大学物理习题及综合练习答案详解
大学物理课后习题答案(上下册全)武汉大学出版社 习题3详解
3-1 有一半径为R 的水平圆转台，可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动，转动惯量为J ，开始时转台以匀角速度ω0转动，此时有一质量为m 的人站在转台中心，随后人沿半径向外跑去，当人到达转台边缘时，转台的角速度为 [ ] A.2ωmR J J + B. 02)(ωR m J J+ C.02ωmR JD. 0ω 答案：A3-2 如题3-2图所示，圆盘绕O 轴转动。
若同时射来两颗质量相同,速度大小相同,方向相反并在一直线上运动的子弹,子弹射入圆盘后均留在盘内,则子弹射入后圆盘的角速度ω将：[ ]A. 增大.B. 不变.C. 减小.D. 无法判断. 题3-2 图 答案： C3-3 芭蕾舞演员可绕过脚尖的铅直轴旋转,当她伸长两手时的转动惯量为J 0，角速度为ω0,当她突然收臂使转动惯量减小为J 0 / 2时,其角速度应为：[ ] A. 2ω0 . B. ω0 . C. 4ω0 . D. ω 0/2. 答案：A3-4 如题3-4图所示，一个小物体，位于光滑的水平桌面上，与一绳的一端相连结，绳的另一端穿过桌面中心的小孔O . 该物体原以角速度ω 在半径为R 的圆周上绕O 旋转，今将绳从小孔缓慢往下拉．则物体：[ ]A. 动量不变，动能改变； 题3-4图B. 角动量不变，动量不变；C. 角动量改变，动量改变；D. 角动量不变，动能、动量都改变。
答案：D3-5 在XOY 平面内的三个质点,质量分别为m 1 = 1kg, m 2 = 2kg,和 m 3 = 3kg,位置坐标(以米为单位)分别为m 1 (－3,－2)、m 2 (－2,1)和m 3 (1,2),则这三个质点构成的质点组对Z 轴的转动惯量J z = .答案： 38kg ·m 23-6 如题3-6图所示，一匀质木球固结在一细棒下端，且可绕水平光滑固定轴O 转动，今有一子弹沿着与水平面成一角度的方向击中木球并嵌于其中，则在此击中过程中，木球、子弹、细棒系统对o 轴的 守恒。
大学物理下习题册答案详解
解 ： a 30cm ,d 0.6m m , b=2.2m
D =a+b 2.5m ,
x 2.25m m
x D dx 5400 A
d
D
第 4级 明 纹 至 中 心 距 离 满 足 ：
dx 4 x 4 D 9.00m m
D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
d
练习34 光的干涉（2)
1.在双缝装置中，用一折射率为n的薄云母片覆盖其中
光的程亮差度2 分，, 2别则. 5为 有 , ：3 .5
，比较 P、Q、R 三点
（1）P点最亮、Q点次之、R点最暗；
注意。单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的 内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思
20D 想 的 精 髓 ， 否 则 容 易 造 成 观 者 的 阅 读 压 力 ， 适 得 其 反 。 正 如 我 们 都 希 望 改 变 世 界 ， 希 望 给 别 人 带 去 光 明 ， 但 更 多
x 20x＝ 0.11m 时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容 a 到 达 这 个 限 度 时 ， 或 许 已 经 不 纯 粹 作 用 于 演 示 ， 极 大 可 能 运 用 于 阅 读 领 域 ； 无 论 是 传 播 观 点 、 知 识 分 享 还 是 汇 报
n 1 题 目 中 k=-7
所 以 ： e 7 n 1
答案为：（1）
2.迈克耳逊干涉仪可用来测量单色光的波长，当干涉仪
的动镜M2移动d距离时，测得某单色光的干涉条纹移 动N条，则该单色光的波长为：（ ）
成都大学_大学物理(2)综合练习题及参考答案1(振动波光近代)
．一质点同时参与了两 个同方向的简谐振动， 它们的振动 9 0.05 cos(t １ )( SI )，x2 0.05 cos(t )( SI )， 方程分别为 x1 4 12 其合成运动的运动方程 为x __________ __________ ____ ．
8
解法三： 旋转矢量法
由旋转矢量图知, A1 A2 ,
