簧振子.
振动往复一次所需时间.
x A cos( t ) A cos[(t T ) ] A cos(t T ) 1 2π 周期 T 频率 T 2π
,T ,
由
2π 角频率 2π T
都表示简谐运动的周期性，反映振动的快慢.
x1 A1 cos(t 1 )
x2 A2 cos(t 2 )
2 1
2.超前和落后 若 2
(t 2 ) (t 1 )
两个同频率的简谐运动相位差都等于其初相差而与 时间无关.
1 0 ，则x 比x 较早达到正最大，
为椭圆轨迹方程，顺时针运行.
2
2
讨论
1.
y
同相位 为直线方程.
1 2
A2
O
y
A2
x
A2 y x A1
2.
A1
x
2 1 π / 2
x y 1 A1 A2
大学物理 马文蔚 周雨青 高等教育出版社 课件 1-3章
高等教育出版社
物理学（第四版）电子教案
上册目录
第 一 章 质点运动学 第 二 章 牛顿定律 第 三 章 动量守恒定律和能量守恒定律 第 四 章 刚体的转动 第 六 章 热力学基础 第 七 章 气体动理论
高等教育出版社
物理学（第四版）电子教案面 向 2 1 世 纪 课 程 教 材
东南大学等七所工科院校 编 马文蔚 改编
物 理 学 上册 第四版
—— 配套电子教案
主 编 肖婉如 参 编 周 佶 韦 娜 类淑国 朱杰君 郑 乐 主 审 马文蔚
高高等等教教育育出出版社版社
物理学（第四版）电子教案
本书为马文蔚教授等改编的面向21世纪课程教材《物理学》（第四版） 的配套多媒体电子教案。章节划分与之完全对应，涵盖了力学、热学、电磁 学、振动和波动、光学、狭义相对论和量子物理等所有必讲的内容，以及书 上所有的例题。通过大量设计巧妙和精美的 FLASH 动画和图片，生动形象地 展示了物理图象和动态的物理过程。适用于工科院校本科（大专） 200人左 右的多媒体教室或网络教室的教学，也可作为教师备课和学生自学的参考软 件。由于马文蔚主编的《物理学教程》编入的内容乃是《物理学》（第四版） 的核心内容，故本电子教案也适用于《物理学教程》。
为描述物体的运动而选择的标准物叫做参考系. 选取的参考系不同，对物体运动情况的描述不 同，这就是运动描述的相对性.
2 质点
如果我们研究某一物体的运动，而可以忽略其
大小和形状对物体运动的影响，若不涉及物体的转
动和形变，我们就可以把物体当作是一个具有质量
的点（即质点）来处理 .
质点是经过科学抽象而形成的理想化的物理模
大学物理学(高等教育出版社出版的教材)
成书过程
编写情况
出版情况
《大学物理学》是为全国高等农林院校的大学物理学课程编写的，由四川农业大学、河北农业大学和青岛农 业大学的教师共同编写完成。
大学物理学（高等教育出版社出版的 教材）
高等教育出版社出版的教材
01 成书过程
03 教材目录 05 教材特色
目录
02 内容简介 04 教学资源 06 作者简介
《大学物理学》是由汪建与刘书华主编，2015年高等教育出版社出版的高等农林院校基础课程系列教材。该 教材为全国高等农林院校的大学物理学课程编写的，也可用作生物、林业和其他相关专业师生教学或自学的参考 书。
作者简介
汪建，男，四川农业大学理学院教授、硕士生导师。 刘书华，女，河北农业大学理学院教授。
谢谢观看
该教材由汪建与刘书华担任主编，汪建完成了该教材的统稿，刘书华完成了该教材第三、第八和第九章内容 的统稿。具体的编写分工如下：第一章由孙希媛编写；第二章由杨景东编写；第三章由朱建民编写；第四章由王 开明编写；第五章由李鹏编写；第六章由卢常芳编写；第七章由汪建编写；第八章由王云明编写；第九章由那木 拉编写。
教学资源
《大学物理学》配套建设有“大学物理学”数字课程，数字课程涵盖动画、视频、文本、图片等资源。
பைடு நூலகம் 教材特色
《大学物理学》注重对基本概念、基本规律的阐述。在物理学的知识系统结构方面，明晰了概念引入、概念 形成、概念应用。在理论阐述方面，注意知识的系统性、科学性、严谨性，并注重物理理论在农林医等学科中的 应用，以提高学生的科学素质和创新能力。
大学物理学第五版马文蔚高等教育出版社磁场2
