大学物理学试卷3及答案汇编
大学物理(川大物三)答案
答案振动(一)一、选择题BCBDA二、填空题1．解：φ2－φ1 = φ3－φ2=2π/3旋转矢量图见图 振动曲线见图2. )212/5cos(1022π-⨯=-t x (SI)3. 0，9.4 cm/s4. x 1曲线见图x 2曲线见图5. 0.1m ,rad/s,63ππ三、计算题1. 解：(1) m 2A ATπω==v ，∴周期m2 4.2s A T π==v(2) 2222m m 4.510m/s a A Aω-===⨯v(3) 当0x =时，从振幅矢量图可知，初相2πϕ=m 1.5r a d /sAω==v ∴振动函数为2210cos(1.5)m 2x t π-=⨯+TT1T 5ω x12T 1212. 解：弹簧劲度系数 260 2.010N /m 0.3F k x===⨯ 静止时弹簧伸长量为 0249.80.196m 2.010m g x k⨯===⨯(1) 设向下为正方向，则 0ϕ= （若设向上为正方向，则 ϕπ=）；0.1mA =7.07r a d /sω== 振动函数为 0.1cos(7.07)m x t =(2) 物体在平衡位置上方5cm （即0.05m ），此时弹簧的净伸长为 00.050.1960.050.146m l x =-=-=弹簧对物体的拉力 2000.14629.2N F kl ==⨯=(3) 5cm 是振幅之半，物体从平衡位置到振幅之半所需最短时间是112T ，2T πω=∴10.074s 126t T πω===3．解：(1) 容器中每滴入一油滴的前后，水平方向动量值不变，而且在容器回到O 点滴入下一油滴前， 水平方向动量的大小与刚滴入上一油滴后的瞬间后的相同。
依此，设容器第一次过O 点油滴滴入前的速度为v ，刚滴入第个油滴后的速度为v ′,则有 v v '+=)(nm M M ① 3分系统机械能守恒 2202121v M kl = ② 2分22)(2121v '+=nm M kx③ 2分由①、②、③、解出0)/(l nm M M x +=2分(2) 时间间隔( t n +1-t n )应等于第n 滴油滴入容器后振动系统周期T n 的一半．k nm M T t t t n n n n /)(211+==-=∆+π 3分4．解：由旋转矢量图和 |v A | = |v B | 可知 T /2 = 4秒， ∴ T = 8 s ， ν = (1/8) s -1， ω = 2πν = (π /4) s -1 3分 (1) 以AB 的中点为坐标原点，x 轴指向右方．t = 0时， 5-=x cm φcos A =t = 2 s时， 5=x cm φφωsin )2cos(A A -=+= 由上二式解得 tg φ = 1因为在A 点质点的速度大于零，所以φ = -3π/4或5π/4（如图） 2分 25c o s/==φx A cm 1分∴ 振动方程 )434c o s (10252π-π⨯=-t x (SI) 1分 (2)速率 )434s i n (41025d d 2π-π⨯π-==-t t x v (SI) 2分 当t = 0 时，质点在A 点221093.3)43sin(10425d d --⨯=π-⨯π-==tx v m/s 1分5*．解：令θ 为杆和竖直线之间的夹角．运动方程为：θθθθc o s s i n s i n 21/d d 222kL MgL t J --= 3分θ 很小时，sin θ ≈θ ，cos θ ≈1所以：0/d d )21(222=++tJ kL MgL θθ 2分上式中231ML J =是杆绕其一端的转动惯量，所以0/d d 31)21(22=++tML Lk Mg θθ可知杆作角谐振动，并得到 )2/()2(3ML kL Mg +=ω2分)2(322/2kL Mg ML T +π=π=ω 1分振动(二)一、选择题ADDBB二、填空题 1．T /8，3T /8 2．222/2T mA π3．动能曲线见图 势能曲线见图 机械能曲线见图4．0.02 5．0三、计算题1.解：设小球的质量为m ，则弹簧的劲度系数 0/l mg k =．选平衡位置为原点，向下为正方向．小球在x 处时，根据牛顿第二定律得T220d /d )(t x m x l k mg =+- 将 0/l mg k = 代入整理后得0//d d 022=+l gx t x∴ 此振动为简谐振动，其角频率为． 3分 π===1.958.28/0l g ω 2分设振动表达式为 )c o s (φω+=t A x由题意： t = 0时，x 0 = A=2102-⨯m ，v 0 = 0，解得 φ = 0 1分∴ )1.9c o s (1022t x π⨯=- 2分2．解一：(1) 取平衡位置为原点，向下为x 正方向．设物体在平衡位置时弹簧的伸长量为∆l ，则有l k mg ∆=, 加拉力F 后弹簧又伸长x 0，则0)(0=+-+∆x l k mg F解得F = kx 02分 由题意，t = 0时v0 = 0；x = x 0 则 02020)/(x x A =+=ωv 2分又由题给物体振动周期4832=T s, 可得角频率 Tπ=2ω, 2ωm k =∴ 444.0)/4(22=π==A T m kA F N 1分 (2) 平衡位置以下1 cm 处： )()/2(2222x A T -π=v 2分 221007.121-⨯==vm E K J 2分2222)/4(2121x T m kxE p π=== 4.44³10-4J 1分解二：(1) 从静止释放，显然拉长量等于振幅A （5 cm ），kA F = 2分2224νωπ==m m k ，ν = 1.5 Hz 2分 ∴ F = 0.444 N 1分(2) 总能量 221011.12121-⨯===FA kAE J 2分当x = 1 cm 时，x = A /5，E p 占总能量的1/25，E K 占24/25． 2分∴ 21007.1)25/24(-⨯==E E K J ， 41044.425/-⨯==E E p J 1分3．