《(部分)大学物理课后答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(部分)大学物理课后答案（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4-15 氢原子的同位素氘( H)和氚( H)在高温条件下发生聚变反应，产生氦 ( He)原子核2131 42和一个中子( n)，并释放出大量能量，其反应方程为 H + H He + n 已知氘核的10 2134210静止质量为2.0135原子质量单位(1原子质量单位1.60010 -27kg)，氚核和氦核及中子的质量分别为3.0155，4.0015，1.00865原子质量单位求上述聚变反应释放出来的能量解: 反应前总质量为 029.51.3.2amu反应后总质量为 08754质量亏损 8.9.mkg2由质能关系得 28291031.3cEJ08.2275eV6-9 沿绳子传播的平面简谐波的波
2、动方程为 =0.05cos(10 )，式中 , 以米计，yxt4y以秒计求：t(1)波的波速、频率和波长；(2)绳子上各质点振动时的最大速度和最大加速度；(3)求 =0.2m 处质点在 =1s时的位相，它是原点在哪一时刻的位相?这一位相所代表的xt运动状态在 =1.25s时刻到达哪一点?t解: (1)将题给方程与标准式 )2cos(xtAy相比，得振幅 ，频率 ，波长 ，波05.Am515.0m速 2u1s(2)绳上各点的最大振速，最大加速度分别为 5.0.1maxAv 1s222)(m(3) m 处的振动比原点落后的时间为2.0x 08.5uxs故 , 时的位相就是原点 ( )，在 时的位相
3、，.1ts 92.0.1ts即 2.9设这一位相所代表的运动状态在 s 时刻到达 点，则5.1tx825.0)15.(0)(1 ux m6-13 一列机械波沿 轴正向传播， =0时的波形如题5-13图所示，已知波速为10 ms -xt1，波长为2m，求：(1)波动方程；(2) 点的振动方程及振动曲线；P(3) 点的坐标；(4) 点回到平衡位置所需的最短时间解: 由题 5-13 图可知 ， 时， ， ，由题知1.0Amt 0,20vAy32，m，则10u1s 52uHz 10(1)波动方程为 3)(cos.0xtym题 5-13 图(2)由图知， 时， ， ( 点的位相应落后于 点，故0t 0,
4、2PPvAy34P 0取负值) 点振动方程为P)341cos(.tp(3) |00tx解得 67.5m(4)根据(2)的结果可作出旋转矢量图如题 5-13 图(a)，则由 点回到平衡位置应经历的位P相角题 5-13 图(a)6523所属最短时间为 10/ts6-19 如题5-19图所示，设 点发出的平面横波沿 方向传播，它在 点的振动方程为BBPB; 点发出的平面横波沿 方向传播，它在 点的振动方程为ty2cos103CCC，本题中 以m计， 以s计设 0.4m， 0.5 m，波)(2yt P速 =0.2ms-1，求：u(1)两波传到P点时的位相差；(2)当这两列波的振动方向相同时， 处合振动
5、的振幅；P解: (1) )(2)(12BCu0)4.5(2.0题 5-19 图(2) 点是相长干涉，且振动方向相同，所以P32104APm6-20 一平面简谐波沿 轴正向传播，如题 5-20图所示已知振幅为 ，频率为 波速x A为 u(1)若 =0时，原点 处质元正好由平衡位置向位移正方向运动，写出此波的波动方程；tO(2)若从分界面反射的波的振幅与入射波振幅相等，试写出反射波的波动方程，并求 轴上 x因入射波与反射波干涉而静止的各点的位置解: (1) 时， ， 故波动方程为0t0,0vy2m2)(cosuxtAy题 5-20 图(2)入射波传到反射面时的振动位相为(即将 代入) ，再考虑到波
