大学物理6,7章作业答案

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大学物理第7章静电场中的导体和电介质课后习题及答案

大学物理第7章静电场中的导体和电介质课后习题及答案

大学物理第7章静电场中的导体和电介质课后习题及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第7章 静电场中的导体和电介质 习题及答案1. 半径分别为R 和r 的两个导体球,相距甚远。

用细导线连接两球并使它带电,电荷面密度分别为1σ和2σ。

忽略两个导体球的静电相互作用和细导线上电荷对导体球上电荷分布的影响。

试证明:Rr=21σσ 。

证明:因为两球相距甚远,半径为R 的导体球在半径为r 的导体球上产生的电势忽略不计,半径为r 的导体球在半径为R 的导体球上产生的电势忽略不计,所以半径为R 的导体球的电势为R R V 0211π4επσ=14εσR= 半径为r 的导体球的电势为r r V 0222π4επσ=24εσr= 用细导线连接两球,有21V V =,所以R r =21σσ 2. 证明:对于两个无限大的平行平面带电导体板来说,(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。

证明: 如图所示,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(1)取与平面垂直且底面分别在A 、B 内部的闭合圆柱面为高斯面,由高斯定理得S S d E S ∆+==⋅⎰)(10320σσε 故 +2σ03=σ上式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 故 1σ4σ=3. 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:如图所示,设金属球表面感应电荷为q ',金属球接地时电势0=V由电势叠加原理,球心电势为=O V R qdq R 3π4π4100εε+⎰03π4π400=+'=Rq R q εε故 -='q 3q 4.半径为1R 的导体球,带有电量q ,球外有内外半径分别为2R 、3R 的同心导体球壳,球壳带有电量Q 。

大学物理第6章(题库)含答案

大学物理第6章(题库)含答案

06章一、填空题 (一)易(基础题)1、热力学第二定律的微观实质可以理解为:在孤立系统内部所发生的不可逆过程,总是沿着熵 增大 的方向进行。

2、热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的,表明在自然界中与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,开尔文表述指出了____功热转换__________的过程是不可逆的,而克劳修斯表述指出了___热传导_______的过程是不可逆的.3.一定量的某种理想气体在某个热力学过程中,外界对系统做功240J ,气体向外界放热620J ,则气体的内能 减少 (填增加或减少),E 2—E 1= -380 J 。

4.一定量的理想气体在等温膨胀过程中,内能 不变 ,吸收的热量全部用于对外界做功 。

5.一定量的某种理想气体在某个热力学过程中,对外做功120J ,气体的内能增量为280J ,则气体从外界吸收热量为 400 J 。

6、在孤立系统内部所发生的过程,总是由热力学概率 小 的宏观状态向热力学概率 大 的宏观状态进行。

7、一定量的单原子分子理想气体在等温过程中,外界对它作功为200J.则该过程中需吸热____-200____J.补充1、一定量的双原子分子理想气体在等温过程中,外界对它作功为200J.则该过程中需吸热____-200____J.补充2、一定量的理想气体在等温膨胀过程中,吸收的热量为500J 。

理想气体做功为 500 J 。

补充3、一定量的理想气体在等温压缩过程中,放出的热量为300J ,理想气体做功为 -300 J 。

8、要使一热力学系统的内能增加,可以通过 做功 或 热传递 两种方式,或者两种方式兼用来完成。

9、一定量的气体由热源吸收热量526610J ⋅⨯,内能增加541810J ⋅⨯,则气体对外作 功______J.10、工作在7℃和27℃之间的卡诺致冷机的致冷系数为 14 ,工作 在7℃和27℃之间的卡诺热机的循环效率为 6.67% 。

(二)中(一般综合题)1、2mol 单原子分子理想气体,经一等容过程后,温度从200K 上升到500K,则气体吸收的热量为_37.4810⨯____J.2、气体经历如图2所示的一个循环过程,在这个循环中,外界传给气体的净热量是 90J 。

大学物理学(课后答案)第7章

大学物理学(课后答案)第7章

⼤学物理学(课后答案)第7章第七章课后习题解答、选择题7-1处于平衡状态的⼀瓶氦⽓和⼀瓶氮⽓的分⼦数密度相同,分⼦的平均平动动能也相同,则它们[](A) 温度,压强均不相同(B)温度相同,但氦⽓压强⼤于氮⽓的压强(C)温度,压强都相同(D)温度相同,但氦⽓压强⼩于氮⽓的压强3分析:理想⽓体分⼦的平均平动动能τk= kT,仅与温度有关,因此当氦⽓和氮2⽓的平均平动动能相同时,温度也相同。

