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湘潭大学大学物理练习题答案(上-下合集-仅供期末复习之用).doc

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1、这个答案仅供复习之用,平时一定要自己动脑筋做作业 练习一 运动的描述 (一)1 (D) 2.(D )3 217,5sms4 05 (1) stxV5.0(2) smvtdv 62,692(3) 质 点 反 向 运 动时 , ,05.151vstS6答:矢径是从坐标原点至质点所在位置的有向线段。位移是由前一时刻质点所在位置引向后一时刻质点所在位置的有向线段,它们的一般关系为 0r若把坐标原点选在质点的初始位置,则 ,任意时刻质点对此位置0r的位移为 ,即此时 既是矢径也是位移。rr练习二 运动的描述 (一)1 smtsradt 612,3422 (c)3三 , 三至六 4 sssm0,10.75

2、 132,2244010txdtx tvdvvat t6根据已知条件确定常量 K 2224,4,Rtvtsdratk22228.351641smaRvtdstst nn时 ,练习三 运动定律与力学中的守恒定律(一)1 (D) 2. (C)3 4 2cos15因绳子质量不计,所以环受到的摩擦力在数值上等于张力 T,设 对地2m加速度为 ,取向上为正; 对地加速度为 (亦即绳子的加速度)向下/2a1m1a为正, 21/2/agT211/221211magaTamga解 得 :6(1)子弹进入沙土后受力为kv,由牛顿定律有 mtkvt evdmkdtkt 00,0APAPBfBNcATf相 对2ag

3、m12牵 连1(2)求最大深度 kvmxevkmx dtevddtmktk0a00,1, 练习四 运动定律与力学中的守恒定律(二)1 (C) 2.(B)3 smSN24,40smvIvI sNdtdtFt 24,10302121 4 2121, mtFtmt 5 (1)系统在水平方向动量守恒。令子弹穿出时物体的水平速度为 v/0Mvvs13.547)(/ NlvgT.26(2) 方 向 正 方 向设 00.smtf 负号表示冲量方向与 方向相反v6人到达最高点时,只有水平方向速度 ,设人抛出 m 时,cos0人的速度为 V1,取人和物为一系统,水平方向动量守恒,即MuvuvmMv 11,由于抛

4、出物体而引起人在水平方向的速度的增量为 1因为人从最高点落到地面的时间为 gvtsin0故跳的水平距离增加量为 mMuvtxsi0练习五 运动定律与力学中的守恒定律(三)1 (C) 2.(B)3 290J4 )(,)( 2010201201020 kxmgkxkxmgxk 或或5 (1)以小车、滑块、弹簧为一系统,忽略一切摩擦,在弱簧恢复原长的过程中,系统的机械能守恒,水平方向动量守恒。设滑块与弹簧刚分离时,车与滑块对地的速度分别为 V 和 v,则21212Mmvlk向 右, 向 左,解 出 smlkvlV5.0.:22(2)滑块相对于小车的速度为 svLtV2./向 右6 (1)木块下滑过程

5、中,以木块、弹簧、地球为一系统,机械能守恒。选弹簧原长处为弹性势能和重力势能的零点,以 v1 表示木块下滑 x 距离时的速度,则 238.0sin2si12122 或解 得 : smMkxgvkx方向沿斜面向下。(2)以子弹和木块为一系统,在子弹射入木块过程中外力沿斜面方向的分力可略去不计,故沿斜面方向动量守恒,以 v2 表示子弹射入木块后的共同速度,则有smMvvm89.0cos122解 得 :负号表示此速度的方向沿斜面向上练习六 运动定律与力学中的守恒定律(四)1 (C ) 2.(3)3 002,9kJJk4 2221,mama5 (1) RaITgsdraMmgI7.81212方向垂直纸