6、由43x243波疏入射而在波密界面上反射，存在半波损失，所以反射波在界面处的位相为 2若仍以 点为原点，则反射波在 点处的位相为OO，因只考虑 以内的位相角，反射波在 点的位相为 ，254322O2故反射波的波动方程为 2)(cosuxtAy反此时驻波方程为2)(cosuxty )(st)s2t故波节位置为2)1(kxu故 ( )4)12(kx,210k根据题意， 只能取 ，即,43x7-7 速率分布函数 的物理意义是什么?试说明下列各量的物理意义( 为分子数密度，)vf n为系统总分子数)N（1） （2） （3）vfd( vnfd)( vNfd)(（4） （5） （6）0)0 21v解： ：
7、表示一定质量的气体，在温度为 的平衡态时，分布在速率 附近单位速率区(vf T间内的分子数占总分子数的百分比.( ) ：表示分布在速率 附近，速率区间 内的分子数占总分子数的百分比.1fdvvd( ) ：表示分布在速率 附近、速率区间 内的分子数密度2vn( ) ：表示分布在速率 附近、速率区间 内的分子数 3Nf vv( ) ：表示分布在 区间内的分子数占总分子数的百分比4v0d21( ) ：表示分布在 的速率区间内所有分子，其与总分子数的比值是 .5f 0 1( ) ：表示分布在 区间内的分子数.621)(vN21v7-15 试说明下列各量的物理意义（1） （2） （3）kTkT3kTi2
8、（4） （5） （6）RiMmol2Ri R解：( )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1Tk2( )在平衡态下，分子平均平动动能均为 .kT23( )在平衡态下，自由度为 的分子平均总能量均为 .3i i( )由质量为 ，摩尔质量为 ，自由度为 的分子组成的系统的内能为 .4Mmoli RTiM2mol(5) 摩尔自由度为 的分子组成的系统内能为 .1i RT2(6) 摩尔自由度为 的分子组成的系统的内能 ，或者说热力学体系内， 1 摩尔分子33的平均平动动能之总和为 .RT27-24 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
9、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 则nkTp1HOn(2)由平均速率公式 mol60.MRTv41olOH8-12 1 mol单原子理想气体从300 K加热到350 K，问在下列两过程中吸收了多少热量?增加了多少内能?对外作了多少功?(1)体积保持不变；(2)压力保持不变解：(1)等体过程由热力学第一定律得 EQ吸热 )(2)(112VTRiTC5.63035.8J对外作功 A(2)等压过程 )(2)(112PTRiTCQ吸热 75.03835.8J)(12VE内能增加 .6.2J对外作功 54375.08QA8-15 理想气体由初状态 经绝热膨胀至末状态 试
10、证过程中气体所作的),(1Vp),(2Vp功为，式中 为气体的比热容比 .12VpA答：证明： 由绝热方程得CVpp21 Vp121dA21 )1(21Vrvp)(12又 )(121VpA1211所以 21VpA8-19 一卡诺热机在1000 K和300 K的两热源之间工作，试计算(1)热机效率；(2)若低温热源不变，要使热机效率提高到80%，则高温热源温度需提高多少?(3)若高温热源不变，要使热机效率提高到 80%，则低温热源温度需降低多少?解：(1)卡诺热机效率 12T%703(2)低温热源温度不变时，若81T要求 K，高温热源温度需提高150T50K(3)高温热源温度不变时，若%8102T要求 K，低温热源温度需降低20TK11-6 如题10-5所示，在两平行载流的无限长直导线的平面内有一矩形线圈两导线中的电流方向相反、大小相等，且电流以 的变化率增大，求：tId(1)任一时刻线圈内所通过的磁通量；(2)线圈中的感应电动势解: 以向外磁通为正则(1) lnl2dd2000 dabIrlIrlIabam (2) tat n11-16 一无限长的直导线和一正方形的线圈如题10-15图所示放置(导线与线圈接触处绝缘)求：线圈与导线间的互感系数解： 设长直电流为 ，其磁场通过正方形线圈的互感磁通为I32001 2lndaIarI l012IM