⼜由理想⽓体的压强公式p =nkT ,当两者分⼦数密度相同时,它们压强也相同。

故选( C)O7-2理想⽓体处于平衡状态,设温度为T,⽓体分⼦的⾃由度为i ,则每个⽓体分⼦所具有的[](A)动能为-kT (B)动能为丄RT2 2(C)平均动能为^kT (D)平均平动动能为^RT分析:由理想⽓体分⼦的的平均平动动能3 kT和理想⽓体分⼦的的平均动能2T⼆丄kT ,故选择(C)O27-3三个容器A、B、C中装有同种理想⽓体,其分⼦数密度n相同,⽽⽅均根1/2 1/2 1/2速率之⽐为V A : V B : V C 1:2:4 ,则其压强之⽐为P A : P B : P C[](A) 1:2:4 (B) 1:4:8 (C) 1 : 4 : 16 (D) 4:2:1分析:由分⼦⽅均根速率公式= J3RT,⼜由物态⽅程p = nkT ,所以当三容器中得分⼦数密度相同时,得p1: P2: P3 =T1 :T2 :T3 =1:4:16 O故选择(C)O7-4图7-4中两条曲线分别表⽰在相同温度下氧⽓和氢⽓分⼦的速率分布曲线。

如果(VP O和(V P 分别表⽰氧⽓和氢⽓的最概然速率,则[](A)图中a表⽰氧⽓分⼦的速率分布曲线且V P O z V P H= 4(B) 图中a表⽰氧⽓分⼦的速率分布曲线且V P O/ V P H? =1/4(C) 图中b表⽰氧⽓分⼦的速率分布曲线且V P O / V P H=1/4(D) 图中b表⽰氧⽓分⼦的速率分布曲线且V P O/ V P H2 =4分析:在温度相同的情况下,由最概然速率公式'..P=I j2RT及氢⽓与氧⽓的摩尔质量M H2£M o2,可知氢⽓的最概然速率⼤于氧⽓的最概然速率,故曲线a对应于氧分⼦的速率分布曲线。

(完整版)大学物理学(课后答案)第7章

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第七章课后习题解答一、选择题7-1 处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同,分子的平均平动动能也相同,则它们[ ](A) 温度,压强均不相同 (B) 温度相同,但氦气压强大于氮气的压强 (C) 温度,压强都相同 (D) 温度相同,但氦气压强小于氮气的压强分析:理想气体分子的平均平动动能32k kT ε=,仅与温度有关,因此当氦气和氮气的平均平动动能相同时,温度也相同。

又由理想气体的压强公式p nkT =,当两者分子数密度相同时,它们压强也相同。

故选(C )。

7-2 理想气体处于平衡状态,设温度为T ,气体分子的自由度为i ,则每个气体分子所具有的[ ](A) 动能为2i kT (B) 动能为2iRT(C) 平均动能为2i kT (D) 平均平动动能为2iRT分析:由理想气体分子的的平均平动动能32k kT ε=和理想气体分子的的平均动能2ikT ε=,故选择(C )。

7-3 三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体,其分子数密度n 相同,而方均根速率之比为()()()1/21/21/222::2A B Cv v v =1:2:4,则其压强之比为A B C p :p :p[ ](A) 1:2:4 (B) 1:4:8 (C) 1:4:16 (D) 4:2:1=,又由物态方程p nkT =,所以当三容器中得分子数密度相同时,得123123::::1:4:16p p p T T T ==。

故选择(C )。

7-4 图7-4中两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子的速率分布曲线。

如果()2p O v 和()2p H v 分别表示氧气和氢气的最概然速率,则[ ](A) 图中a 表示氧气分子的速率分布曲线且()()22p p O H /4v v =(B) 图中a 表示氧气分子的速率分布曲线且()()22p p O H /1/4v v =(C) 图中b 表示氧气分子的速率分布曲线且()()22p p O H /1/4v v =(D) 图中b 表示氧气分子的速率分布曲线且()()22p p O H /4v v =分析:在温度相同的情况下,由最概然速率公式p ν=质量22H O M M <,可知氢气的最概然速率大于氧气的最概然速率,故曲线a 对应于氧分子的速率分布曲线。