A A1 A2 0.05 2 (m)
2 2
0
4
4
2
合振动方程x A cos(t 0 ) 即x 0.05 2 cos(t )( SI ) 2
光学
一、选择题
1．在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明纹．若将缝S 2盖住， 并在S1S 2连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面M，如图所示， 则此时（ ）．
2 2 3 C. x2 A cos(t ) D. x2 A cos(t ) 2
由题意作两简谐振动的旋转矢量图如下 解：
要写出质点2的振动方程， 应先求出其初相 2
2 ( )
2
x2 A cos(t 2 ) A cos[t ( )] A cos(t ) 2 2 (选B)
t ， 解： 由图可知， 2s时 x 0
2 2 v A A 6 3 (cm s 1 ) T 4
答案： 3cm.s 0；
1
7
．一弹簧振子系统具有 1.0 J的振动能量、 0.10 m的振幅和
×1的最大速率，则弹簧的 劲度系数为 _____ ，振子的振动 1.0 m s 频率为 _______ ． 1 2 E 2 1.0 解： E kA2 , 得k 2 由 200( N .m 1 ), 2 A 0.12
大学物理习题及综合练习答案详解
库仑定律 7-1 把总电荷电量为Q 的同一种电荷分成两部分，一部分均匀分布在地球上，另一部分均匀分布在月球上，使它们之间的库仑力正好抵消万有引力，已知地球的质量M ＝ 5.98l024kg ，月球的质量m =7.34l022kg 。
（1）求 Q 的最小值；（2）如果电荷分配与质量成正比，求Q 的值。
解：（1）设Q 分成q 1、q 2两部分，根据题意有 2221r MmG r q q k=，其中041πε=k即 2221q k q GMm q q Q +=+=。
求极值，令0'=Q ，得 0122=-kq GMmC 1069.5132⨯==∴k GMm q ，C 1069.51321⨯==k q GMm q ，C 1014.11421⨯=+=q q Q （2）21q m q M =Θ，k GMm q q =21 kGMm m q mq Mq ==∴2122 解得C 1032.61222⨯==kGm q ， C 1015.51421⨯==m Mq q ，C 1021.51421⨯=+=∴q q Q 7-2 三个电量为 –q 的点电荷各放在边长为 l 的等边三角形的三个顶点上，电荷Q （Q ＞0）放在三角形的重心上。
为使每个负电荷受力为零，Q 值应为多大？解：Q 到顶点的距离为 l r 33=，Q 与-q 的相互吸引力为 20141rqQ F πε=， 两个-q 间的相互排斥力为 220241l q F πε=据题意有 10230cos 2F F =，即 2022041300cos 412rqQl q πεπε=⨯，解得：q Q 33= 电场强度7-3 如图7-3所示，有一长l 的带电细杆。
（1）电荷均匀分布，线密度为+，则杆上距原点x 处的线元d x 对P 点的点电荷q 0 的电场力为何？q 0受的总电场力为何？（2）若电荷线密度=kx ，k 为正常数，求P 点的电场强度。
解：（1）线元d x 所带电量为x q d d λ=，它对q 0的电场力为200200)(d 41)(d 41d x a l x q x a l q q F -+=-+=λπεπεq 0受的总电场力 )(4)(d 4000200a l a l q x a l xq F l+=-+=⎰πελπελ00>q 时，其方向水平向右；00<q 时，其方向水平向左q 0 图7-3a λ lP x q-q-q-ll rQ rr（2）在x 处取线元d x ，其上的电量x kx x q d d d ==λ，它在P 点的电场强度为2020)(d 41)(d 41d x a l xkx x a l q E P -+=-+=πεπε)ln (4)(d 40020al aa l k x a l x x kE lP ++=-+=∴⎰πεπε 方向沿x 轴正向。
大学物理试题讲解及答案
大学物理试题讲解及答案一、选择题1. 光的波长为λ，频率为f，光速为c，下列关系式正确的是（）。