(7-19)
讨论： (1) 式中各量的含义： B ～环路上各点的磁感应强度。 由环路内、外电流共同产生的。 I ～穿过环路内的电流的代数和。注意 I 的正负的确定方法。 L1 I2 I1 L2 I
I1
L3 L4
I2
① B d l 0 ( 2 I 2 I1 ) L1 ③ B d l 0 ( I1 I 2 )
n1 O
n2
7-4 毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart law） 四.运动电荷的磁场
L
E
r
•P
+++ ++++ + ++++ +++ +++ +++ ++++++++ ++++ ++++ + ++ + ++ + +++ + ++ + +++ + ++ ++ ++ + + + +++ ++ ++ + + ++++ I d l e r +++ + ++++ +++++++++ + +++++ ++++++ +++d B 0 + + + + +++++ +++ +++ ++ ++ + + + + + + + (7-12c) 2 4 r dl S 运动电荷 q 产生的磁场 导体单位体积内电荷数 n dB 0 (qnvS)dl B dl内电荷数: dN= nSdl sin 2 dN 4r (nSdl ) 0 I d l 0 dB sin vq sin 2 2 4 r 4 r 方向与 d B 同向，仍为 I d l r 。 q 的平均速度 v 取dl = v dt 0 qv r (7-15a) 矢量式：B 3 则电流元体积dV = Sdl = Svdt 4 r 0 qv er dN=ndV=nSvdt 此体积内电荷数： B (7-15b) 2 4 r dq qdN q(nSvdt) 说明： B 的方向垂直于 v 和 I qnvS 所确定的平面。 dt dt dt r
2023年物理学专业考研书目
2023年物理学专业考研书目1.《大学物理（上、下册）》（高等教育出版社）2.《理论力学》（高等教育出版社）3.《电动力学》（高等教育出版社）4.《热力学与统计物理学》（高等教育出版社）5.《原子物理与量子力学》（高等教育出版社）6.《凝聚态物理学》（高等教育出版社）7.《光学》（高等教育出版社）8.《现代物理学基础》（高等教育出版社）9.《物理学史》（高等教育出版社）10.《普通物理学》（北京大学出版社）11.《热力学与统计力学》（北京大学出版社）12.《原子物理学》（清华大学出版社）13.《固体物理学》（清华大学出版社）14.《量子场论》（清华大学出版社）15.《物理学基础》（科学出版社）16.《物理实验(上、下册)》（高等教育出版社）17.《数学物理方法》（高等教育出版社）18.《物理学基础习题集》（高等教育出版社）19.《近代物理名著选读》（清华大学出版社）20.《物理学中的数学方法》（科学出版社）21.《量子物理学（上、下册）》（科学出版社）22.《大学物理学（上、下册）》（人民教育出版社）23.《数学物理方法》（浙江大学出版社）24.《物理学常用数学方法及其应用》（高等教育出版社）25.《量子力学》（人民教育出版社）26.《量子力学及其应用》（人民邮电出版社）27.《物理学基础理论与方法》（北京邮电大学出版社）28.《物理测量学》（科学出版社）29.《电磁场理论》（高等教育出版社）30.《物理学教育中的技能训练》（人民教育出版社）以上书目涵盖的知识范围广泛，虽然数量较多，但对于考研物理学专业的学生来说是必备的。
此外，还需学生们结合自身情况、考研方向和标准答案，有选择性地进行阅读和掌握。
大学物理学(上册、下册)第四版 课后习题答案 赵近芳 全
dx dt
R (1 cost)
v y
dy dt
R sin t)
a x a y
R 2 R 2
sin t dvx dt
cost dvy dt
1-10 以初速度 v0 ＝20 m s1 抛出一小球，抛出方向与水平面成幔 60°的夹角，
求：(1)球轨道最高点的曲率半径 R1 ；(2)落地处的曲率半径 R2 ．
时，其角位移是多少?