解：(1) 选地心为x 坐标原点，向上为x 轴正方向．质量为m 的物体在地球内部距地心为x 处受到的地心引力为232/)3/4(/x m x G x G M m F ρπ-=-=3/4x Gm ρπ-= 3分由牛顿第二定律得 xm x Gm =π-3/4ρ， 03/4=π+x G xρ 1分 令 3/420ρωG π=， 则 020=+x x ω． 显然物体作简谐振动． 2分(2) 2/10)/3(4/32/2ρρωG G T π=ππ=π=已知 G = 6.67³10-11 N ²m 2²kg -2，ρ = 5.5³103 kg/m 3代入上式 T = 5.07³103 s 2分 物体从地面落到地心的时间 t = T /4 = 1.27³103 s 2分4．解：选平板位于正最大位移处时开始计时，平板的振动方程为 t A x π=4c o s (SI)t A xπ4c o s π162-= (SI) 1分 (1) 对物体有 x m N mg =- ① 1分 t A mg xm mg N ππ+=-=4cos 162 (SI) ②物对板的压力为 t A mg N F ππ--=-=4cos 162 (SI)t ππ--=4c o s 28.16.192 ③ 2分 (2) 物体脱离平板时必须N = 0，由②式得 1分 04c o s 162=ππ+t A mg (SI) Aq t 2164cos π-=π 1分若能脱离必须 14cos ≤πt (SI) 即221021.6)16/(-⨯=π≥g A m 2分5．解：依合振动的振幅及初相公式可得 φ∆++=c o s 2212221A A A A A 22210)4143cos(65265-⨯π-π⨯⨯⨯++=m21081.7-⨯= m 2分)4/c o s (6)4/3c o s (5)4/s i n (6)4/3s i n (5a r c t g π+ππ+π=φ = 84.8°=1.48 rad 2分则所求的合成振动方程为 )48.110cos(1081.72+⨯=-t x (SI) 1分波动（一）一、选择题CBDCD 二、填空题1．φλ+π-/2Lλk L ± ( k = 1，2，3，…) λ)12(21+±k L ( k = 0, 1，2，…)2．1cos x y A t u ωϕ⎡+⎤⎛⎫=++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦3. ]4/)/(cos[11π+-=u L t A y ω；uL L )(21+ω4. ]2)2(2cos[π-+-π=ux t uA y λ]2)2(2c o s [π+-π=t uA y P λ5．0.2cos m 22p y t ππ⎛⎫=-⎪⎝⎭三、计算题1. 解：反射波在x 点引起的振动相位为 π+π--+π-=+21)55(4x t t φωπ-π+π+=10214x t 3分反射波表达式为)10214cos(01.0π-π+π+=x t y (SI) 2分或 )214c o s (01.0π+π+=x t y (SI)2．解： λxu t A y -π=2c o s = -0.01 m 1分1.0,2d d ===t x ty v 0)2s i n (2=-ππ-=λλxut uA 2分22d d ty a =)2c o s ()2(2λλxut uA -ππ-= = 6.17³103m/s 22分3．解：用旋转矢量解此题，如图可得A为代表P 点振动的旋转矢量. 210)cos sin 3(21-⨯-=t t y P ωω210)]cos()21cos(3(21-⨯π++π-=t t ωω)3/4c o s (1012π+⨯=-t ω (SI)． 3分波的表达式为：]2/234c o s [1012λλω-π-π+⨯=-x t y )312c o s (1012π+π-⨯=-λωxt (SI) 2分4．解：从y －x 波形图中可知 40m,A λ==由振幅矢量图可知 ,2P Q πϕϕπ=-=)由20m/s u =可得 2s,rad/s T uλωπ==∴=0.2cos()m20.2cos()mP Q y t y t ππππ∴=-=+5．解：(1) 由y －x 曲线可知160m λ=。
大学物理试题集和答案
大学物理习题集上册大学物理教学部二00九年九月目录部分物理常量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 练习一质点运动的描述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2 练习二圆周运动相对运动┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 练习三牛顿运动定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5 练习四功和能┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6 练习五冲量和动量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8 练习六力矩转动惯量转动定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10 练习七转动定律（续）角动量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 练习八力学习题课┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13 练习九理想气体状态方程热力学第一定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 