6、面向外(2)由机械能守恒,有 02201RvghIm12.6解 得 物 体 上 升 的 高 度 为(3) 方 向 垂 直 纸 面 向 外sdra.12gTRa6, BABBAAraJTamg联立以上 5 式,得 ABABargmJ2练习七 运动定律与力学的守恒定律 (五)1 (C )2 mglmglrdldMrl 2103 Jsra437,64守恒, MrJkxg22sin5 (1)选杆与地球为系统,机械能守恒,有 22 31,si1mlJmlgn3由转动定律 cos23112lglJ方 向 垂 直 纸 面 向 外sdra0.12gmBABTATBrAdrl)(6, (1)转台人哑铃地球系统的

7、机械能不守恒。因人收回二臂时要作功,即非保写力的功不为零,不满足守恒条件。(2)转台人哑铃地球系统的角动量守恒。因为系统受到的对竖直轴的外力距为零。(3)哑铃的动量不守恒,因有外力作用。哑铃的动能不守恒,因有外力对它作功。练习八 相对论(一)练习八 相对论(一)1、B 2、 3、 12m 4、 (3)21cu5、因为 ,所以LLx230os mLcuxx312 依题意知 myin 3xLtg3arctg6、因为 )()(122121 xcutt 又因为 BA所以 057.)(62 ABxct则知: B 事件先发生 且 smu/103.得:mxtxx ABABAB 55 104.10.)()()

8、( 练习九 相对论(二) A ; C ; , , , ;2c0u-1m20cu-1/22cmo2 75 m3, 208.3 kg (625/3), 2 .8 (25/9 )kg/m 3 5 解(1) J103.42c0.17mc.6-10.-cEA 4-02o2212 (2) 动 能 增 量 .6eV.eU-1396k 又 k202kcm 030-31-8-1302k 2.95mkg2.69096cE 2)(由 解出 20cV-1m .4c.5(-V2)动量 .c.7m0.94.5P0 解: , 解出 .2cV-12Vm0 c23V由 , 同样得 .mcE020202k c练习十 静电场与稳恒

9、电场(一)1、B 2、B 3、水平向左、 4、qgtEax25、 方向沿 r 背离 o 点232023201 )()(4sinrraE0)(3)()(1 2520252320 raqqdr o 时 最大ar2E2a6、取 ox 轴如图,则 沿 i 方向20)(4xdLdEr L LdqxdxdE0 0002 )(414)(4 0 q P xL d iLqE)(0练习十一 静电场与稳恒电场(二)1、D 2、D 3、D 5、 沿 方向21RrrE04、 12r(a) (b) 6、 (1) Rr dredrredrDrrkkr 0022022 444 , )1(20kre )1(20krrE(2)同

10、理 时 Rr)(20kRe00)1(kRrdEU练习十二 静电场与稳恒电场(三)1、A 2、 (2) 3、 , 4、RqU021RqW0214rdRUp)(305、 r P Q (1) Lrp Lqxdln00L 3r 同理 LrQrU3003l4(2) , rLqrrUAQp3)(ln4ll)(00 )(3ln40rLqAW6、面密度为- 的圆盘在离 o 为 x 的 p 点产生电场iRE)1(220 ixRixRx 2020021 )1( 0 202)(xxRdU练习十三 静电场与稳恒电场(四)1、 、 2、 ,083F094 01E0123、 2 4、1 5、 (1)球电势 2010032

11、1 44RQqrqUA 球壳电势 202020321RB 20)1(40rqUBAB(2) , (3) )1(40RrqAB 0BABU6、令 A 板左侧面电荷密度为 ,右侧面电荷密度为 12C A B ABCUABACdE2421Ad且 12 SqA21解得 (1) (2) cqAc7023 )(103.2VdEUACACAB71练习十四 静电场与稳恒电场(五)1、D 2、C 3、相等,不相等,不相等 4、 、dU)(t5、 (1) ,SSdrrr 021020121 2120dSCrr(2) 212dCUr2121drr21210111 )(USSWw rrr, 同理 21201)(drr

