大学物理第十四章

大学物理第十四章相对论习题解答

§14.1 ～14. 3 14.1 狭义相对论的两条基本原理为相对性原理；光速不变原理。 14.2 s ′系相对s 系以速率v=0.8c ( c 为真空中的光速）作匀速直线运动，在S 中观测一事件发生在m x s t 8103,1×==处，在s ′系中测得该事件的时空坐标分别为 t =′x 1×108 m 。 分析：洛伦兹变换公式：)t x (x v ?=′γ，)x c t (t 2v ?=′γ其中γ=，v =β。 14.3 两个电子沿相反方向飞离一个放射性样品，每个电子相对于样品的速度大小为0.67c ， 则两个电子的相对速度大小为：【C 】 （A ）0.67c （B ）1.34c （C ）0.92c （D ）c 分析：设两电子分别为a 、b ，如图所示：令样品为相对静止参考系S ， 则电子a 相对于S 系的速度为v a = -0.67c （注意负号）。令电子b 的参考系为 动系S '（电子b 相对于参考系S '静止），则S '系相对于S 系的速度v =0.67c 。 求两个电子的相对速度即为求S '系中观察电子a 的速度v'a 的大小。 根据洛伦兹速度变换公式可以得到：a a a v c v v 21v v ??=′，代入已知量可求v'a ，取|v'a |得答案C 。 本题主要考察两个惯性系的选取，并注意速度的方向（正负） 。本题还可选择电子a 为相对静止参考系S ，令样品为动系S '（此时，电子b 相对于参考系S '的速度为v'b = 0.67c ）。那么S '系相对于S 系的速度v =0.67c ，求两个电子的相对速度即为求S 系中观察电子b 的速度v b 的大小。 14.4 两个惯性系存在接近光速的相对运动，相对速率为u （其中u 为正值） ，根据狭义相对论，在相对运动方向上的坐标满足洛仑兹变换，下列不可能的是：【D 】 （A ）221c u /)ut x (x ??=′； （B ）22 1c u /)ut x (x ?+=′ （C ）221c u /)t u x (x ?′+′=； （D ）ut x x +=′ 分析：既然坐标满足洛仑兹变换（接近光速的运动），则公式中必然含有22 11c v ?=γ，很明显答案A 、B 、C 均为洛仑兹坐标变换的公式，答案D 为伽利略变换的公式。此题的迷惑性在于（B ），因为S '和S 系的选取是相对的，只是习惯上将动系选为S '，仅仅是字母符号的不同。 14.5 设想从某一惯性系K 系的坐标原点O 沿X 方向发射一光波，在K 系中测得光速u x =c ，则光对另一个惯性系K'系的速度u'x 应为【D 】

关于大学物理答案第章

17－3 有一单缝，缝宽为，在缝后放一焦距为50cm 的汇聚透镜，用波长为的平行光垂直照射单缝，试求位于透镜焦平面处屏上中央明纹的宽度。 解：单缝衍射中央明条纹的宽度为 代入数据得 17－4 用波长为的激光垂直照射单缝时，其夫琅禾费衍射图样第一极小与单缝法线的夹角为50，试求该缝宽。 解：单缝衍射极小的条件 依题意有 17－5 波长为20m 的海面波垂直进入宽50m 的港口。在港内海面上衍射波的中央波束的角宽是多少？ 解：单缝衍射极小条件为 依题意有 0115.234.0sin 5 2sin 20sin 50===→=--θθ 中央波束的角宽为00475.2322=?=θ 17－6 一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第3级明纹位置恰与波长为600nm 的单色光垂直入射该缝时衍射的第2级明纹位置重合，试求该单色光的波长。 解：单缝衍射明纹条件为 依题意有 2 )122(2)132(21λλ+?=+? 代入数据得 nm 6.428760057521=?== λλ 17－7 用肉眼观察星体时，星光通过瞳孔的衍射在视网膜上形成一个亮斑。 （1）瞳孔最大直径为，入射光波长为550nm 。星体在视网膜上像的角宽度多大？ （2）瞳孔到视网膜的距离为23mm 。视网膜上星体的像的直径多大？ （3）视网膜中央小凹（直径）中的柱状感光细胞每平方毫米约×105个。星体的像照亮了几个这样的细胞？ 解：（1）据爱里斑角宽公式，星体在视网膜上像的角宽度为 （2）视网膜上星体的像的直径为 （3）细胞数目应为3.2105.14)104.4(52 3=????=-πn 个 17－8 在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距120cm 。试问汽车离人多远的地方，眼睛恰能分辨这两盏前灯？设夜间人眼瞳孔直径为，入射光波长为550nm.。 解： 17－9 据说间谍卫星上的照相机能清楚识别地面上汽车的牌照号码。（1）若被识别的牌照上的字划间的距离为5cm ，在160km 高空的卫星上的照相机的角分辨率应多大？ （2）此照相机的孔径需多大？光的波长按500nm 计算。 解：装置的光路如图所示。 17－10 一光栅每厘米刻有4000 位）已知?和?谱线的波长分别为656nm 和解： S 1S 2

西安交通大学大学物理教学大纲(128)