解：
(1) t 2 s 时，
d 9t 2 , d 18t
dt
dt
a R 118 2 36 m s2
an R 2 1 (9 22 )2 1296 m s 2
tan 45 a 1
(2)当加速度方向与半径成 45ο 角时，有
解：（1）
v
ds dt
v0
bt
a
dv dt
b
an
v2 R
(v0
bt)2 R
a
则 加速度与半径的夹角为
(2)由题意应有
a2
a
2 n
b2
(v0
bt)4 R2
arctan a an
Rb (v0 bt)2
ab
b2
(v0
bt)4 R2
即
b2
b2
dr
其二，可能是将 dt dt 2 误作速度与加速度的模。在 1-1 题中已说明 dt 不是速度的模，
d2r
而只是速度在径向上的分量，同样， dt 2 也不是加速度的模，它只是加速度在径向分量中
大学物理下册练习解答施建青高等教育出版社
（1）πR2c；（2） −
1 2
BπR
2
；（3）
µ
0 rI
/(2πR12
)
，0
23-3 解：设 x 为假想平面里面的一边与对称中心轴线距离
R
x+R
Φ = ∫ B d S = ∫ B1l d r + ∫ B2l d r
x
R
B1
=
µ0 Ir 2πR 2
(导线内)
B2
=
µ0I 2πr
(导线外)
Φ = µ0 Il (R 2 − x 2 ) + µ0 Il ln x + R
=3.68
mV
2
2
c
×
b×
Rθ
×
O� B
a
d
方向：沿 adcb 绕向。
27-4 解：线框内既有感生又有动生电动势。设顺时针绕向为
ε 的正方向。由 ε = −dΦ /dt 出发，先求任意时刻 t 的Φ (t)
∫ Φ (t)
=
∫ B⋅d
S
=
a+b a
µ0 I (t)x(t) d 2πy
y
=
µ0 2π
I (t)x(t) ln
大学物理（下册）练习解答
练习 22 毕奥—萨伐尔定律
22-1 （1）D；（2）A；（3）B
22-2
（1） B
=
3µ0 I 8πa
；（2）1.71×10-5
T；（3） B0
=
µ0I 4R1
+ µ0I 4R2
− µ0I 4πR2
；（4）B = 0
22-3 解：以 O 为圆心，在线圈所在处作一半径为 r 的圆．则在 r 到 r + dr 的圈数为
- 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、"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、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)。
一端固定一端自由 的弦振动的简正模式
l (n 1) n n 1,2,
22
l 1
4
l 32
4
l 53
4
例 如图, 一列沿x轴正向传播的简谐波
方程为
y1
103 cos[200π(t x )] 200
(m)
（1）
在1，2两种介质分界面上点A与坐标原点O
相距L=2.25 m.已知介质2的波阻大于介质1
观察者接受到的频率有赖于波源或观察者运动的 现象，称为多普勒效应。
例如
当鸣笛的火车开向站台，站台上的观察者 听到的笛声变尖，即频率升高；相反，当 火车离开站台，听到的笛声频率降低。
波源的频率、观察者接收到的频率、波的频率
波源的频率ν s：波源在单位时间内振动的次数
观察者接收到的频率 ：观察者在单位时间接收到的振动次数 波的频率 b ：介质内质点在单位时间内振动的次数
反射波有半波损失
波疏介质
五、驻波的能量
各质点位移达到最大时，动能为零，势能不为零。 在波节处相对形变最大，势能最大；在波腹处相对 形变最小，势能最小。势能集中在波节。
当各质点回到平衡位置时，全部势能为零；动能 最大，且处于波腹的质点速度最大。动能集中在波 腹。
能量从波腹传到波节，又从波节传到波腹，往复 循环，能量不被传播。所以驻波不传播能量，它是 媒质的一种特殊的运动状态，稳定态。
t T
x
驻波方程:
y
y1
y2
Acos 2 t
T
x
Acos 2 t
T
x
2 t
A 2 cos T
x
2 t
T
x
2 t
cos T
x
2 t
x) 200
π] 2
(m)
（b） y
y1
y2
2 103 π
cos(πx
π) cos(200πt 4
π) 4
（c） 令
cos(πx ) 0 4
得波节坐标 x n 1 (n 0,1,2,)
4
x ≤ 2.25 m x 0.25 m,1.25 m,2.25 m 令 cos(πx π ) 1
的波长为 0
0 uTs
uTs
0
波源运动，在媒质中的波长：
0 VsTs (u Vs )Ts
u Vs
s
S
Vs
VsTs
uTs
0
此时波的频率为：
b
u
u
u Vs
s
由于观察者静止， 所以他接受到的 频率就是波的频率：
u
u Vs
s
频率升高
当波源以速度 Vs 远离观察者运动时，
vAC vs cos vBC vs cos
A
vs
B
h
C
1
u
u vAC
0
u
u
vs cos
0
2
u
u vBC
0
u
u
vs cos
0
cos 1 0 u 0.275 cos 0 2 u 0.413
1 s
2 s
h
st
cot cot
st cos cos
1 cos2 1 cos2
1.08103 m
∵一波节两边 2Acos 2x
同号，∴相邻波节间各点位相相同； 异号，∴波节两边质点位相相反。
可知，相邻波节间质点同步一齐振动，波节两边质点反方向振动。 驻波的波形不传播。
四、半波损失
实验表明，在介质分界面（反射点）出现波节还 是波腹，与反射点两侧介质的性质有关。
波密介质——波阻（ρu）较大的介质。 波疏介质——波阻（ρu）较小的介质。
1
4
2
②.波腹位置
cos 2 x 1
x k
2
2 x k
振幅为2A
(k 0,1,2)
/2
/2 /4
波节
波腹
波节与波腹之间的距离为 / 4
除波节、波腹外，其它各点振幅
0 2A
5.驻波中各点位相
2Acos 2x 0
2Acos 2x 0
(2)观察者听到来自B的频率；
(3)观察者听到的拍频.