12、r2w2120)(drrr6、 (1) 0qSdD( ) , rQ42rRrQE420( )dRr( ) , ( )rE20dr0ERr(2) ( ) ,rQU04R( ))1(4)(00 drd dRr( ))()(400 RQRUr练习十五 稳恒磁场和电磁场的相对性(一)1、D 2、2.210 6 Wb 3、(3) 4、 xRIyIZRIB8340005、 (1) , (2) ,WbSBS(3) ,或 41.5cos Wb1.35cos6、圆线圈 ,方线圈 21RIPm2aIPm, ,2aI212R正方形一边在中心点产生磁场 , 各边产生的 相同aIB/20 B , ,3120024RaB

13、 RIB2100。30132002IR练习十六 稳恒磁场和电磁场的相对性(二)1、C 2、D 3、 , 4、231IldHL21LIlddI205、 )()( 120020 RRIBo 6、 ,SSSmdBd12时 , 时 ,取Rr00rIrI20drS1则 Rm IdrIrI0200ln4练习十七 稳恒磁场和电磁场的相对性(三)1、 C 2、 (4) 3、 ,y 轴正向 4、 RIB2 )(5.12Nki5、取 xy 如图 方向沿半径 , Fdsin2102RdIrIRdIFsin10Ixsin2)(co10dIdFy, 021021IdIFx 0yy6、半径为 r 的圆环 中电荷 ,以 旋

14、转时电流rrdq,磁矩 dqI2 drrIPm32受到磁力矩 BkrBPMm43力矩 ,方向垂直 向上。50403 RdkdrRR B练习十八 稳恒磁场和电磁场的相对性(四)1、10 7 m/s 2、 3、 (2) 4、 (1)2vCfme5、 方向向左,)(BvqfmrIqvBf0方向向右, ,当 时即可Efe rfe02emf, 。rqIv002Iv06、电子以 绕核作半径为 r 的轨道运动时,等效电流 2eTi磁矩 。22ereiSPm练习十九 稳恒磁场和电磁场的相对性(五)1、 oa 表示铁磁质、ob 表示顺磁质、oc 表示抗磁质dFRI1 I2 yxr2、 ob 表示剩余磁感应强度、

15、oc 表示矫顽力3、 (1)垂直纸面向里、 (2)垂直 op 向下4、 (4) (2)5、 (1) ,tcdttqiId os0 tScIjdos0(2) ,trlcSjos20 tcjSIds06、 (1) dtEtDj0(2) LSjlHtr02( ) , ( )dtE0RrdtErB20Rr练习二十 电磁感应(一)1、 、 、 ;182BLUca1842BLUcb62BLUab2、 ,N 端电势高 3、 (2) 4、 (3)3ln0Iv5、如图, ,ldS1.05.rlrl2.0dIldI)3.(20.5 15.0. 015.0. 1.023ln.2IrrI1.5 )(18.3ln.20

16、 Vdt r , 沿逆时针方向。tI6、 )(103)1(2201211 laINvlBlNvlCBDA l练习二十一 电磁感应 (二)1、 2、 , 3、 (1) 4、 (2)tInSmcos0mnRKea40102a5、 lIdrlal 210102 )(107.82lncos102ln.0)cos( 220 VtNt 顺时针方向。6、动生电动势 方向从 b 到 a ,BRV1感生电动势 a R b R cdtBRtldElcbba 12432212 方向从 a 到 c , VtR)3(12练习二十二 电磁感应(三)1、 , 2、3ln20aM)3(lncos20taI )/(105.8m

17、V3、 (1) 4、 (1)5、 , 。baabNIhdrIBhdrl00 abhNILln206、设圆柱截面半径为 R,则时 r20Ir)4(2120RrIBw单位长度上 。RRIdrIrdW0 004326V练习二十三 气体动理论基础(一)、 () ; ( 10)、 () ; (10)、 . a (15)、. ( 8) ; . - Kgm 3 ( 8) ; 。 (9 )、解:(20) () molmol 0N mol 8.2710 -21 J8. 8.81E-210MEwkmolk() 425.60KKT432、解:(20) 2211 1RTVPRVP22/2121PTv练习二十四 气体动