“大学物理（A）”课程教学大纲 英文名称：University Physics 课程编号：PHYS1009 课程类型：必修 学时：128 学分：8 适用对象：理工科各专业学生 先修课程：高等数学高中物理 使用教材及参考书： 教材：大学物理（吴百诗主编）科学出版社 参考书：吴锡珑主编“大学物理教程”高教出版社 程守洙主编“普通物理学”高教出版社 张三慧主编“大学物理学”清华大学出版社 一、课程的性质、目的及任务 物理学是研究物质的基本结构﹑相互作用和物质最基础最普遍运动形式(机械运动,热运动,电磁运动,微观粒子运动等)及其相互转化规律的学科。 物理学的研究对象具有极大普遍性,它的基本理论渗透在自然科学的一切领域、应用于生产技术的各个部门,它是自然科学许多领域和工程技术发展的基础。 以物理学基础知识为内容的大学物理课程,它所包括的经典物理、近代物理和物理学在科学技术上应用的初步知识等都是一个高级工程技术人员必备的。因此，大学物理课是我校理工科各专业学生的一门重要必修基础课。 开设大学物理课程的目的,一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的方法，这对开阔思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才素质等,都会起到重要作用。学好物理课,不仅对学生在校的学习十分重要,而且对学生毕业后的工作和进一步学习新理论﹑新技术﹑不断更新知识等,都将发挥深远影响。 二、课程的基本要求 1.使学生对物理学所研究的各种物质运动形式以及它们之间的联系有比较全面和系统的认识;对大学物理课中的基本理论、基本知识能够正确地理解,并且有初步应用的能力。 2.通过教学环节,培养学生严肃的科学态度和求实的科学作风。根据本课程的特点,在传授知识的同时加强对学生进行能力培养,如通过对自然现象和演示实验的观察等途径,培养学生从复杂的现象中抽象出带有物理本质的内容和建立物理模型的能力、运用理想模型和适当的数学工具定性分析研究和定量计算问题的能力以及独立获取知识与进行知识更新的能力,联系工程实际应用的能力等。 3.在理论教学中,要根据学生情况精讲基本内容,有些内容可安排学生自学或讨论,并要安排适当课时的习题课;要充分利用演示实验、录像等形象化教学手段,应尽量发挥计算机多媒体在物理教学中的作用,以提高教学效果。在教学过程中,还要处理好与中学物理的衔接与过渡,一方面要充分利用学生已掌握的物理知识,另一方面要特别注意避免和中学物理不必要的重复。在与后继有关课程的关系上,考虑到本课程的性质,应着重全面系统地讲 授物理学的基本概念、基本规律和分析解决问题的基本方法,不宜过分强调结合专业。

大学物理复习题

大学物理1期末复习题 （力学部分） 第一章重点：质点运动求导法和积分法，圆周运动角量和线量。 第二章重点：牛顿第二运动定律的应用(变形积分) 第三章重点：动量守恒定律和机械能守恒定律 第四章重点：刚体定轴转动定律和角动量守恒定律 1．一质点沿半径为0.1=R m 的圆周作逆时针方向的圆周运动，质点在0～t 这段时间内所经过的路程为4 2 2 t t S ππ+ = ，式中S 以m 计，t 以s 计，则在t 时刻质 点的角速度为 2 2t ππ + rad/s ， 角加速度为 2 /2 s rad π 。（求导法） 2．质点沿x 轴作直线运动，其加速度t a 4=m/s 2，在0=t 时刻，00=v ，100=x m ，则该质点的运动方程为=x 3 3210t x + = 。（积分法） 3．一质点从静止出发绕半径R 的圆周作匀变速圆周运动，角加速度为β，则该质点走完半周所经历的时间为_____ β π 2_ _____。（积分法） 4．伽利略相对性原理表明对于不同的惯性系牛顿力学的规律都具有相同的形式。 5．一质量为kg m 2=的质点在力()()N t F x 32+=作用下由静止开始运动，若此力作用在质点上的时间为s 2，则该力在这s 2内冲量的大小=I 10 NS ；质点在第s 2末的速度大小为 5 m/s 。（动量定理和变力做功） 6．一质点在平面内运动, 其1c r = ，2/c dt dv =；1c 、2c 为大于零的常数，则该质点作 匀加速圆周运动 。 7．一质点受力26x F -=的作用，式中x 以m 计，F 以N 计，则质点从0.1=x m 沿X 轴运动到x=2.0 m 时，该力对质点所作的功=A J 14-。（变力做功） 8．一滑冰者开始自转时其动能为2 0021 ωJ ，当她将手臂收回, 其转动惯量减少为 3 0J ，则她此时自转的角速度=ω 03ω 。（角动量守恒定律）

