大学物理-作业与答案

《大学物理-作业与答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理-作业与答案（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、大学物理大学物理课后作业题课后作业题专业班级：专业班级： 姓名：姓名： 学号：学号： 作业要求：题目可打印，答案要求手写，该课程考试时交作业。作业要求：题目可打印，答案要求手写，该课程考试时交作业。第一章第一章 质点力学质点力学1、质点的运动函数为：，54;22tytx式中的量均采用 SI 单位制。求：（1）质点运动的轨道方程；（2）和时，s 11ts22t质点的位置、速度和加速度。1、用消元法t=x/2 轨迹方程为 y=x+5 2、运动的合成x 方向上的速度为 x=2， y 方向上的速度为 y=8t+5将 t 带入分别求出 x 和 y 方向上的速度 然后合成x 方向上的加速度为 x=0 y

2、方向上的加速度为 y=8所以加速度为 82、如图所示，把质量为 m 的小球悬挂在以恒加速度水平运动的小车上，悬线与竖直方向的夹角为，求小车的加速度和绳的张力。绳子的拉力 F，将其水平和竖直正交分解为 Fsin 和 Fcos 竖直：Fcos=mg 水平：Fsin=ma a=gtan 方向水平向右m3、一质量为 0.10kg 的质点由静止开始运动，运动函数为 （SI 单位）j ji i2353tr求在 t=0 到 t=2s 时间内，作用在该质点上的合力所做的功。质点的速度就是 Vdr / dt5* t2 i 0 j 即质点是做直线运动，在 t0 时速度为 V00；在 t2 秒时，速度为 V15*2

3、220 m/s 由动能定理得所求合力做的功是W 合（m*V12 / 2）（m*V02 / 2）m*V12 / 20.1*202 / 220 焦耳第二章第二章 刚体力学刚体力学1、在图示系统中，滑轮可视为半径为 R、质量为 m0的匀质圆盘。设绳与滑轮之间无滑动，水平面光滑，并且m1=50kg，m2=200kg，m0=15kg，R=0.10m，求物体的加速度及绳中的张力。解解 将体系隔离为，三个部分，对1m0m2m和分别列牛顿方程，有1m2mamTgm222amT112 1221MRRTRT因滑轮与绳子间无滑动，则有运动学条件Ra联立求解由以上四式，可得RMmmgm21212由此得物体的加速度和绳

4、中的张力为m2T1221262. 7155 . 02005081. 920021 sm MmmgmRaNamT38162. 75011NagmT438)62. 781. 9(200)(22第四章第四章 静止电荷的电场静止电荷的电场1、如图所示：一半径为 R 的半圆环上均匀分布电荷 Q（0）,求环心处的电场强度。解：解：由上述分析，点 O 的电场强度由几何关系ddRl ，统一积分变量后，有方向沿 y 轴负方向。2、如图所示：有三个点电荷 Q1，Q2，Q3沿一条直线等间距分布，已知其中任一点电荷所受合力均为零，且 Q1=Q3=Q。求在固定 Q1，Q3的情况下，将 Q2从 O 点移动到无穷远处外力所

5、做的功。yOddQ1Q3Q2解：解： ：由题意 Q1所受的合力为零 024403 1 021 )d(QQdQQ 解得QQQ41 4132yxO在任一点电荷所受合力均为零时QQ412 。并由电势的叠加得 Q1、Q3在点 O 电势dQ dQ dQVo 00301 244 将 Q2从点 O 推到无穷远处的过程中，外力作功dQVQWo 0228 第五章第五章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质1、如图所示，一个接地导体球，半径为 R，原来不带电，今将一点电荷q 放在球外距离球心 r 的地方，求球上感生电荷总量解：因为导体球接地，故其电势为零，解：因为导体球接地，故其电势为零，即即 0设导体球

6、上的感应电量为设导体球上的感应电量为 Q由导体是个等势体知：由导体是个等势体知：o 点的电势也为点的电势也为 0 由电势叠加原理有关系式：由电势叠加原理有关系式： 由此解得由此解得 04400rq RQ qrRQ2、电容均为 C 的两个电容器分别带电 Q 和 2Q，求这两个电容器并联前后总能量的变化。解解 在并联之前，两个电容器的总能量为（3 分）CQ CQ CQW25 2)2( 22221在并联之后，总电容为，总电量为，于是C2Q3（3 分）CQ CQW49 )2(2)3(222rROq并联后总能量的变化为（4 分）CQ CQ CQW425 49222 并联后总能量减少了。这是由于电容并联时

7、极板上的电荷重新分配消耗能量的结果。第六章第六章 稳恒电流的磁场稳恒电流的磁场1、如图所示，几种不同形状平面载流导线的电流均为 I，它们在 O 点的磁感应强度各为多大？ROIIROIRO(a)(b)(c)解解: (a)长直电流对点长直电流对点 O 而言，有而言，有 Id r=0，因此它在点，因此它在点 O 产生的磁场为零，则点产生的磁场为零，则点 O 处总的处总的磁感强度为磁感强度为 1/4 圆弧电流所激发，故有圆弧电流所激发，故有 方向垂直纸面向外。方向垂直纸面向外。RIB80 0(b)将载流导线看作圆电流和长直电流，由叠加原理得将载流导线看作圆电流和长直电流，由叠加原理得 方向垂直纸面向里