练习十等值过程绝热过程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16 练习十一循环过程热力学第二定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18 练习十二卡诺循环卡诺定理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20 练习十三物质的微观模型压强公式┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21 练习十四理想气体的内能分布律自由程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄23 练习十五热学习题课┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄24 练习十六谐振动┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄26 练习十七谐振动能量谐振动合成┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28练习十八波动方程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄29 练习十九波的能量波的干涉┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31 练习二十驻波多普勒效应┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33 练习二十一振动和波习题课┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄34 练习二十二光的相干性双缝干涉光程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36 练习二十三薄膜干涉劈尖牛顿环┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄38 练习二十四单缝衍射光栅衍射┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39 练习二十五光的偏振┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄41 练习二十六光学习题课┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄43部分物理常量万有引力常量G=6。
大学物理自测题3(含答案)
大学物理自测题 3一、选择题：(共30分)1．一火箭的固有长度为L，相对于地面作匀速直线运动的速率为v1，火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速率为v2的子弹．在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是()(A)Lv1＋v2. (B)L v2.(C)Lv2－v1. (D)Lv11－（v1/c）2.(c表示真空中的光速)2．宇宙飞船相对于地面以速率v作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光信号，经过Δt(飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为()(A)cΔt. (B)vΔt.(C)cΔt1－（v/c）2. (D)cΔt1－（v/c）2.(c表示真空中的光速)3．有一直尺固定在K′系中，它与Ox′轴的夹角θ′＝45°，如果K′系以速度u沿Ox方向相对于K系运动，K系中观察者测得该尺与Ox轴的夹角()(A)大于45°.(B)小于45°.(C)等于45°.(D)当K′系沿Ox正方向运动时大于45°，而当K′系沿Ox负方向运动时小于45°.4．(1)对某观察者来说，发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件，对于相对该惯性系作匀速直线运动的其他惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生？(2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，它们在其他惯性系中是否同时发生？关于上述两个问题的正确答案是()(A)(1)同时，(2)不同时. (B)(1)不同时，(2)同时．(C)(1)同时，(2)同时. (D)(1)不同时，(2)不同时．5．根据相对论力学，动能为1/4 MeV的电子，其运动速度约等于()(A)0.1c. (B)0.5c.(C)0.75c. (D)0.85c.(c表示真空中的光速，电子静能m0c2＝0.5 MeV)6．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的？()(1)一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速．(2)质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．(3)在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的．(4)惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些．(A)(1)，(3)，(4). (B)(1)，(2)，(4)．(C)(1)，(2)，(3). (D)(2)，(3)，(4)．7．一宇宙飞船相对地球以0.8c (c 表示真空中的光速)的速度飞行．