大学物理学 (第3版.修订版) 北京邮电大学出版社 下册 第十四章习题14 答案

习题14 14.1 选择题 （1）在夫琅禾费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹[ ] (A) 对应的衍射角变小．(B) 对应的衍射角变大． (C) 对应的衍射角也不变．(D) 光强也不变． [答案：B] （2）波长λ=500 nm (1nm=10-9m)的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm的单缝上，单缝后面放一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d=12mm，则凸透镜的焦距是[ ] (A)2m. (B)1m. (C)0.5m. (D)0.2m. (E)0.1m [答案：B] （3）波长为λ的单色光垂直入射于光栅常数为d、缝宽为a、总缝数为N的光栅上．取k=0，±1，±2．．．．，则决定出现主极大的衍射角θ 的公式可写成[ ] (A) N a sinθ=kλ．(B) a sinθ=kλ． (C) N d sinθ=kλ．(D) d sinθ=kλ． [答案：D] （4）设光栅平面、透镜均与屏幕平行。则当入射的平行单色光从垂直于光栅平面入射变为斜入射时，能观察到的光谱线的最高级次k [ ] (A)变小。(B)变大。 (C)不变。(D)的改变无法确定。 [答案：B] （5）在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅每个透光缝宽度a和相邻两缝间不透光部分宽度b的关系为[ ] (A) a=0.5b(B) a=b (C) a=2b(D)a=3b [答案：B] 14.2 填空题 （1）将波长为λ的平行单色光垂直投射于一狭缝上，若对应于衍射图样的第一级暗纹位置的衍射角的绝对值为θ，则缝的宽度等于________________． λθ] [答案：/sin （2）波长为λ的单色光垂直入射在缝宽a=4 λ 的单缝上．对应于衍射角?=30°，单缝处的波面可划分为______________个半波带。 [答案：4] （3）在夫琅禾费单缝衍射实验中，当缝宽变窄，则衍射条纹变；当入射波长变长时，则衍射条纹变。（填疏或密） [答案：变疏，变疏]

大学物理(华中科技版)第14章习题答案

习 题（第14章） 14—1 有一单缝，宽mm a 10.0=，在缝后放一焦距为cm 50的会聚透镜。用平行绿光 （nm 0.546=λ）垂直照射单缝，试求位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹及第二级明纹宽度。 解：中央明纹的宽度为f na x λ2=? 空气中，1=n ，所以 33 10 1046.510 10.01054605.02---?=????=?x m 第二级明纹的宽度 m f na x 31073.2-?== ?λ 14—2 一单色平行光束垂直照射在宽为mm 0.1的单缝上。在缝后放一焦距为m 0.2的会聚透镜。已知位于透镜焦平面上的中央明条纹宽度为mm 5.2。求入射光波长。 解：中央明纹的宽度为 f na x λ2 =? nm mm f a 500105400615 .0868.04=?=??== -λ 故入射光的波长为500nm. 14—3 在复色光照射下的单缝衍射图样中，其中某一波长的第3级明纹位置恰与波长 nm 600=λ的单色光的第2级明纹位置重合，求这光波的波长。 解：据单逢衍射明纹条件 2 600 1222 ) 132(2 )12(sin ） （则有 未知 +?=+?+±=λλ θk a 得未知波长为428.5nm. 14—4 用波长nm 4001=λ和nm 7002=λ的混合光垂直照射单缝。在衍射图样中，1λ的第 1k 级明纹中心位置恰与2λ的第2k 级暗纹中心位置重合，求1k 和2k 。试问1λ的暗纹中心位 置能否与2λ的暗纹中心位置重合？ 解：据题意有

（1） 2 121221 1457002400 )12(2) 12(k k k k k k ==+?=+?λλ 即nm 7002=λ的第4，8，12等4的整数倍级明纹与nm 4001=λ的第5，10，15等5的整数倍级明纹重叠。 （2）置于两衍射图样中的暗纹中心位置能否重合，则由暗纹条件 2 122114 7k k k k ==λλ 即nm 7002=λ的第4，8，12等4的整数倍级暗纹与nm 4001=λ的第7，14，21等7的整数倍级暗纹重叠。 14—5 一光栅，宽为cm 0.2，共有6000条缝。如利用钠光（nm 3.589）垂直入射，在哪些角度出现光强极大？如钠光与光栅的法线方向成 30入射，试问：光栅光谱线将有什么变化？ 解：（1）根据光栅方程，即光栅衍射明纹条件 现光强极大 等整数时对应的角度出，，，取3210) 1767.0arcsin(3.589sin 6000 102sin )(7 k k k k b a =?=?=+θθλθ （2）当钠光与光栅法线成30度入射时，由于在入射光栅之前以引入了附加光程差， λ θλθ) 30sin (sin )30sin )(sin ( ±± ==±+d k k b a 即斜入射时，零级谱线不在屏中心，而移到了 30=θ的角 位置。 14—6 某单色光垂直入射到一每厘米刻有6000条刻线的光栅上，如果第一级谱线的偏角为 20，试问入射光的波长如何？它的第二级谱线将在何处？ 解：据已给条件及光栅方程有

上海交通大学版大学物理学习题答案之4动量和角动量习题思考题

习题 4-1. 如图所示的圆锥摆，绳长为l ，绳子一端固定，另一端系一质量为m 的质点，以匀角速ω绕铅直线作圆周运动，绳子与铅直线的夹角为θ。在质点旋转一周的过程中，试求： （1）质点所受合外力的冲量I ； （2）质点所受张力T 的冲量I T 。 解： （1）根据冲量定理：???==t t P P d dt 00 P P F 其中动量的变化：0v v m m - 在本题中，小球转动一周的过程中，速度没有变化，动量的变化就为0，冲量之和也为0，所以本题中质点所受合外力的冲量I 为零 （2）该质点受的外力有重力和拉力，且两者产生的冲量大小相等，方向相反。 重力产生的冲量=mgT=2πmg /ω；所以拉力产生的冲量=2πmg /ω，方向为竖直向上。 4-2.一物体在多个外力作用下作匀速直线运动，速度=4m/s 。已知其中一力F 方向恒与运动方向一致，大小随时间变化内关系曲线为半个椭圆，如图。求： （1）力F 在1s 到3s 间所做的功； （2）其他力在1s 到s 间所做的功。 解： （1）由做功的定义可知： J S v Fdt v Fvdt Fdx W x 6.1253 131x 21=?====???椭圆 （2）由动能定理可知，当物体速度不变时，外力做的总功为零，所以当该F 做的功为125.6J 时，其他的力的功为-125.6J 。 4-3.质量为m 的质点在Oxy 平面内运动，运动学方程为j i r t b t a ωωsin cos +=，求： （1）质点在任一时刻的动量； （2）从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量。