A. λf = cB. λf = 2cC. λf = c/2D. λf = c^2答案：A2. 一个物体在水平面上做匀加速直线运动，已知加速度a=2m/s²，初速度v₀=3m/s，那么2秒后的速度v₂为（）。
A. 7m/sB. 9m/sC. 11m/sD. 13m/s答案：B二、填空题3. 根据牛顿第二定律，物体的加速度a与作用力F和物体质量m的关系是a=______。
答案：F/m4. 一个物体从静止开始下落，忽略空气阻力，其下落过程中的加速度为______。
答案：g（重力加速度）三、计算题5. 一个质量为m的物体，从高度h处自由下落，求物体落地时的速度v。
解：由能量守恒定律可知，物体的势能转化为动能，即：mgh = 1/2 * mv²解得：v = √(2gh)答案：v = √(2gh)6. 一列火车以速度v₀进入一个隧道，隧道长度为L，火车长度为l，求火车完全通过隧道所需的时间t。
解：火车完全通过隧道时，其尾部刚好离开隧道口，此时火车行驶的距离为L+l。
由速度公式v = s/t，得：t = (L+l)/v₀答案：t = (L+l)/v₀四、简答题7. 简述牛顿第三定律的内容。
答案：牛顿第三定律指出，对于两个相互作用的物体，它们之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反。
8. 什么是电磁感应现象？答案：电磁感应现象是指当导体在磁场中运动，或者磁场发生变化时，导体中会产生感应电动势的现象。
五、论述题9. 论述相对论中时间膨胀的概念。
答案：时间膨胀是相对论中的一个重要概念，指的是当一个物体以接近光速的速度运动时，相对于静止观察者的时间会变慢。
这种现象表明，时间并不是绝对的，而是相对的，取决于观察者的运动状态。
10. 试述量子力学与经典力学的主要区别。
答案：量子力学与经典力学的主要区别在于它们描述的物理现象的尺度不同。
大学物理学专业《大学物理(一)》综合练习试题A卷 附答案
姓名班级学号 ………密……….…………封…………………线…………………内……..………………不……………………. 准…………………答…. …………题…考试须知：123 一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）1、如图所示，一静止的均匀细棒，长为、质量为，可绕通过棒的端点且垂直于棒长的光滑固定轴在水平面内转动，转动惯量为。
一质量为、速率为的子弹在水平面内沿与棒垂直的方向射出并穿出棒的自由端，设穿过棒后子弹的速率为，则此时棒的角速度应为______。
2、一个力F 作用在质量为 1.0 kg 的质点上，使之沿x 轴运动．已知在此力作用下质点的运动学方程为(SI)．在0到 4 s 的时间间隔内， (1) 力F 的冲量大小I=__________________． (2) 力F 对质点所作的功W =________________。
3、从统计的意义来解释, 不可逆过程实质上是一个________________的转变过程, 一切实际过程都向着________________ 的方向进行。
4、图示曲线为处于同一温度T 时氦（原子量4）、氖（原子量20）和氩（原子量40）三种气体分子的速率分布曲线。
其中曲线（a ）是________气分子的速率分布曲线；曲线（c ）是________气分子的速率分布曲线。
5、一圆锥摆摆长为I 、摆锤质量为m ，在水平面上作匀速圆周运动，摆线与铅直线夹角，则： (1) 摆线的张力T ＝_____________________； (2) 摆锤的速率v ＝_____________________。
6、两个同振动方向、同频率、振幅均为A 的简谐振动合成后振幅仍为A ，则两简谐振动的相位差为_______ 。
7、一质点的加速度和位移的关系为且，则速度的最大值为_______________ 。
8、质点p 在一直线上运动，其坐标x 与时间t 有如下关系：(A 为常数) (1) 任意时刻ｔ，质点的加速度a =_______； (2) 质点速度为零的时刻t =__________．9、一平面余弦波沿Ox 轴正方向传播，波动表达式为，则x = -处质点的振动方程是_____；若以x =处为新的坐标轴原点，且此坐标轴指向与波的传播方向相反，则对此新的坐标轴，该波的波动表达式是_________________________。
大学物理试题讲解及答案