一光脉冲从船尾传到船头，飞船上的观察者测得飞船长为90 m ，地球上的观察者测得光脉冲从船尾发出和到达船头两个事件的空间间隔为( )(A)90 m. (B)54 m.(C)270 m. (D)150 m.8．一个电子运动速率v ＝0.99c ，它的动能是(电子的静止能量为0.51 MeV)( )(A)3.5 MeV. (B)4.0 MeV .(C)3.1 MeV . (D)2.5 MeV .9．某核电站年发电量为100亿千瓦时，它等于36×1015 J 的能量，如果这是由核材料的全部静止能转化产生的，则需要消耗的核材料的质量为( )(A)0.4 kg. (B)0.8 kg.(C)12×107 kg. (D)(1/12)×107 kg.10．在参考系S 中，有两个静止质量都是m 0的粒子A 和B ，分别以速度v 沿同一直线相向运动，相碰后合在一起成为一个粒子，则其静止质量M 0的值为( )(A)2m 0. (B)2m 01－（v /c ）2. (C)m 021－（v /c ）2. (D) 2m 01－(v/c)2. (c 表示真空中的光速)二、填空题：(共30分)1．以速度v 相对地球作匀速直线运动的恒星所发射的光子，其相对于地球的速度大小为________．2．已知惯性系S ′相对于惯性系S 系以0.5c 的匀速率沿x 轴的负方向运动，若从S ′系的坐标原点O ′沿x 轴正方向发出一光波，则S 系中测得此光波的波速率为________．3．π＋介子是不稳定的粒子，在它自己的参考系中测得平均寿命是2.6×10－8s ，如果它相对实验室以0.8c (c 为真空中的光速)的速度运动，那么实验室坐标系中测得的π＋介子的寿命是________s.4．两个惯性系中的观察者O 和O′以0.6c (c 表示真空中的光速)的相对速度互相接近．如果O 测得两者的初始距离是20 m ，则O′测得两者经过时间Δt ＝________s 后相遇．5．(1)在速率v ＝________情况下粒子的动量等于非相对论动量的两倍；(2)在速率v ＝________情况下粒子的动能等于它的静止能量．6．设电子静止质量为m 0，将一个电子从静止加速到速率为0.6c (c 为真空中的光速)，需做功________．7．观察者甲以4c /5的速度(c 为真空中的光速)相对于静止的观察者乙运动，若甲携带一长度为l ，截面积为S ，质量为m 的棒，这根棒安放在运动方向上，则(1)甲测得此棒的密度为________；(2)乙测得此棒的密度为________．8．一电子以0.99c 的速率运动(电子静止质量9.11×10－31 kg)，则电子的总能量是________J ，电子的经典力学的动能与相对论动能之比是________．三、计算题：(共35分)1．观测者甲和乙分别静止于两个惯性参考系K 和K ′中，甲测得在同一地点发生的两个事件的时间间隔为4 s ，而乙测得这两个事件的时间间隔为5 s ，求：(1)K ′相对于K 的运动速度；(2)乙测得这两个事件发生的地点的距离．2．一艘宇宙飞船的船身固有长度为L0＝90 m，相对于地面以v＝0.8c(c为真空中的光速)的匀速度在一观测站的上空飞过．(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？题3.3.1图3．观察者甲和乙分别静止于两个惯性系K和K′(K′系相对于K系作平行于x轴的匀速运动)中，甲测得在x轴上两点发生的两个事件的空间间隔和时间间隔分别为500 m和2×10－7 s，而乙测得这两个事件是同时发生的．问：K′系相对于K系以多大速率运动？4．如题3.3.1图所示，一发射台向东西两侧距离均为L0的两个接收站E与W发射信号．今有一飞机以匀速v沿发射台与两接收站的连线由西向东飞行，试问在飞机上测得两接收站接收到发射台同一信号的时间间隔是多少？5．某一宇宙射线中的介子的动能E k＝7M0c2，其中M0是介子的静止质量．试求在实验室中观察到它的寿命是它的固有寿命的多少倍．6．要使电子的速度从v1＝1.2×108 m/s增加到v2＝2.4×108 m/s，必须对它做多少功？(电子静止质量m0＝9.11×10－31 kg)7．观察者甲以0.8c的速度(c为真空中光速)相对于静止的观察者乙运动，若甲携带一质量为1 kg的物体，则(1)甲测得此物体的总能量为多少？(2)乙测得此物体的总能量为多少？四、回答问题：(共5分)对于下列一些物理量：位移、质量、时间、速度、动能，试问：(1)其中哪些物理量在经典物理和相对论中有不同的表达式？(2)哪些是经典物理中的不变量(即相对于伽利略变换不变)?(3)哪些是相对论中的不变量(即相对于洛伦兹变换不变)?答案：一、选择题1. (B)以火箭为参照系，不考虑火箭相对地面的速度，则故选2. (A)以飞船为参照系，不考虑飞船相对地面的速度，则故选3.(A)由洛伦兹变换：，；已知＞，，得到＞，得＞故选4.(A)由洛伦兹变换：，，，知，⑵同，同，不变，则同⑵同，不同，不变，则不同故选5. (C)，相对论动能为得故选6. (B)⑴⑵⑷正确，⑶中，不同，则不同故选7. (C)故选8. (C)相对论力学中的动能故选9. (A)静止能量为，已知，，得故选10.(D)碰撞前后动量守恒：，由此得碰后合成粒子的速度,得又碰撞前后中总能量守恒：，得故选二．填空题1.解：光速不变原理2.解：光速不变原理3.解：设实验室为系，介子为系，平均寿命为原时，4.解：由公式，已知，，代入得5.；解：⑴相对论动量公式：，得⑵相对论动能公式：；相对论动能公式：时，且，得出6.解：由功能关系得，需做功为，，得7.；解：⑴棒相对于甲是静止的。
大学物理试卷三答案