解：（1）根据动量的定义：(sin cos )P mv m a t b t ωωωω==-+i j （2）从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量等于它在这段时间内动量的变化，因为动量没变，所以冲量为零。 4-4.质量为M =2.0kg 的物体（不考虑体积），用一根长为l =1.0m 的细绳悬挂在天花板上。今有一质量为m =20g 的子弹以0v =600m/s 的水平速度射穿物体。刚射出物体时子弹的速度大小v =30m/s ，设穿透时间极短。求： （1）子弹刚穿出时绳中张力的大小； （2）子弹在穿透过程中所受的冲量。 解： （1）解：由碰撞过程动量守恒可得： 10Mv mv mv += 代入数据 123002.060002.0v +?=? 可得：s m v /7.51= 根据圆周运动的规律：T-G=2v M R 2184.6v T M g M N R =+= （2）根据冲量定理可得： s N mv mv I ?-=?-=-=4.1157002.00 4-5. 一静止的原子核经放射性衰变产生出一个电子和一个中微子，巳知电子的动量为m/s kg 102.122??-，中微子的动量为236.410kg m/s -??，两动量方向彼此垂直。（1）求核反冲动量的大小和方向；（2）已知衰变后原子核的质量为 kg 108.526-?，求其反冲动能。 由碰撞时，动量守恒，分析示意图，可写成分量式： ααcos sin 21m m = ααsin cos 21m m P +=

章大学物理复习题

－章大学物理复习题

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第十章 波动 1、一平面简谐波的波动方程为0.1cos(3)(),0y t x m t πππ=-+=时的波形曲线如题４.1.2图所示,则 （ C ) （A ）O 点的振幅为0.1m - （B ）波长为3m 。 (C ）,a b 两点间位相差为12 π （D ）波速为1 9m s -?。 2、横波以波速u 沿x 轴负方向传播。t 时刻波形曲线如题４.1．3图所示,则该时刻 ( D ) (A ）A 点振动速度大于零。 (B )B 点静止不动。 （C ）C 点向下运动。 （D )D 点振动速度小于零。 3、一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质元正处于平衡位置，此时它的能量是 （ C ) (A )动能为零，势能最大。 （B ）动能为零，势能为零。 (C ）动能最大,势能最大。 （D ）动能最大，势能为零。 4、沿着相反方向传播的两列相干波，其波动方程为1cos 2()y A t x πνλ=-和 2cos 2()y A t x πνλ=+，叠加后形成的驻波中,波节的位置坐标为(其中的0,1,2,3,k =???) ( D ) (A )x k λ=±。 (B )12x k λ=± 。 （C ）1 (21)2 x k λ=±+。 （D )(21)/4x k λ=±+。 ５、在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动 （ B ） (A ） 振幅相同，相位相同。 (B ） 振幅不同,相位相同。 （C ) 振幅相同,相位不同。 (D ） 振幅不同,相位不同。 6、一机车汽笛频率为７5０ Ｈz ，机车以时速90公里远离静止的观察者.观察者听到的声音的频率是(设空气中声速为34０ ｍ/s) ( B ) /y m u /x m 题 b a ?- 0O ? 题 x D C B A y u O ????

大学物理第14章习题解答

第十四章习题解答 1选择题：⑴ B ；⑵ B ；⑶ D ；⑷ B ；⑸ B 。 2填空题：⑴ /sin λθ；⑵ 4；⑶ 变疏，变疏；⑷ 3.0nm ；⑸ N 2，N 。 3计算题： 1 用波长为nm 3.589=λ的单色平行光，垂直照射每毫米刻有500条刻痕的光栅．问最多能看到第几级明纹？总共有多少条明纹? 解：500 1=+b a mm 3100.2-?= mm 由λ?k b a =+sin )(知，最多见到的条纹级数k max 对应的2π ?=, 所以有3max 2.010 3.39589.3 a b k λ+?==≈，即实际见到的最高级次为3max =k 总共可见7条明纹。 2 试指出当衍射光栅的光栅常数为下述三种情况时，哪些级次的衍射明条纹缺级? （1） a+b=2a ；（2）a+b=3a ；（3）a+b=4a 。 解：由光栅明纹条件和单缝衍射暗纹条件同时满足时，出现缺级．即 ???=''±==±=+)2,1(sin ),2,1,0(sin )( k k a k k b a λ ?λ? 可知，当k a b a k '+=时明纹缺级． （1） a b a 2=+时，???=,6,4,2k 偶数级缺级； （2） a b a 3=+时，???=,9,6,3k 级次缺级； （3）a b a 4=+，???=,12,8,4k 级次缺级． 3 若以白光垂直入射光栅，不同波长的光将会有不同的衍射角．问（1） 零级明条纹能否分开不同波长的光? （2） 在可见光中哪种颜色的光衍射角最大?不同波长的光分开程度与什么因素有关? 解：（1）不能。（2）红光。与波长有光。 4 一双缝，两缝间距为0.1mm ，每缝宽为0.02mm ，用波长为480nm 的平行单色光垂直入射双缝，双缝后放一焦距为50cm 的透镜．试求：（1）透镜焦平面上单缝衍射中央明条纹的宽度；（2）单缝衍射的中央明条纹包迹内有多少条双缝衍射明条纹? 解：（1） 中央明纹宽度为： 60480105010220.02l f a λ -???==?mm 4.2=cm （2） 由缺级条件：λ?k a '=sin ，λ?k b a =+sin )(知： k k a b a k k '='=+' =502 .01.0 ???=',2,1k 即???=,15,10,5k 缺级． 中央明纹的边缘对应1='k ，所以单缝衍射的中央明纹包迹内有4,3,2,1,0±±±±=k 共9条