大学物理6,7章作业答案

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⼤学物理6,7章作业答案第六章机械振动参考答案⼀. 选择题1. ( C )2. ( B )3.( D )4. ( D )5. ( B )6. ( D )7. ( D )8. ( D )9. ( C )⼆. 填空题10. (,)11. (;;)12. (;)13. ()14. ( 0 )三. 计算题15. 质量为10g 的⼩球与轻弹簧组成的系统,按 cm )3 8cos(5.0ππ+=t x 的规律振动,式中t 的单位为S 。

试求:(1)振动的圆周期、周期、初相、速度及加速度的最⼤值;(2)t =1s 、2s 时的相位各为多少?解:(1)将原式与简谐振动的⼀般表达式⽐较圆频率,初相,周期速度最⼤值加速度最⼤值(2)相位将代⼊,得相位分别为.16. ⼀质点沿x 轴作简谐振动,平衡位置在x 轴的原点,振幅cm 3=A ,频率Hz 6=ν。

(1)以质点经过平衡位置向x 轴负⽅向运动为计时零点,求振动的初相位及振动⽅程;(2)以位移 cm 3-=x 时为计时零点,写出振动⽅程.解: (1) 设振动⽅程为当t =0, x =0, 做旋转⽮量图,可得初相位振动⽅程为(2) 当t =0 , x = -3cm , 做旋转⽮量图,可得初相位所以振动⽅程为17. 在⼀轻弹簧下端悬挂砝码时,弹簧伸长8cm ,现在此弹簧下端悬挂的物体,构成弹簧振⼦。

将物体从平衡位置向下拉动4cm ,并给以向上的21cm/s 初速度(设这时t = 0)令其振动起来,取x 轴向下,写出振动⽅程。

解: 设振动⽅程为由,可知振幅A初相位由旋转⽮量图可得振动⽅程为18. 两质点同时参与两个在同⼀直线上的简谐振动,其表达式为:)652cos(03.0,)62cos(04.021ππ-=+=t x t x试求其合振动的振幅和初相位(式中x 以m 计,t 以s 计).解:⼆振动的频率相同,它们的相位差因⽽合振动的振幅设合振动的初相为,则第七章机械波参考答案⼀. 选择题1. (B)2. (D)3. (B)4.(C )5. (C )6. (D)7.(C )8.(B )9.(C )⼆. 填空题 10. ( 503 m/s )11. ( 1 Hz ; 1m/s ; 1m )12. (;)13. ( )14. ( 5J ) 15. ( - π/2 ) 16. ( - 2π/3 )三. 计算题17. ⼀横波沿绳⼦传播时的波动表式为 )410cos(05.0x t y ππ-=[SI] . 求:(1)此波的振幅、波速、频率和波长;(2)绳⼦上各质点振动的最⼤速度和最⼤加速度; 解:(1)波动⽅程可得振幅频率波长波速(2)绳上各质点振动时的最⼤速度绳上各质点振动时的最⼤加速度18. ⼀平⾯简谐纵波沿线圈弹簧传播.设波沿着x 轴正向传播,弹簧中某圈的最⼤位移为3.0cm ,振动频率为Hz 5.2,弹簧中相邻两疏部中⼼的距离为cm 24. 当0=t 时,在0=x 处质元的位移为零并向x 轴正向运动, 试写出该波的波动表式.解: 设平⾯简谐波的波动⽅程为已知:,,⼜时,原点处质点的位移,速度,故该质点的初相cm19. ⼀平⾯波在介质中以速度1s m 20-?=u 沿x 轴负⽅向传播,已知a 点的振动表式为t y a π4cos 3= [SI].(1)以a 为坐标原点写出波动⽅程;(2)以与a 点相距m 5处的b 点为坐标原点,写出波动⽅程.解:(1)已知A = 3m ,,因波沿x 轴负⽅向传播,以a 点为坐标原点的波动⽅程为(2)以a 点为坐标原点时,b 点的坐标为代⼊上式得b 点的振动⽅程为若以b 点为坐标原点,则波动⽅程为20. 如图所⽰,已知和时的波形曲线分别为图中实线曲线Ⅰ和虚线曲线Ⅱ,波沿x 轴正向传播. 根据图中给出的条件,求:(1)波动⽅程;(2)P 点质元的振动⽅程.解:(1) 设波动⽅程为由图知A= 0.1m,λ= 4m⼜时,原点处质点的位移,速度,故该质点的初相(2)将代⼊波动⽅程,得点质元振动⽅程为21. 如图所⽰,两相⼲波源分别在P、Q两点,它们发出频率为ν,波长为λ,初相相同的两列相⼲波,振幅分别为A1和A2 ,设2/3λPQ,R为PQ连线上的⼀点.求:=(1)⾃P、Q发出的两列波在R处的相位差;(2)两波在R处⼲涉时的合振幅.解:(1)两列波的初相位相同,在R处的相位差为(2)两波在R处的振动⽅向相同,频率相同,相位差,则合振幅为。