大学物理试卷三答案 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020大学物理2试卷三答案一、选择题（共12分）1．（本题3分）(A)2．（本题3分）(A)3．（本题3分）(C)4．（本题3分）(D)二、填空题（共20分）5.（本题4分）氩、氦6．（本题3分）x =1×10-2 cos(2t + π/6) m7．（本题4分）2 m45 Hz8．（本题3分）)/(2cos 12.2c x t H z +π-=ν (SI)9．（本题3分）11310．本题3分） 3三、 计算题（共68分）11．（本题10分）解：氦气为单原子分子理想气体，3=i(1) 等体过程，V ＝常量，W =0据 Q ＝∆E +W 可知 )(12T T C M M E Q V mol-=∆=＝623 J(2) 定压过程，p = 常量， )(12T T C M M Q p mol -==×103 J ∆E 与(1) 相同．W = Q - ∆E ＝417 J(3) Q =0，∆E 与(1) 同W = -∆E=-623 J (负号表示外界作功)12．（本题10分）解：(1) 1s 10/-==m k ω63.0/2=π=ωT s(2) A = 15 cm ，在 t = 0时，x 0 = 7.5 cm ，v 0 < 0由 2020)/(ωv +=x A得 3.12020-=--=x A ωv m/s π=-=-31)/(tg 001x ωφv 或 4π/3 ∵ x 0 > 0 ，∴ π=31φ (3) )3110cos(10152π+⨯=-t x (SI) 13．（本题12分）解：(1) 比较t = 0 时刻波形图与t = 2 s 时刻波形图，可知此波向左传播．在t = 0时刻，O 处质点 φcos 0A =， φωsin 00A -=<v ，故 π-=21φ 又t = 2 s ，O 处质点位移为 )214cos(2/π-π=νA A 所以 π-π=π-21441ν， ν = 1/16 Hz ω = π/8s -1 振动表式为 )218/cos(0π-π=t A y (SI) (2) 波速 u = 20 2 m10 m 1cos[()] (SI) 8102ππx y A t =+-∆1.22 mm ∆∆λ21n e 2215λ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-4mm rad 1051000.11000.5/sin 34711---⨯=⨯⨯==≈a λθθ得mm10m 01.01000.500.12/230==⨯⨯⨯==-a f x λ∆L θ2 θ1C x 2 x 1∆x f()a a f x x x //2121λλ-≈-=∆ 5.00 mmmm 510212101=⨯==x x ∆∆ϕλsin k -4 cm ()λϕ3sin ='+b a λϕ='sin a -4 cm ()λϕk b a =+sin λϕk a '=sin ....)因此 k =3，6，9，........缺级． 又因为k max =(a ＋b ) / λ=4, 所以实际呈现k=0，±1，±2级明纹．(k=±4在π / 2处看不到．)。
大学物理考试题及答案
大学物理考试题及答案一、选择题1. 下列关于力的描述，正确的是（）。
A. 力是物体间的相互作用，具有大小和方向。
B. 力的作用是相互的，作用力和反作用力大小相等，方向相反。
C. 力的作用效果与力的作用点有关。
D. 以上选项均正确。
答案：D2. 物体做匀速直线运动时，下列说法正确的是（）。
A. 物体的速度不变。
B. 物体的加速度为零。
C. 物体所受合力为零。
D. 以上选项均正确。
答案：D3. 关于功的定义，下列说法正确的是（）。
A. 功是力和力的方向的乘积。
B. 功是力和力的方向的点积。
C. 功等于力的大小乘以物体在力的方向上的位移。
D. 功是力对物体所做的功。
答案：C4. 根据牛顿第二定律，下列说法正确的是（）。
A. 物体的加速度与作用力成正比。
B. 物体的加速度与物体的质量成反比。
C. 加速度的方向与作用力的方向相同。
D. 以上选项均正确。
答案：D5. 波长为λ的光波在介质中的波速为v，那么在真空中该光波的波速为（）。
A. vB. λ/vC. 3×10^8 m/sD. 2×10^8 m/s答案：C二、填空题1. 物体在水平面上受到的摩擦力与物体对水平面的压力成正比，比例系数为_________。
答案：摩擦系数2. 一个质量为2kg的物体，受到一个10N的水平力作用，加速度为_________。
答案：5 m/s^23. 一个电路中，电阻R1为10Ω，电阻R2为20Ω，当它们串联时，总电阻为_________。
答案：30Ω4. 一束光从空气射入水中，如果水的折射率为1.33，那么光线的传播方向将_________。
答案：改变5. 一个半径为R的圆形线圈，通以电流I，放在均匀磁场中，线圈所受的磁力矩大小为_________。
答案：μ = I * (πR^2)三、计算题1. 一个质量为0.5kg的物体，受到一个斜向上的力F，大小为20N，与水平方向成30度角，求物体的加速度。
解：首先分解力F为水平分量和垂直分量。
大学物理综合练习(三)参考答案
=
V22 a2
V12
V2 V1
= V1 V2
< 1，即温度降低。
6．（１） a → b 等温膨胀过程吸热， b → c 等容过程放热。
（２） Vc
= V2 ， Tc
=
T1
V1 V2
γ
−1
（３）η = 1 − Q2
= 1 − Qbc
= 1−
M M mol
CV (T1 − TC )
=1−
1
⋅
1
−
V1 V2
γ −1
Q1
Qab
M M mol
RT1
ln V2 V1
γ −1
ln V2 V1
7．致冷系数 W卡
=
Q2 A
=
T2 T1 − T2
=
273 − 5 22
=
268 22
= 12.2
∴Q2 = AW卡 = 1000 ×12.18 = 1.22 ×10 4 J （从室外吸收的热量） 传给室内的热量 Q1 = Q2 + A = (1.22 + 0.1) ×10 4 = 1.32 ×104 J 8．对 ABO 过程，外界做功 A1 = Q1 = −30 J ； 对 ODC 过程，对外做功 A2 = Q2 = 70 J ； Q Q1 = QBO + QOA ， Q2 = QOD + QCO ∴ Q1 + Q2 = QBD + QCA ， QBD = Q1 + Q2 − QCA = 140 J 9． 0° C 水至100° C 水：设想该过程为一个可逆的等压过程