上海交通大学版《大学物理学》习题答案

习 题1 1-1. 解：1） 由)sin (cos j i ωt ωt R +=r 知 t cos R x ω= t sin R y ω= 消去t 可得轨道方程 222R y x =+ 2） j r v t Rcos sin ωωωω+-==i t R dt d R ωt ωR ωt ωR ωv =+-=2 122])c o s ()s i n [( 1-2. 解：1）由j i r )23(42 t t ++=可知 2t 4x = t 23y += 消去t 得轨道方程为：2)3y (x -= 2）j i r v 28d +==t dt j i j i v r 24)dt 28(dt 10 10 +=+==???t 3） j v 2(0)= j i v 28(1)+= 1-3. 解：1）j i r v 22d +==t dt i v a 2dt d == 2）21 22 12 )1t (2] 4)t 2[(v +=+= 1 t t 2dt dv a 2 t +== n a == 1-4. 解：以地面为参照系，坐标如图，升降机与螺丝的运动方程分别为 2 012 1at t v y + = （1） 2 022 1gt t v h y -+= （2） 21y y = （3） 解之 t = 图 1-4 1-5. 解：（1） t v x 0= 式（1） 2gt 2 1 h y -= 式（2）

j i r )2 1-h ((t)20gt t v += （2）联立式（1）、式（2）得 2 2 v 2gx h y -= （3）j i r gt -d d 0v t = 而 落地所用时间 g h 2t = 所以j gh i v dt r d 20-= j v g t -=d d 2202y 2x )gt (v v v v -+= += 212220[()]g t dv dt v gt ==+ 1-6. 证明：设人从O 点开始行走，t 时刻人影中足的坐标为1x ，人影中头的坐标为2x ，由几何关系可得 2 1122h h x x x =- 而 t v x 01= 所以，人影中头的运动方程为 02 1121112v h h t h h h x h x -=-= 人影中头的速度 02 11 22v h h h dt dx v -== 图 1-6 1-7.解：t dt dx v 44-== 若0=v 解的 s t 1= m x x x 22)242(011=--+=-=? m x x x 8)242()32342(2133-=-+-?-?+=-=? m x x x 1021=?+?=? 1-8. 解: 建立直角坐标系，以小球第一次落地点为坐标原点如图 小球落地时速度为gh v 20= 0060cos v v x = 200 060cos 2 1 60cos t g t v x + = （1） 图 1-8 00060sin v v y = 200060sin 2 1 60sin t g t v y - = （2） 第二次落地时 0=y g v t 0 2=

大学物理答案第14章

第十四章 波 动 光 学 14-1 在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝S 1 、S 2 距离相等，则观察屏 上中央明条纹位于图中O 处，现将光源S 向下移动到图中的S ′位置，则（ ） （A ） 中央明纹向上移动，且条纹间距增大 （B ） 中央明纹向上移动，且条纹间距不变 （C ） 中央明纹向下移动，且条纹间距增大 （D ） 中央明纹向下移动，且条纹间距不变 分析与解 由S 发出的光到达S 1 、S 2 的光程相同，它们传到屏上中央O 处，光程差Δ＝0，形成明纹．当光源由S 移到S ′时，由S ′到达狭缝S 1 和S 2 的两束光产生了光程差．为了保持原中央明纹处的光程差为0，它会向上移到图中O ′处．使得由S ′沿S 1 、S 2 狭缝传到O ′处的光程差仍为0．而屏上各级条纹位置只是向上平移，因此条纹间距不变．故选（B ）． 题14-1 图 14-2 如图所示，折射率为n 2 ，厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1 和n 3，且n 1 ＜n 2 ，n 2 ＞n 3 ，若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束的光程差是（ ） ()()()()2222222D 2C 22B 2A n e n e n e n e n λ λλ --- 题14-2 图 分析与解 由于n 1 ＜n 2 ，n 2 ＞n 3 ，因此在上表面的反射光有半波损失，下表面的反