18、力学基础(二) 1、 ()2、 ()3、6.2310 3 ; 6.2110-21 1.03510-20 4、氩;氦5、解:飞机在高为 h 的空气密度 RTp地面的空气密度 05.0p由 RTghem330 105.ln8.9127.lnph、解:()设分子数为 . 据 N (i2) kT 及 P() 得 P2 ()1.3510 5 ()由 KTEw253得 ()7.510 -21 J 又 N25得 2(5)362 练习二十五 热力学基础(一)1、 (C)2、 (C)3、A 1 ;A 24、 ;降低)(21Va5、解:()图如图() 127327300据 1 1 2 2, 得 2 1 1600

19、p( 2 1)1.2510 4 () () 据 1.2510 46、解: 氦气为单原子分子理想气体, () 定容过程,常量, 据 可知 JTCMEQVmol 623)(12()定压过程,常量, JPmol 4120.)( 与()相同 417 (), 与()同 623 (负号表示外界作功) Po V1 V2 V练习二十六 热力学基础(二)1、 (D)2、 (D)3、29.1 J(Kmol) ; 20.8 J(Kmol)4、BM、CM ;CM5、解:由图,P A300, PBP c100; A C 3, B 3()为等容过程,据方程 PAT AP CT C 得 TCT APCP A 100 为等压

20、过程,据方程 BT B CT C 得 TBT CVBV C300 ()各过程中气体所作的功分别为 : 1 (PAP C)( B C)4002: 2P B( C B)200 : 3 ()整个循环过程中气体所作总功为 1 2 3200 因为循环过程气体内能增量为 ,因此一循环中气体总吸热 200 6、解:() a P a 2400 b P b 1636 c P c 1800 d P d 2504 () C (2) C 9.971O 3 ()等容吸热 1 V ( C b)2.04410 3等容放热 2 V( d a)1.29610 3 1 20.74810 3 练习二十七 热力学基础(三)1、 (D

21、)2、( c) 3、(B)4、S 1S 2 ;S 15、 解:由于两种不同温度的液体混合为不可逆过程,故可用两个可逆过程的熵变求系统熵变。混合后的平衡态有:mCp( T1T )mC p(TT 2)21T液体等压准静态过程 T1T1ln1 TmCdTdQSpp液体等压准静态过程 T2T 2l2 ppT总熵变: )ln(2121mCSp21214llnTTpp因为: 00)( 221 T2124S6、解:(1)熵的变化T1t 1273293 K ;T 2t 2273373 K 12ln21 TmCddQppJS330.97ln08.4(2)由玻尔兹曼关系 wkl2107.312eS练习二十八 机械

22、振动(一)1、1s 、 、 、 5s 2、32143、 (3) (4)4、 (2)5、 (1) ttx5cos4.0)25sin(.0 T=0.1sT=0.25sT=0.5sxtdtxv5sin2, 时 aco100t 0,4.vmx(2) 时 , ,st34x2.3s4.s/32sin/5cs(3) 2.05cos4.t 21otin20sin, ,mtv/32/5csmta Naf2.06、 (1) 从图中知 ; ,Avcx04.,200sin1co3且 2,1TsT mtx)2(2) b 点: 2Axb1)3co(t 30v0sinst1同理 a 点 、 ; c 点 、)(tst6)2(

23、tst32练习二十九 机械振动(二)cm 1、 ; ; 2 1:2T:ba4:1E:ba2、 0.5 t (s) ,sT,3,cmA-1 合振动曲线3、 (2) ;4、 (1)5、 , ,mNlgk/2.1ksT56.0020sin15coAvxt radmA361926.1805.22)(cos(.)36.(. 2SItt6、 (1) ,2kEpkkE08.(2) ,22241Amvx mx57.(3) , 2Epksv/8.0练习三十 机械波(一)1、 (1) (3) 2、 (4) 3、A4、 , ( ))(cos212 LtAy kLx1,2.15、 (1) ,当 时 1212xm2.0