=
i 2
(
p
2V2
−
大学物理作业三答案定稿版
大学物理作业三答案精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】班级___ ___学号____ ____姓名____ _____成绩______________一、填空题1. 一旋转齿轮的角加速度=4at 3-3bt 2 ，式中a 、b 均为恒量，若齿轮具有初角速度为0，则任意时刻ｔ的角速度 ，转过的角度为 .2. 质量为m ，半径为R 的均质圆盘，平放在水平桌面上，它与桌面的滑动摩擦系数为，试问圆盘绕中心轴转动所受摩擦力矩为 。
3. 一长为L 质量为m 的均质细杆，两端附着质量分别为m 1和m 2的小球，且m 1>m 2 ，两小球直径d 1 、d 2都远小于L ，此杆可绕通过中心并垂直于细杆的轴在竖直平面内转动，则它对该轴的转动惯量为 ， 若将它由水平位置自静止释放，则它在开始时刻的角加速度为多大： 。
4. 质量为m ，半径为r 的均质圆盘，绕通过其中心且与盘垂直的固定轴以角速度匀速转动，则对其转轴来说，它的动量为____________，角动量为__________.三、计算题：1. 固定在一起的两个同轴均匀圆柱体可绕其光滑的水平对称轴OO ’转动，设大小圆柱的半径分别为R 和r ，质量分别为M 和m ，绕在两柱体上的细绳分别与物体m 1和物体m 2 相连，m 1和m 2则挂在圆柱体的两侧，如图所示，设R =0.20m ，r =0.10m ，m =4kg ，M =10kg ，m 1=m 2=2kg ，求柱体转动时的角加速度及两侧绳中的张力.O ’O解：设1a ,2a 和β分别为1m ,2m 和柱体的加速度及角加速度，方向如图(如图b)．题2-26(a)图 题2-26(b)图(1) 1m ,2m 和柱体的运动方程如下：2222a m g m T =- ①1111a m T g m =- ②12T R T r I α''-= ③式中 112221,,,T T T T a r a R αα''==== 而 222121mr MR I +=由上式求得(2)由①式 22220.10 6.1329.820.8T m r m g α=+=⨯⨯+⨯=N由②式11129.820.2. 6.1317.1T m g m R α=-=⨯-⨯⨯=N2. 计算题3-13图所示系统中物体的加速度．设滑轮为质量均匀分布的圆柱体，其质量为M ，半径为r ，在绳与轮缘的摩擦力作用下旋转，忽略桌面与物体间的摩擦，设1m ＝50kg ，2m ＝200 kg,M ＝15 kg, r ＝0.1 m解: 分别以1m ,2m 滑轮为研究对象，受力图如图(b)所示．对1m ,2m 运用牛顿定律，有a m T g m 222=- ①a m T 11= ②对滑轮运用转动定律，有α)21(212Mr r T r T =- ③又， αr a = ④联立以上4个方程，得 2212s m 6.721520058.92002-⋅=++⨯=++=M m m g m a题3-13(a)图 题3-13(b)图3. 如图质量为M ，长为L 的均匀直杆可绕O 轴在竖直平面内无摩擦地转动，开始时杆处于自由下垂位置，一质量为m 的弹性小球水平飞来与杆下端发生完全弹性碰撞，若M >3m ，且碰撞后，杆上摆的最大角度为=30，则求：(A)小球的初速度v 0，(B)碰撞过程中杆给小球的冲量. （教材）解: (1)设小球的初速度为0v ，棒经小球碰撞后得到的初角速度为ω，而小球的速度变为mv MOLv ，按题意，小球和棒作弹性碰撞，所以碰撞时遵从角动量守恒定律和机械能守恒定律，可列式：mvl I l mv +=ω0 ①2220212121mv I mv +=ω ② 上两式中231Ml I =，碰撞过程极为短暂，可认为棒没有显着的角位移；碰撞后，棒从竖直位置上摆到最大角度o 30=θ，按机械能守恒定律可列式：)30cos 1(2212︒-=lMg I ω ③ 由③式得 2121)231(3)30cos 1(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒-=lg I Mgl ω由①式 mlI v v ω-=0 ④ 由②式 mI v v 2202ω-= ⑤所以 22001)(2ωωmv ml I v -=-求得glmM m m M l ml I l v +-=+=+=31232(6)311(2)1(220ωω(2)相碰时小球受到的冲量为 ⎰-=∆=0d mv mv mv t F由①式求得 ωωMl l I mv mv t F 31d 0-=-=-=⎰gl M 6)32(6--=负号说明所受冲量的方向与初速度方向相反．。
大学物理考试试题及答案3套
大学物理考试试题及答案3套2011 年12 月考试大学物理第一次作业一、判断题(本大题共30 分，共10 小题，每小题3 分) 1. 物体运动的速度越大，它具有的功也越大( ) 2. 物体处于一定的高度，就具有一定的重力势能( ) 3. 若刚体所受到的合外力为零，则刚体对定轴的角动量守恒( ) 4. 一物体的加速度恒定，而其速度方向不断改变( ) 5. 不可逆过程一定找不到另一过程使系统和外界同时复原( ) 6. 气体的温度表示每个分子的冷热程度( ) 7. 弹性势能和重力势能的零势点均可任意选择( ) 8. 气体的温度是分子平均动能的量度( ) 9. a 变化但质点作直线运动是可能的( ) 10. 在封闭容器中有一定量的理想气体，若气体各部分压强相等，分子数密度也相同，则该气体处于平衡态( )二、填空题(本大题共40 分，共8 小题，每小题5 分) 1. 