射光没有半波损失，故它们的光程差222λ± =?e n ，这里λ是光在真空中的波长．因此正 确答案为（B ）． 14-3 如图（a ）所示，两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L ，夹在两块平面晶体的中间，形成空气劈形膜，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹，如果滚柱之间的距离L 变小，则在L 范围内干涉条纹的（ ） （A ） 数目减小，间距变大 （B ） 数目减小，间距不变 （C ） 数目不变，间距变小 （D ） 数目增加，间距变小 题14-3图 分析与解 图（a ）装置形成的劈尖等效图如图（b ）所示．图中 d 为两滚柱的直径差，b 为两相邻明（或暗）条纹间距．因为d 不变，当L 变小时，θ 变大，L ′、b 均变小．由图可得L d b n '==//2sin λθ，因此条纹总数n d b L N λ//2='=，因为d 和λn 不变，所以N 不变．正确答案为（C ） 14-4 用平行单色光垂直照射在单缝上时，可观察夫琅禾费衍射.若屏上点P 处为第二级暗纹，则相应的单缝波阵面可分成的半波带数目为（ ） （A ） 3 个 （B ） 4 个 （C ） 5 个 （D ） 6 个 分析与解 根据单缝衍射公式 ()()(),...2,1 212 22sin =??? ????+±±=k λk λk θb 明条纹暗条纹 因此第k 级暗纹对应的单缝处波阵面被分成2k 个半波带，第k 级明纹对应的单缝波阵面被分成2k ＋1 个半波带．则对应第二级暗纹，单缝处波阵面被分成4个半波带．故选（B ）． 14-5 波长λ＝550 nm 的单色光垂直入射于光栅常数d ＝='+b b 1.0 ×10-4 cm 的光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（ ） （A ） 4 （B ） 3 （C ） 2 （D ） 1 分析与解 由光栅方程(),...1,0dsin =±=k k λθ，可能观察到的最大级次为 ()82.1/2dsin max =≤ λπk 即只能看到第1 级明纹，正确答案为（D ）．

交大大物第三章习题答案

习题 3-1. 如图，一质点在几个力作用下沿半径为R =20m 的圆周运动，其中有一 恒力F =0.6iN ，求质点从A 开始沿逆时针方向经3/4圆周到达B 的过程中，力F 所做的功。 解：j i 2020+-=-=?A B r r r 由做功的定义可知：J W 12)2020(6.0-=+-?=??=j i i r F 3-2. 质量为m=0.5kg 的质点，在x O y 坐标平面内运动，其运动方程为 x=5t 2,y=0.5(SI),从t =2s 到t =4s 这段时间内，外力对质点的功为多少？ i j i j i 60)5.020()5.080(=+-+=-=?24r r r 22//10d dt d dt ===i a v r 105m m ==?=i i F a 由做功的定义可知：560300W J =??=?=i i F r 3-3.劲度系数为k 的轻巧弹簧竖直放置，下端悬一小球，球的质量为m ，开 始时弹簧为原长而小球恰好与地接触。今将弹簧上端缓慢提起，直到小球能脱离地面为止，求此过程中外力的功。 根据小球是被缓慢提起的，刚脱离地面时所受的力为F=mg ，mg x k =? 可得此时弹簧的伸长量为：k mg x = ? 由做功的定义可知：k g m kx kxdx W k mg x 22122020===?? 3-4.如图，一质量为m 的质点，在半径为R 的半球形容器中，由静止开始自 边缘上的A 点滑下，到达最低点B 时，它对容器的正压力数值为N ，求质点自A 滑到B 的过程中，摩擦力对其做的功。 分析：W f 直接求解显然有困难，所以使用动能定理，那就要知道它的末速度的情况。

大学物理复习题(力学部分)讲解

第一章 一、填空题 1、一质点做圆周运动,轨道半径为R=2m,速率为v = 5t2+ m/s,则任意时刻其切向加速度 a τ =________,法向加速度a n=________. 2、一质点做直线运动,速率为v =3t4+2m/s,则任意时刻其加速度a =________,位置矢量x = ________. 3、一个质点的运动方程为r = t3i+8t3j,则其速度矢量为v=_______________;加速度矢量a为 ________________. 4、某质点的运动方程为r=A cosωt i+B sinωt j, 其中A,B,ω为常量.则质点的加速度矢量为 a=_______________________________，轨迹方程为________________________________。 5、质量为m的物体自空中落下，它除受重力外，还受到一个与速度平方成正比的阻力的作用，比例系数为k，k为正的常数，该下落物体的极限速度是_________。 二、选择题 1、下面对质点的描述正确的是 [ ] ①质点是忽略其大小和形状，具有空间位置和整个物体质量的点；②质点可近视认为成微观粒子； ③大物体可看作是由大量质点组成；④地球不能当作一个质点来处理，只能认为是有大量质点的组合；⑤在自然界中，可以找到实际的质点。A.①②③；B.②④⑤；C.①③；D.①②③④。 2、某质点的运动方程为x = 3t-10t3+6 ，则该质点作[ ] A.匀加速直线运动，加速度沿x轴正方向； B.匀加速直线运动，加速度沿x轴负方向； C.变加速直线运动，加速度沿x轴正方向； D.变加速直线运动，加速度沿x轴负方向。 3、下面对运动的描述正确的是 [ ] A.物体走过的路程越长，它的位移也越大； B质点在时刻t和t+?t的速度分别为 "v1和v2，则在时间?t内的平均速度为(v1+v2)/2 ；C.若物体的加速度为恒量（即其大小和方向都不变），则它一定作匀变速直线运动； D.在质点的曲线运动中，加速度的方向和速度的方向总是不一致的。 4、下列说法中，哪一个是正确的[ ] A. 一质点在某时刻的瞬时速度是4m/s，说明它在此后4s内一定要经过16m的路程； B. 斜向上抛的物体，在最高点处的速度最小，加速度最大； C. 物体作曲线运动时，有可能在某时刻的法向加速度为零； D. 物体加速度越大，则速度越大． 5、下述质点运动描述表达式正确的是 [ ]. A. r? = ?r , B. dt dr dt d = r , C. dt dr dt d ≠ r , D. dt dv dt d = v 6、质点在y轴上运动，运动方程为y=4t2-2t3，则质点返回原点时的速度和加速度分别为[ ]. A. 8m/s,16m/s2. B. -8m/s, -16m/s2. C. -8m/s, 16m/s2. D. 8m/s, -16m/s2. 7、若某质点的运动方程是r=(t2+t+2)i+(6t2+5t+11)j,则其运动方式和受力状况应为[ ].