24、12 3.012(2)同一点 ,时间差 ,相应位相差 x12t )(2/)(11212 tTt当 时, st3120126、 (1) 波动方程为inco00Avy0)2cos(uxtAy(2) 的振动方程为 ,8x )4cos(tAy的振动方程为 3(3) )2sin(xtdtyv时 处 , 处 。08xAv832Av练习三十一 机械波(二)1、 表示以波速 向 轴正向传播的平面简谐波,固定 时 表示位于 处质点的cxx)t(fyx简谐振动,固定 时 表示各质点 时刻的位移,即波形;t)(fyt2、能流密度 , )/(1058.21272mWcAI;)(1079.35JtISW3、 (1) ;

25、4、 (3) ;5、 (1) 时 ,0t,4.2,s.T0,cosy(m/s)vcv,x)(20t4cos.0y(2),)m(5xsin1.0)2x5cos(1.0)54.s(1.,5.Tt y(3) 时与波源相距 处质点位移 0 5 10 4t2x(m)波形曲线 0y; )20(4sin.xtdtv )s/m(4.0)2sin(4.5.5x,4Tt ;6、 (1)A 点振动 ,)cm(t4os3y以 A 为坐标原点、 沿 x 轴正向传播的波的波动方程为/20,)(20t(cs.(2)在 A 点左边 5cm 处 B 点的振动 )m(401t(cos3.)5.t(4o03.y 所以,以 B 点为

26、坐标原点的波动方程为)()2xt(0.)120xt(cs. (3)沿 x 轴负向传播, 以 A 为原点 ,04cos3y以 B 为原点 )(10)2(4cos03. mxty。练习三十二 机械波(三)1、 相干波源是指两个频率相同、振动方向相同、周相相同或周相差恒定的波源。出现空间某些点振动始终加强,而另一些点振动始终减弱或完全抵消的现象。2、0.7cm 3、 (1) 4、 u 0 x5、设 S1 和 S2 的振动初位相分别为和 ,两波的波动方程为 )2cos()(cos 111 xtAuxtAy,222dd处两波引起的振动位相差 1x )(411kx处两波引起的振动位相差 2 322 d解得

27、 ,412xm6,当 时位相差最小)5(12k3,2k126、 (1)与标准波动方程 比较可得 ,)(cosxtAy Hz4m5.波速 mu/6(2)节点位置 , ( ))2(34kx )(21(43mkx,210k(3)波腹位置 , ( ) 。),练习三十三 光的干涉(一)1、 (1) ,2、 (2) ,3、C ;4 、1130A ;y5、解:(1) ; 0.1ma2Dx(2)覆盖玻璃后,零级明纹应满足: 21r)e-(n设不盖玻璃片时,此点为第 k 级明纹,则应有 76.91)e-nkr12 (故零级明纹应移到原第 7 级明纹处。6、解:540ADxdx 2.m ., 0.6m,d第四级明

28、纹至中心距离满足:9.dx 4练习三十四 光的干涉(二)1、 (1) ;2、 (1) ;3、 ; 4、 ;,n2,2N5、解:空气劈尖时,间距 sinl1液体劈尖时,间距 nil2rad10.7l1-(2n1-ll 4-21 /)/)(6、解:设所用的单色光波长为 ,则该单色光在液体中的波长为 /n ,根据牛顿环明环半径公式, /21)R-(kr有 , 充液体后, /9210 N /219Rr0 1.36rn201/练习三十五 光的衍射(一)1、 (4) ; 2、 2 .5, 5 ; 3、 6,第一级明纹;4、 解:(1) ,a901sin(2) 450.1 sin,10a(3) 3.这说明,

29、比值 变小时,所求的衍射角变小,中央明纹变窄(其他明纹也相应地靠a近中心点) ,衍射效应越来越不明显。 0 的极限情形即几何光学中光线沿直线传播,a无衍射现象。 5、解:由 ,第三级暗纹的位置kasin ,a3fsinftgfx3 0.25mx3f6、解:中央明纹宽度 m 105.a2fsinftgfl 3-110 浸入水中: . 11in,有,1练习三十六 光的衍射(二)1、 (3) ; 2、 (1) ; 3、5000A o,K=2 ; 4、5 ;5、解:(1) cm103 .sin381062sikba 4- - (2) 1cm 的条纹数 34-9.710.N(3) 单色光波长是: 468