质量为M 的车以速度v 沿光滑水平地面直线前进，车上的人将一质量为m 的物体相对于车以速度u 竖直上抛，则此时车的速度为______ 2. 温度27 ℃时，1mol 氢气具有的平动动能为______ ，转动动能为______ 3. 一质点沿x 轴运动，速度与位置的关系为v=kx，其中k 为一正常量，则质点在任意x 处的加速度为______ 4. 一圆运动质点的轨迹半径R=1.24，质点的角加速度α =2t，若t=0 时质点角速度为=0.32，t=1 时质点的角速度为______ 、切向加速度为______ 何法向加速度为______ 5. 一质点运动的速度与路程关系为v=4+3s ，则切向加速度与路程的关系为______ 6. 一星球可看作绕轴转动的匀质球体，若在一个演化过程中它的半径缩小为原来的一半，它的自转周期为原来的______ 倍，它赤道上一点的速率是原来的______ 倍7. 有氦气、氢气和水蒸气混合处于平衡态，若氦分子的平均动能为0.03eV，则氢分子的平均动能为______ eV，水分子的平均平动动能为______ eV，平均转动动能为______ eV 8. 一质点沿半径为R 的圆周运动，角速度，其中k 为一正常量。
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—填空题(共32分)1．(本题3分)(0282)如果一个箱子与货车底板之间的静摩擦系数为μ，当这货车爬一与水平方向成θ角的平缓山坡时，要不使箱子在车底板上滑动，车的最大加速度a max=____________.2．(本题3分)(0404)地球的质量为m，太阳的质量为M地心与日心的距离为R，引力常量为G，则地球绕太阳作圆周运动的轨道角动量为L=___________.3。
(本题3分)(4273)一定量H2气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高1K，其内能增加41.6J，则该H2气的质量为___________(普适气体常量R=8.31J·mol-1·k-1)4.(本题3分）（0238）处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B，将从外界吸收热量416 J，若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡态C，将从外界吸收热量582J，所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中气体对外界所作的功为______________________.5.(本题4分)(4109)一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J．若此种气体为单原子分子气体，则该过程中需吸热__________J；若为双原子分子气体，则需吸热_____________J.6．(本题3分)(0260)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__________________ ________的过程是不可逆的，而克劳修斯表述指出了__________________________的过程是不可逆的．7．(本题3分)(1237)两个电容器1和2，串联以后接上电动势恒定的电源充电．在电源保持联接的情况下，若把电介质充入电容器2中，则电容器1上的电势差________________；电容器1极板上的电荷_______________________(填增大、减小、不变)8．(本题3分)(2521)一线圈中通过的电流I随时间t变化的曲线如图所示．试定性画出自感电动势єL随时间变化的曲线．(以I的正向作为є的正向)9．(本题3分)(3032)已知两个简谐振动的振动曲线如图所示．两简谐振动的最大速率之比为_____________10．(本题4分)(0461)波长为600nm 的单色平行光，垂直入射到缝宽为a=0.60mm 的单缝上，缝 后有一焦距f '=60cm 的透镜，在透镜焦平面上观察衍射图样．则：中央明纹的宽度为 _________，两个第三级暗纹之间的距离为_________．(1nm=10—9m)二计算题(共63分)11。
(本题l0分)(0080)某弹簧不遵守胡克定律．设施力F ，相应伸长为x ，力与伸长的关系为 F=52.8x+38.4x 2(SI)求：(1)将弹簧从伸长x 1=0.50 m 拉伸到伸长x 2=1.00 m 时，外力所需做的功.(2)将弹簧横放在水平光滑桌面上，一端固定，另一端系一个质量为2.17kg 的物体，然后将弹簧拉伸到一定伸长x 2=1.00 m ，再将物体由静止释放，求 当弹簧回到x 1=0.50 m 时，物体的速率．(3)此弹簧的弹力是保守力吗?12．(本题8分)(0ll5)有一半径为R 的圆形平板平放在水平桌面上，平板与水平桌面的摩擦系数为 μ，若平板绕通过其中心且垂直板面的固定轴以角速度ω0开始旋转，它将在旋转几圈后停止? (已知圆形平板的转动惯量J=21mR 2，其中m 为圆形平板的质量)13．(本题l0分)(0389) 实验表明，在靠近地面处有相当强的电场，电场强度垂直于地面向下，大 小约为100N ／C ；在离地面1.5km 高的地方，E 也是垂直于地面向下的，大小约 为25N ／C ．(1)假设地面上各处E 都是垂直于地面向下，试计算从地面到此高度大气中 电荷的平均体密度； ·(2)假设地表面内电场强度为零，且地球表面处的电场强度完全是由均匀分 布在地表面的电荷产生，求地面上的电荷面密度．(已知：真空介电常量ε0=8.85 X10-12C 2·N -1·m -2)14．(本题10分)(0313)如图所示，电阻为R 、质量为m 、宽为l 的矩形导电回路．从所画的静止位置开始受恒力的作用．在虚线右方空间内有磁感强度为B 且垂直于图面的均匀磁场．忽略回路自感．求在回路左边未进入磁场前，作为时间函数的速度表示式．