大学物理2,14.第十四章思考题

1、在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为4的单缝上， 对应的衍射角为30°，则单缝处的波阵面可以划分成多少个半波带 【答案：4】 详解：依题意，在衍射角为30°的方向上的最大光程差为 λλθ230sin 4sin ==οa 因此单缝处的波阵面可划分的半波带数目为 42 /sin =λθ a 2、一束波长为的平行单色光垂直入射在单缝AB 上，装置如图14-11所示。在屏幕E 上形成衍射图样，如果P 是中央亮纹一侧第一条暗纹的位置，则BC 的长度是波长的多少倍 【答案：1】 详解：由于P 是中央亮纹一侧第一条暗纹的位置，因此 λθ==sin a BC 即BC 的长度是波长的1倍。 3、在如图14-12所示的夫琅和费单缝衍射实验中，如果将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹间距如何变化 明暗条纹的位置是否发生变化 【答案：屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置都不变】 详解：由于屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置与单缝和透镜之间的距离无关，因此当单缝沿透镜光轴方向向透镜平移时，屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置都不改变。 4、在夫琅和费单缝衍射实验中，波长为的单色光垂直入射到单缝上。在衍射角等于30°的方向上，单缝处的波面可以划分成4个半波带，则狭缝宽度a 等于的多少倍 【答案：4】 详解：依题意有 E 图14-11 P A B L f C E 图14-12 L f （移动方向）

42 /30sin =λο a 解之得 λ4=a 即此时狭缝宽度a 等于的4倍。 5、波长为500nm 的单色光垂直照射到宽度为0.25mm 的单缝上，单缝后面放置一块凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一个用来观测衍射条纹的屏幕。测得屏幕上中央明条纹两侧的第三条暗条纹之间的距离为12mm ，则凸透镜的焦距f 等于多少 【答案：1m 】 详解：中央明条纹两侧的第k 条暗条纹之间的距离为 λa f k x 2=? 由此解得凸透镜的焦距为 λ k x a f 2?=9 3 3105003210121025.0---??????= m)(1= 6、在如图14-13所示的夫琅和费单缝衍射实验中，中央明纹的衍射角范围很小。如果使单缝宽度a 变为原来的倍，同时使入射单色光的波长变为原来的倍，则屏幕E 上单缝衍射条纹中央明纹的宽度x 将变为原来的多少倍 【答案：】 详解：原来中央明条纹的宽度为 λa f x =? 单缝宽度、入射光波长改变之后中央明条纹的宽度为 λ75.05.1?= '?a f x λa f 5.0=x ?=5.0 即屏幕E 上单缝衍射条纹中央明纹的宽度将变为原来的倍。 7、在夫琅和费单缝衍射实验中，屏上第三级暗条纹对应的单缝处波面可划分为多少个半波带如果将缝宽缩小一半，原来的第三级暗纹处将是什么条纹 【答案：6；第一级明条纹】 详解：第三级暗条纹对应的最大光程差为 λθ3sin =a 因此单缝处的波阵面可划分的半波带数目为 E 图14-13 L f a

大学物理复习总结题(第11章)

第11章 波动光学 一、填空题 易：1、光学仪器的分辨率R= 。(R= a 1.22λ ) 易：2、若波长为625nm 的单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光 栅上时，则第一级谱线的衍射角为 。(6 π) 易：3、在单缝的夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波面 可划分为 个半波带。(6) 易：4、在单缝夫琅和费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射在宽度为 a=2λ的单缝上，对应于衍射角为30°方向，单缝处的波面可分成的半波带数目 为 个。(2) 易：5、干涉相长的条件是两列波的相位差为π的 （填奇数或偶 数）倍。(偶数) 易：6、如图（6题）所示，1S 和2S ，是初相和振幅均相同的相干波源，相 距4.5λ，设两波沿1S 2S 连线传播的强度不随距 离变化，则在连线上1S 左侧各点和2S 右侧各点 是 （填相长或相消）。(相消) 易：7、在麦克耳逊干涉仪的一条光路中，插入一块折射率为n ，厚度 为d 的透明薄片，插入薄片使这条光路的光程改变了 ； [ 2(n-1)d ] 易：8、波长为λ的单色光垂直照射在由两块平玻璃板构成的空气劈尖 上，测得相邻明条纹间距为L 若将劈尖角增大至原来的2倍，则相邻条纹的 间距变为 。(2L ) 易：9、单缝衍射中狭缝愈窄，条纹间距愈 。(宽) 易：10、在单缝夫琅和费衍射实验中，第一级暗纹发生在衍射角300的方向 上，所用单色光波长为500nm λ=，则缝宽为： 。（1000nm ） 易：11、用波长为λ的单色光垂直照射置于空气中的厚度为e 的折射率 为1.5的透明薄膜，两束反射光的光程差为 ；(23λ+ e )