v O
v sB
AO
B
解 (1)已知 u 330 m s-1, vsA 0, vsB 60 m s-1
' u v0
u vs
' 330 30 500 454.5 Hz
330
v O
v sB
v's
v s
vo
v'o
当 vs u 时，所有波
前将聚集在一个圆锥面上，
波的能量高度集中形成冲击 波或激波，如核爆炸、超音
ut
P2
速飞行等.
P1
多普勒效应的应用
vst
1）交通上测量车速；
2）医学上用于测量血流速度；
3）天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；
4）用于贵重物品、机密室的防盗系统；
T
x
2
2
2Acos2 t cos 2x
T
2Acos 2x cos2vt
y 2 A cos 2 x cos 2 t
T
三、讨论
1.振幅项
2 A cos 2 x
只与位置 x 有关， 而与时间 t 无关。
2.波节----振幅始终为 0 的位置。
这三个频率可能互不相同，为简单起见，只讨论波源和观察者 沿着它们的连线相对介质运动的情况
一 波源不动，观察者相对介质以速度 vo 运动
观察者在P点向着波源（S）运动，
波以u向P传播，
S
P′
Ｐ
v0dt
udt
dt时间内 (v0 u)dt 距离内的波都被观察者接收到了
所以观察者接收到的频率为 v0 u b
可得观察者接受到的频率：
u
u Vs
s
频率降低
三 波源与观察者同时相对介质运动 (vs , vo )
' u vo vo 观察者向波源运动 + ，远离 .
u vs vs 波源向观察者运动 ，远离 + .
若波源与观察者不 沿二者连线运动
' u v'o
u v's
L) 200
π]
(m)
（2） （3）
y 12
O
L
A
x
由式（2）得A点的反射振动方程
y2 A
103
cos[20 ](m（) 4）
舍
由式(3)和式(4)得：
去
0 0
2πL π 2
π
-3.5π
-4π
π 2
所以反射波方程为：
y2
103
cos[200π(t
波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收 到从汽车反射回来的波的频率为" 110 kHz . 已知空气中的声速u 330 m s，1 求车速.
v 0
解 (1)车为接收器 ' u v0
u
(2)车为波源 " u ' v0 u
u vs
u vs
车速
v0
vs
" "
u
56.8
km h 1
v 0
例3 利用多普勒效应测飞行的高度.飞 机在上空以速度 vs 200 m s1 沿水平直线
飞行,发出频率为 0 2 000 Hz 的声波 . 当
飞机越过静止于地面的观察者上空时, 观
察者在4 s内测出的频率由1 2 400 Hz 降 为 2 1 600 Hz . 已知声波在空气中的速度
AO
B
(2) 观察者听到来自B 的频率
330 30 500 461.5 Hz
330 60 (3) 观察者听到的拍频
7 Hz
v O AO
v sB B
例2 利用多普勒效应监测车速，固定波
源发出频率为 100 kHz 的超声波，当汽车向
的波阻,假设反射波与入射波的振幅相等, 求： （a）反射波方程; （b）驻波方程;
（c）在OA之间波节和波腹的位置坐标. y 12
O
L
A
x
解 （a）设反射波方程为
y2
103
cos[200π(t
x) 200
0 ]
(m)
由式（1）得A点的反射振动方程
y1A
103
cos[200π(t
第六节 驻波
一、驻波的产生
当一列波遇到障碍时产生的反射波与入射波叠 加可产生驻波。
驻波是两列振幅、频率和传播速率都相同的相 干波在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的。
驻波是干涉的一种特殊情况