大学物理习题答案解析第七章

大学物理习题答案解析第七章

第七章 恒定磁场7 -1 两根长度相同的细导线分别多层密绕在半径为R 和r 的两个长直圆筒上形成两个螺线管,两个螺线管的长度相同,R =2r ,螺线管通过的电流相同为I ,螺线管中的磁感强度大小B R 、B r 满足( ) (A ) (B ) (C ) (D )分析与解 在两根通过电流相同的螺线管中,磁感强度大小与螺线管线圈单位长度的匝数成正比.根据题意,用两根长度相同的细导线绕成的线圈单位长度的匝数之比因而正确答案为(C )。

7 -2 一个半径为r 的半球面如图放在均匀磁场中,通过半球面的磁通量 为( )(A ) (B ) (C ) (D )分析与解 作半径为r 的圆S ′与半球面构成一闭合曲面,根据磁场的高斯定理,磁感线是闭合曲线,闭合曲面的磁通量为零,即穿进半球面S 的磁通量等于穿出圆面S ′的磁通量;.因而正确答案为(D ). 7 -3 下列说法正确的是( )(A ) 闭合回路上各点磁感强度都为零时,回路内一定没有电流穿过 (B ) 闭合回路上各点磁感强度都为零时,回路内穿过电流的代数和必定为零 (C ) 磁感强度沿闭合回路的积分为零时,回路上各点的磁感强度必定为零(D ) 磁感强度沿闭合回路的积分不为零时,回路上任意一点的磁感强度都不可能为零分析与解 由磁场中的安培环路定律,磁感强度沿闭合回路的积分为零时,回路上各点的磁感强度不一定为零;闭合回路上各点磁感强度为零时,穿过回路的电流代数和必定为零。

因而正确答案为(B ).7 -4 在图(a)和(b)中各有一半径相同的圆形回路L1 、L2 ,圆周内有电流I1 、I2 ,其分布相同,且均在真空中,但在(b)图中L2 回路外有电流I3 ,P 1 、P 2 为两圆形回路上的对应点,则( )r R B B 2=r R B B =r R B B =2r R B B 4=21==R r n n r R B r 2π2B r 2παB r cos π22αB r cos π2S B ⋅=m Φ(A ) ,(B ) ,(C ) ,(D ) ,分析与解 由磁场中的安培环路定律,积分回路外的电流不会影响磁感强度沿回路的积分;但同样会改变回路上各点的磁场分布.因而正确答案为(C ).*7 -5 半径为R 的圆柱形无限长载流直导体置于均匀无限大磁介质之中,若导体中流过的恒定电流为I ,磁介质的相对磁导率为μr (μr<1),则磁介质内的磁化强度为( ) (A )(B ) (C ) (D )分析与解 利用安培环路定理可先求出磁介质中的磁场强度,再由M =(μr-1)H 求得磁介质内的磁化强度,因而正确答案为(B ).7 -6 北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道,当环中电子流强度为8 mA 时,在整个环中有多少电子在运行? 已知电子的速率接近光速。

大学物理第7章电场题库答案(含计算题答案)

大学物理第7章电场题库答案(含计算题答案)

大学物理第7章电场题库答案(含计算题答案)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN9题图 第七章 电场填空题 (简单)1、两无限大平行平面的电荷面密度分别为σ+和σ+,则两无限大带电平面外的电场强度大小为σε ,方向为 垂直于两带电平面并背离它们 。

2、在静电场中,电场强度E 沿任意闭合路径的线积分为 0 ,这叫做静电场的 环路定理 。

3、静电场的环路定理的数学表达式为 0l E dl =⎰ ,该式可表述为 在静电场中,电场强度的环流恒等于零 。

4、只要有运动电荷,其周围就有 磁场 产生;5、一平行板电容器,若增大两极板的带电量,则其电容值会 不变 ;若在两极板间充入均匀电介质,会使其两极板间的电势差 减少 。