易：12、光学仪器的分辨率与 和 有关，且 越小， 仪器的分辨率越高。(入射波长λ，透光孔经a ，λ) 易：13、由马吕斯定律，当一束自然光通过两片偏振化方向成30o 的偏振片 后，其出射光与入射光的光强之比为 。（3：8） 易：14、当光由光疏介质进入光密介质时，在交界面处的反射光与入射光 有相位相反的现象，这种现象我们称之为 。（半波损失） 易：15、可见光要产生干涉现象必须满足的条件是： 。（两可见光的频率相同，振动方向相同，相位差保持恒定） 中：16、若麦克耳逊干涉仪的可动反射镜M 移动0.620的过程中，观 察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为 mm 。 （mm 4103.5-?） 中：17、在杨氏双缝干涉实验中，如果相干光源1S 和2S 相距0.20d mm =， 1S 、2S 到屏幕E 的垂直距离为 1.0D m =。若第二级明纹距中心点O 的距离为 6.0mm ，则单色光的波长为 ；相邻两明条纹之间的距离为 。 （mm 4106-?，0.5mm ） 中：18、在牛顿环干涉实验中,以波长为的单色光垂直照射,若平凸 透镜与平玻璃板之间的媒质的折射率为n,今使玻璃板稍微下移,则干涉圆 环将_____移;每当膜厚改变____时就移过一条条纹.(内，2 λ) 中：19、光垂直入射到劈形膜上而干涉,当劈形膜的夹角减小时,干涉 条纹______ 劈棱方向移动,干涉条纹间距______. (从中心向远离，增 大) 中：20、用单色光垂直照射空气劈形膜;观察反射光的干涉,则劈棱处 是___纹;若改为照射置于空气中的玻璃劈形膜;劈棱处是___ 纹. (暗，暗) 中：21、用单色光垂直照射劈形空气膜,观察光的干涉现象.若改用波 长大的单色光照射,相邻条纹间距将变_________;若保持波长不变而换成 夹角相同的玻璃劈形膜,相邻条纹间距将变__________.(宽,窄) 中：22、若在杨氏双缝干涉装置中,将狭缝S 沿平行于双缝S 1与S 2联线的 方向下移一微小距离,则屏上的干涉条纹将__________ (填不变,上移或下

关于大学物理答案第全新章

17－3 有一单缝，缝宽为0.1mm ，在缝后放一焦距为50cm 的汇聚透镜，用波长为546.1nm 的平行光垂直照射单缝，试求位于透镜焦平面处屏上中央明纹的宽度。 解：单缝衍射中央明条纹的宽度为 代入数据得 17－4 用波长为632.8nm 的激光垂直照射单缝时，其夫琅禾费衍射图样第一极小与单缝法线的夹角为50，试求该缝宽。 解：单缝衍射极小的条件 依题意有 17－5 波长为20m 的海面波垂直进入宽50m 的港口。在港内海面上衍射波的中央波束的角宽是多少？ 解：单缝衍射极小条件为 依题意有 0115.234.0sin 5 2sin 20sin 50===→=--θθ 中央波束的角宽为00475.2322=?=θ 17－6 一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第3级明纹位置恰与波长为600nm 的单色光垂直入射该缝时衍射的第2级明纹位置重合，试求该单色光的波长。 解：单缝衍射明纹条件为 依题意有 2 )122(2)132(21λλ+?=+? 代入数据得 nm 6.428760057521=?==λλ 17－7 用肉眼观察星体时，星光通过瞳孔的衍射在视网膜上形成一个亮斑。

（1）瞳孔最大直径为7.0mm ，入射光波长为550nm 。星体在视网膜上像的角宽度多大？ （2）瞳孔到视网膜的距离为23mm 。视网膜上星体的像的直径多大？ （3）视网膜中央小凹（直径0.25mm ）中的柱状感光细胞每平方毫米约1.5×105个。星体的像照亮了几个这样的细胞？ 解：（1）据爱里斑角宽公式，星体在视网膜上像的角宽度为 （2）视网膜上星体的像的直径为 （3）细胞数目应为3.2105.14)104.4(52 3=????=-πn 个 17－8 在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距120cm 。试问汽车离人多远的地方，眼睛恰能分辨这两盏前灯？设夜间人眼瞳孔直径为5.0mm ，入射光波长为550nm.。 解： 17－9 据说间谍卫星上的照相机能清楚识别地面上汽车的牌照号码。 （1）若被识别的牌照上的字划间的距离为5cm ，在160km 高空的卫星上的照相机的角分辨率应多大？ （2）此照相机的孔径需多大？光的波长按500nm 计算。 17－10 一光栅每厘米刻有的?和?656nm 和410nm ，假定是正入射。 解： S 1 S 2