30、0Asin23- 对单色光,最多能看到的明纹数为 .ksin901.0-4 能见到第二级明条纹6、解:(1) 由光栅公式得 cm102.4siba4-若第三级不缺级,则有 3b)sina(2) 由于第三级缺级,对应最小可能的 方向应是单缝衍 ,射第一级暗纹,cm10.8b)a31asin4-(3) kb)i()缺 级 9, 63k ,2 1,k( 3aksin所以实际呈现 级明纹4bmax ,0k( 处看不到) 。2 k时 ,练习三十七 光的偏振1、 (3) ; 2、B; 3、 ; 4、 , ;3148,6221I1I5、解 : (1)透过 P1 的光强 0I1设 P1 与 P2 的偏振化方向

31、的夹角为 ,则透过 P2 后的光强为cosI20cosI透过 P3 后的光强 in)(cos 20202 I81iII3 当 时, ;81345(2)转动 P2 ,使 ,则 P1 与 P2 的偏振化方向的夹角为03I6,P 2 转过的角度为 。.26、解: 设自然光的强度为 ,则通过第一偏振片的光强为 ,再通过第二个0I 0I偏振片的光强为, ,86cos2001II 108I今在两偏振片中间再插入一偏振片后,透过各振片的光强为112201 49330csIII 练习三十八 量子物理基础 (一) 8300k , 短波方向 ; D ; D ; 2 . 5v , .140 解: 功率 , nhc/

32、P单位面积上 hcd/Pn/4s220 光子质量 .kg103.chm36-2 解: , 散射波长 0.6MeVh 00.2/)(由能量守恒 hc-200)(反冲电子动能 .J10.5.1eV6hcm-E 4-0020k )(练习三十九 量子物理基础 (二)C ; D ; 9r1 = 4.7710-10m , 3 h = 3.1610-34J.S , 6 条; 13.6, 3.4 ; (1) 故 12.75eVn-3.6(n-Rhc(E2) 4n(2) 可以发出 6 条谱线.如图所示 33213441,2 6、解:(1) rvme2024 1hnvr (2)电子从 态跃迁到( )态所发rvnn

33、1出光子的频率为联立解出 3204nhmen23204 2)1(8)1(nhmencRcR(3)当 很大时,上式变为32041nhmennnenhme 320423204)1(8练习四十 量子物理基础 (三) , ; , ;m10.6-352A. kg10.67-27m/s10.54 C ; 1:1, 4:1; D ; 或 (还可能为 或 )24.24106.2453.24.参考解:根据 ,yPa则 sN24106./若根据 , ;则hyy sNahPy 241063./若根据 , ;则21yPa5若根据 , ;则ysy24. (1) , .m102-HZ10.5c8, 62eVJ9.5hE-

34、1 1-24-kg.ms103.hP(2) , 1-24-.37.8eVJ106.2mPv1E8-练习四十一 量子物理基础 (四) A ; (3) ; ; 65a2和, 解:所谓归一化就是让找到粒子的概率在可能找到的所有区域内进行积分,并使之等于 100%,即1)(*dx对我们的问题是 ,即aanA02)/(si1/2 a于是得到归一化的波函数 , ( )xanxn)/si(/2)(3,21n 解:由波函数的性质得 ld01即 l xc022)(由此解得 ,52/3l2/30lc设在 区间内发现该粒子的几率为 ,则/lP303/0522 817/)()(l dxllxdxP (D).练习四十二 量子物理基础 (五) 1、 (1) , (2) , (3), (4) ; 2、 ;2,03、 ; 4、46,205、 ; 或21,021,0,6、 7 个,参考解:钴的电子态为 27626243SdPS练习四十三 新技术的物理基础 B ; C ; n , P ; 变小, 变小 ; 粒子数反转分布 ; 方向性好 , 单色性好因而相干性好, 光强大. 解:按量子力学中的线性谐振子能级公式可得kTh)21()(1092.3/3Jmn相邻能级间隔 )(105.2Jh此能量间隔与振子能量 比较,kT19.3n实在太小了,因此可以看作是连续改变的。

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