(填“增大”,“减小”或“不变”)6、在静电场中,若将电量为q=2×108库仑的点电荷从电势V A =10伏的A 点移到电势V B = -2伏特的B 点,电场力对电荷所作的功A ab = 92.410⨯ 焦耳。

(一般)7、当导体处于静电平衡时,导体内部任一点的场强 为零 。

8、电荷在磁场中 不一定 (填一定或不一定)受磁场力的作用。

9、如图所示,在电场强度为E 的均匀磁场中,有一半径为R 的半球面,E 与半球面轴线的夹角为α。

则通过该半球面的电通量为 2cos B R πα-⋅ 。

10、真空中两带等量同号电荷的无限大平行平面的电荷面密度分别为σ+和σ+,则两无限大带电平面之间的电场强度大小为 0 ,两无限大带电平面外的电场强度大小为σε 。

11、在静电场中,电场力所做的功与 路径 无关,只与 起点 和 终点位置 有关。

12、由高斯定理可以证明,处于静电平衡态的导体其内部各处无 净电荷 ,电荷只能分布于导体 外表面 。

因此,如果把任一物体放入空心导体的空腔内,该物体就不受任何外 电场的影响,这就是 静电屏蔽 的原理。

(一般)13、静电场的高斯定理表明静电场是 有源 场, (一般)14、带均匀正电荷的无限长直导线,电荷线密度为λ。

大学物理第6章习题参考答案

大学物理第6章习题参考答案

第六章习题解答6-1 解:首先写出S 点的振动方程 若选向上为正方向,则有:0c o s02.001.0ϕ=- 21cos 0-=ϕ,0s i n 00>-=ϕωυA 0sin 0<ϕ 即 πϕ320-=或π34 初始相位 πϕ320-=则 m t y s )32cos(02.0πω-=再建立如图题6-1(a)所示坐标系,坐标原点选在S 点,沿x 轴正向取任一P 点,该点振动位相将落后于S 点,滞后时间为: ux t =∆则该波的波动方程为:m u x t y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=πω32)(cos 02.0若坐标原点不选在S 点,如习题6-1图(b )所示,P 点仍选在S 点右方,则P 点振动落后于S 点的时间为: uL x t -=∆则该波的波方程为:m uL x t y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=πω32)(cos 02.0若P 点选在S 点左侧,P 点比S 点超前时间为ux L -,如习题6-1图(c)所示,则⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=πω32)(cos 02.0u x L t y⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=πω32)(cos 02.0uL x t∴不管P 点在S 点左边还是右边,波动方程为: ⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=πω32)(cos 02.0uL x t y6-2 解(1)由习题6-2图可知, 波长 m 8.0=λ 振幅A=0.5m习题6-1图习题6-1图频率 Hz 125Hz 8.0100===λuv周期 s 10813-⨯==vT ππυω2502==(2)平面简谐波标准波动方程为: ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=ϕω)(cos u xt A y 由图可知,当t=0,x=0时,y=A=0.5m ,故0=ϕ。

将ϕπωω、、、u v A )2(=代入波动方程,得:m )100(250cos 5.0⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=x t y π(3) x =0.4m 处质点振动方程.⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=)1004.0(250cos 5.0t y π m )250cos(5.0ππ-=t6-3 解(1)由习题6-3图可知,对于O 点,t=0时,y=0,故2πϕ±=再由该列波的传播方向可知,00<υ取 2πϕ=由习题6-3图可知,,40.0m OP ==λ且u=0.08m/s ,则ππλππω52rad/s 40.008.0222====u v rad/s可得O 点振动表达式为:m t y )252cos(04.00ππ+=(2) 已知该波沿x 轴正方向传播,u=0.08m/s,以及O 点振动表达式,波动方程为:m x t y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=2)08.0(52cos 04.0ππ(3) 将40.0==λx 代入上式,即为P 点振动方程:m t y y p ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+==ππ2152cos 04.00 (4)习题6-3图中虚线为下一时刻波形,由图可知,a 点向下运动,b 点向上运动。

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第六章 机械振动参考答案
一. 选择题
1. ( C )
2. ( B )
3.( D )
4. ( D )
5. ( B )
6. ( D )
7. ( D )
8. ( D )
9. ( C )
二. 填空题
10. (
,

11. (
; ; )
12. ( ;

13. (

14. ( 0 )
三. 计算题
15. 质量为10g 的小球与轻弹簧组成的系统,按 cm )3
8cos(5.0π
π+=t x 的规律振动,
式中t 的单位为S 。