15．(本题5分)(2408)一面积为S 的单匝平面线圈，以恒定角速度ω在磁感强度=B 0sinωt 的均匀外磁场中转动，转轴与线圈共面且与B 垂直(为沿z 轴的单位矢量)．设t=0 时线圈的正法向与同方向，求线圈中的感应电动势．16．(本题l0分)(3146)如图为一平面简谐波在t=0时刻的波形图，已知波速u=20m ／s ．试画出P 处质点与Q 处质点的振动曲线,然后写出相应的振动方程．17．(本题10分)(3182)在双缝干涉实验中，波长λ=550nm 的单色平行光垂直入射到缝间距a=2X 10-4m 的双缝上，屏到双缝的距离D=2m ．求：(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2)用一厚度为e=6.6X10-5m 、折射率为n=1.58的玻璃片覆盖一缝后，零 级明纹将移到原来的第几级明纹处?(1nm=10-9m)三、 回答问题(共5分)18．(本题5分)(1354)在一个带有正电荷的大导体球附近一点P 处，放置一个电荷为+q 的点电荷， 测得点电荷受力为F ；若考虑到电荷q 不是足够小时，由E=F ／q 得出的值比原 来P 点的场强值大还是小?若大导体球上带负电荷，情况又如何?一填空题（共32分）1．（本题 3分）（0282） g )s i n c o s (θθμ- 3分2．（本题 3分）（0404）G M R m 3分3．（本题 3分）（4273） kg 3100.4-⨯ 3分4．（本题 3分）（0238）J 166 3分5．（本题 4分）（4109）500 2分 700 2分6．（本题 3分）（0260）功变热 2分 热传导 2分7．（本题 3分）（1237） 增大 1分 增大 2分8．（本题 3分）（2521）答案见图 3分9．（本题 3分）（3032）1:13分10．（本题4分）（0461）1.2 mm 2分3.6 mm 2分二 计算题（共63分）11．（本题10分）（0080）解：（1）外力做的功⎰⋅=xd F Wdx x x x x )4.388.52(212⎰+= 3分 J 31= 1分（2）设弹力为'F W Fdx d F mv x x x x =-=⋅=⎰⎰1212'221 3分m Wv 2=s m /34.5= 1分（3）此力为保守力，因为其功的值仅与弹簧的始末态有关 2分12．（本题8分）（0115）解：在r 处的宽度为dr 的环带面积上摩擦力矩为 rdr r R mg dM ⋅⋅=ππμ22 3分总摩擦力矩 mgR dM M R μ320==⎰ 1分故平板角加速度 J M /=β 1分 设停止前转数为n ，则转角 n πθ2=由J Mn /4220πβθω== 2分 可得 g R M J n πμωπω16/342020== 1分13．（本题10分）（0389）解：（1）设电荷的平均体密度为ρ，取圆柱形高斯面如图（1）（侧面垂直底面，底面S ∆平行地面）上下底面处的场强分别为1E 和2E ，则通过高斯面的电场强度通量为： S E E S E S E dS ∆-=∆-∆=⋅⎰⎰)(1212 2分高斯面S 包围的电荷ρS h q i∆=∑ 1分 由高斯定理012/)(ερS h S E E ∆=∆- 1分∴ 313120/1043.4)(1m C E E h -⨯=-=ερ 2分（2） 设地面面电荷密度为σ。
由于电荷只分布在地表面，所以电力线终止于地面，取高斯面如图（2）1分理 ∑⎰⎰=⋅i q d 01ε由高斯定S S E ∆=∆-σε011分∴ 3100/109.8m C E -⨯-=-=εσ 2分14．（本题10分）（0313）解：当线圈右边进入均匀磁场后，产生感生电流，因而受到一磁力'F ，方向向左。
v l B R dt dx l B R IBl F 2222)/1(/)/1('=== 4分 由 a m F = 得：dt mdv F F /'=- 2分 ⎰⎰=-=-dtv Rm l B m F dv dtmdv v R l B F )]/([//)/(2222C t Rm l B Rm v l B m F +-=-2222)ln(当t=0,v=0. 则 )/'ln(m F C = 2分所以 t Rm l B m F Rm v l B m F 2222ln )ln(-=--可得： ),1(22bt e l B FR v --=其中 )/(22Rm l B b = 2分15．（本题 5分）（2408）解： t t S B t BS ωωωcos sin cos 0==Φ 2分 )2cos()cos sin (/0220t S B t t S B dt d ωωωωω=+-=Φ)2cos(0t S B i ωωε-= 3分16．（本题 10分）（3146）解：（1）波的周期 s s u T 2)20/40(/===λ 2分P 处Q 处质点振动周期与波的周期相等，故P 处质点的振动曲线如图（a ） 振动方程为： 2分)21cos(20.0ππ-=t y p (SI) 2分（2）Q 处质点的振动曲线如图（b ），振动方程为 2分)cos(20.0ππ+=t y Q （SI ）或)cos(20.0ππ-=t y Q （SI ） 2分17．（本题10分）（3182）解：（1） a D x /20λ=∆ 2分 =0.11 m 2分（2）覆盖云玻璃后，零级明纹应满足21)1(r r e n =+- 2分设不盖玻璃片时，此点为第k 级明纹，则应有λk r r =-12 2分所以 λk e n =-)1(796.6/)1(≈=-=λe n k零级明纹移到原第7级明纹处 2分三 回答问题（共5分）18．（本题 5分）（1354）答：如果电荷q 不是足够小，它将影响大导体球上的电荷分布。
原先大导体球上电荷在球面上均匀分布，放置q 后，大导体球上的正电荷远离P 点，如图（a ）。
因而F/q 是重新分布后的场强值，它比原来场强值要小。
3分如果大导体球上带负电荷，情况正好相反。
负电荷靠近P 点。