8、。方向垂直纸面向里。RI RIB 2200 0(c)将载流导线看作将载流导线看作 1/2 圆电流和两段半无限长直电流，由叠加原理可得圆电流和两段半无限长直电流，由叠加原理可得方向垂直纸面向外。方向垂直纸面向外。RI RI RI RI RIB 2444400000 02、如图所示，一长直导线通有电流 I1=30A，矩形回路通有电流 I2=20A。求作用在回路上的合力。已知d=1.0cm，b=8.0cm，l=0.12m。解：如图所示，解：如图所示，BCBC 和和 DADA 两段导线所受安培力两段导线所受安培力的大小相等，方向相反，两力的矢量和为零。的大小相等，方向相反，两力的矢量和为零。2F1和F

9、ABAB 和和 CDCD 两段导线，由于载流导线所在处磁感应强度不两段导线，由于载流导线所在处磁感应强度不I1I2ldb图 （13 ）等，所受安培力等，所受安培力大小不等，且方向相反，因此线框所受的力为这两个力的合力。大小不等，且方向相反，因此线框所受的力为这两个力的合力。34FF和0 1 2 32I I aFd 0 1 2 42 ()I I aFdb 故线框所受合力的大小为故线框所受合力的大小为30 1 20 1 2 341.28 1022 ()I I aI I aFFFNddb 合力的方向向左，指向直导线。合力的方向向左，指向直导线。第七章第七章 电磁感应电磁感应 位移电流位移电流 电磁波

10、电磁波1、有一面积为 0.5m2的平面线圈，把它放入匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。当dB/dt=210-2Ts-1时，线圈中感应电动势的大小是多少？2、如图所示，正方形线圈边长为 a，以速率 v 匀速通过有匀强磁场的正方形区域，以线圈中心为原点做坐标轴 x，如果磁感应强度 B 不随时间变化，磁场中心坐标 x=2a，在线圈中心坐标 x=0 到 x=4a 范围内，写出线圈中感应电动势关于 x 的表达式第八章第八章 气体动理论气体动理论O 2a2a2aaavx无第九章第九章 热力学基础热力学基础1、如图所示，系统由 A 态经 ABC 过程到达 C 态，吸收的热量为 350J，同时对外做功为 1

11、26J。 （1）如果沿 ADC 进行，系统对外做功为 42J，则系统吸收了多少热量？（2）如果系统由 C 态沿 CA 返回 A 态，外界对系统做功为 84J，则系统吸热多少？解解：（1）系统从进行过程中，吸收热量，系统对外做功，abc350abcQJ。126abcAJ故 态与态能量之差为ca(350 126)224caabcabcEEQAJJ系统经过程之后，系统做功。系统吸收热量为adc42abcAJ()22442266adccaadcQEEAJ（2）系统沿曲线由 态返回态时，系统对外做功，这时系caca84caAJ 统内能减少。，负号表224caacEEJ 22484308cacacaQEA

12、J 示系统放热。2、1mol 双原子分子理想气体，做如图所示循环，图中 bc 代表绝热过程。求（1）一次循环过程中，系统从外界吸收的热量；（2）一次循环过程中系统向外界放出的热量；循环的效率。解解（1）在循环过程中，只有在 ab 过 程吸收热量。因是等体过程，则吸收CDAB VPObac VPOp/105Pa3.02.01.01.02.0 V/10-3m3热量为JTvCQQmVab500,吸（2）在循环过程中，只有在 ca 过程放出热量。因是等压过程，则放出热量为JTvCQQmPca350,放（3）循环的效率为%301吸放 QQ 第十章第十章 振动和波动振动和波动1、有一个和轻弹簧相连的小球，

13、沿 x 轴作振幅为 A 的简谐运动，振动的表达式为余弦函数。若 t=0 时球的运动状态分别为：（1）x0= - A；（2）过平衡位置向 x 轴正方向运动；（3）过 x=2/A 处，且向 x 轴反方向运动。用旋转矢量法确定上述状态的初相位。2、作简谐振动的小球，速度最大值 vm=0.03m/s，振幅 A=0.02m，从速度为正的最大值的某个时刻开始计时。 （1）求振动周期；（2）求加速度最大值；（3）写出振动表达式。解：(1)2220.0244.2(s)0.033mAT (2)22220.030.045(m/s )4 3mmmaAT (3)， SI02 3(rad/s)230.02cos()22

14、xt3、一简谐波在介质中沿 x 轴正方向传播，振幅 A=0.1m，周期 T=0.5s，波长=10m。在t=0 时刻，波源振动的位移为正方向最大值，把波源的位置取为坐标原点。求：（1）这个简谐波的波函数；（2）t1=T/4 时刻，x1=/4 处质元的位移；（3）t2=T/2 时刻，x2=/4 处质元的振动速度。第十一章第十一章 波动光学波动光学1、 由汞弧灯发出的光，通过一绿色滤光片后，垂直照射到相距为 0.60m 的双缝上，在距双缝 2.5m 的光屏上出现干涉条纹。现测得相邻两明条纹中心间距为 2.27mm，求入射光的波长。2、 一双缝间距 d=1.010-4m，每个缝的宽度 a=2.010-5m，透镜焦距为 0.5m，入射光的波长为 480nm，求：（1）屏上干涉条纹的间距；（2）单缝衍射的中央明纹的宽度；（3）在单缝衍射中央明纹内有多少双缝干涉极大。3、 一束光通过两个偏振化方向平行的偏振片，透过光强为 I1，当一个偏振片慢慢转过角时，透过光的强度为 I1/2。求角。第十二章第十二章 量子物理基础量子物理基础无