试求:
(1)振动的圆周期、周期、初相、速度及加速度的最大值; (2)t =1s 、2s 时的相位各为多少?
解:(1)将原式与简谐振动的一般表达式
比较
圆频率
,初相
,周期
速度最大值
加速度最大值
(2) 相位

代入,得相位分别为

16. 一质点沿x 轴作简谐振动,平衡位置在x 轴的原点,振幅cm 3=A ,频率Hz 6=ν。

(1)以质点经过平衡位置向x 轴负方向运动为计时零点,求振动的初相位及振动方程; (2)以位移 cm 3-=x 时为计时零点,写出振动方程.
解: (1) 设振动方程为
当t =0, x =0, 做旋转矢量图,可得初相位
振动方程为
(2) 当t =0 , x = -3cm , 做旋转矢量图,可得初相位
所以振动方程为
17. 在一轻弹簧下端悬挂
砝码时,弹簧伸长8cm ,现在此弹簧下端悬挂
的物体,构成弹簧振子。

将物体从平衡位置向下拉动4cm ,并给以向上的21cm/s 初
速度(设这时t = 0)令其振动起来,取x 轴向下,写出振动方程。

解: 设振动方程为

,可知
振幅A
初相位由旋转矢量图可得
振动方程为
18. 两质点同时参与两个在同一直线上的简谐振动,其表达式为:
)6
5
2cos(03.0,)62cos(04.021ππ-=+=t x t x
试求其合振动的振幅和初相位(式中x 以m 计,t 以s 计).
解:二振动的频率相同,它们的相位差
因而合振动的振幅
设合振动的初相为
,则
第七章 机械波参考答案
一. 选择题
1. (B)
2. (D)
3. (B)
4.(C )
5. (C )
6. (D)
7.(C )
8.(B )
9.(C )
二. 填空题 10. ( 503 m/s )
11. ( 1 Hz ; 1m/s ; 1m )
12. (

)
13. ( )
14. ( 5J ) 15. ( - π/2 ) 16. ( - 2π/3 )
三. 计算题
17. 一横波沿绳子传播时的波动表式为 )410cos(05.0x t y ππ-=[SI] . 求: (1)此波的振幅、波速、频率和波长;
(2)绳子上各质点振动的最大速度和最大加速度; 解:(1)波动方程
可得振幅
频率
波长
波速
(2)绳上各质点振动时的最大速度
绳上各质点振动时的最大加速度
18. 一平面简谐纵波沿线圈弹簧传播.设波沿着x 轴正向传播,弹簧中某圈的最大位移为3.0cm ,振动频率为Hz 5.2,弹簧中相邻两疏部中心的距离为cm 24. 当0=t 时,在0=x 处质元的位移为零并向x 轴正向运动, 试写出该波的波动表式.
解: 设平面简谐波的波动方程为
已知:,


时,原点处质点的位移
,速度

故该质点的初相
可得波动方程
cm
19. 一平面波在介质中以速度1s m 20-⋅=u 沿x 轴负方向传播,已知a 点的振动表式为
t y a π4cos 3= [SI].
(1)以a 为坐标原点写出波动方程;
(2)以与a 点相距m 5处的b 点为坐标原点,写出波动方程.
解:(1)已知A = 3m ,,
因波沿x 轴负方向传播,以a 点为坐标原点的波动方程为
(2)以a 点为坐标原点时,b 点的坐标为
代入上式得b 点的振动方程为
若以b 点为坐标原点,则波动方程为
20. 如图所示,已知

时的波形曲线分别为图中实线曲线Ⅰ和虚线曲线Ⅱ,
波沿x 轴正向传播. 根据图中给出的条件,求:(1)波动方程;(2)P 点质元的振动方程.
解:(1) 设波动方程为
由图知A= 0.1m,λ= 4m
又时,原点处质点的位移,速度,故该质点的初相
波动方程为
(2)将代入波动方程,得点质元振动方程为
21. 如图所示,两相干波源分别在P、Q两点,它们发出频率为ν,波长为λ,初相相同的两列相干波,振幅分别为A1和A2 ,设2/

PQ,R为PQ连线上的一点.求:
=
(1)自P、Q发出的两列波在R处的相位差;
(2)两波在R处干涉时的合振幅.
解:(1)两列波的初相位相同,在R处的相位差为
(2)两波在R处的振动方向相同,频率相同,相位差,则合振幅为。

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