大学物理试题讲解及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 3×10^5 km/sB. 3×10^8 m/sC. 3×10^9 km/sD. 3×10^11 m/s答案：B2. 根据牛顿第二定律，力和加速度的方向（）。
A. 总是相同B. 总是相反C. 有时相同，有时相反D. 无关答案：A3. 一个物体的质量为2kg，受到的力为10N，那么它的加速度是（）。
A. 5 m/s^2B. 10 m/s^2C. 20 m/s^2D. 无法确定答案：A4. 一个点电荷在电场中从静止开始运动，其电势能将（）。
A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少答案：B5. 根据热力学第一定律，一个系统在绝热过程中（）。
A. 内能增加B. 内能减少C. 内能不变D. 无法确定答案：D6. 光的折射定律表明，入射角和折射角的关系是（）。
A. 入射角大，折射角小B. 入射角小，折射角大C. 入射角和折射角成正比D. 入射角和折射角成反比答案：C7. 一个物体在自由下落过程中，其动能和重力势能的关系是（）。
A. 动能增加，重力势能减少B. 动能减少，重力势能增加C. 动能和重力势能之和保持不变D. 动能和重力势能之和增加答案：C8. 根据麦克斯韦方程组，电磁波的传播速度是（）。
A. 光速的一半B. 光速C. 超过光速D. 低于光速答案：B9. 在理想气体定律中，气体的压强与体积成（）。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 先正比后反比答案：B10. 根据欧姆定律，电阻两端的电压与通过电阻的电流之间的关系是（）。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 先正比后反比答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 牛顿第三定律指出，作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在_________上。
答案：不同物体2. 在国际单位制中，力的单位是_________。
大学物理综合练习答案
擦不计，物体与台面间摩擦系数为，试计算台面对物体的摩擦力
的功以及物体的初速V0 。
L
V0
解:当物体滑至前端到达
x时摩擦力可表示为
f
滑道
m
xg
i
L
mg i
x (0 x L)
( x L)
L
台面
S
则全过程摩擦力的功为：
Af
f dl
L
0
m L
xg dx
S
mg dx
L
mg(S
L) 2
2.质量m=1Kg的物体，在坐标原点处从静止出发在水平面内沿X轴
运动，其所受合力方向与运动方向相同，合力大小为F=3+2x(SI)，
那么物体在开始运动的3m内，合力所做功W=
其速率V=
6m/s
。
a F /m 3 2x
a dV / dt V dV / dx
18J
F
dr;且 03x(3=32mx)时i d，x i
移到相应的b、c、d 各点，设移动过程中电场力所做功分别为A1、
A2、A3，则三者的大小关系是： A1 A2 A3 。a
A q0U AB ，球面为-Q的一个等势面
5.在一个不带电的导体球壳内，先放进一电量为
Q
o
b c
d
填空题4
+q的点电荷，点电荷不与球壳内壁接触，然后使该球壳与地接触一
下，再将点电荷+q取走，此时球壳的电量为 -q ，电场分布的范
m l
x1g
T1
m l
x1a
(T1
T2 )R
J
(1 MR2 2
m R R2 )
l
a
S
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（1）圆柱导体轴线的磁场由半径为r的无限长圆柱体中电流产生
，
（2）空心部分轴线上的磁场由半径为R的无限长圆柱体中电流产生
，
9-10如图9-10所示，两无穷大平行平面上都有均匀分布的面电流，面电流密度分别为 和 ，两电流密度方向平行。求：（1）两面之间的磁感应强度；（2）两面之外空间的磁感应强度。
解：（1）取半径为 、宽为 的圆环面元，所带电量
产生的电流
的部分产生的磁场
方向水平向右
的部分产生的磁场
方向水平向左
由题意 即 ，
（2） 的磁距大小
部分 方向水平向右
部分 方向水平向左
方向水平向左
9-5氢原子处在正常态（基态）时，它的电子可看作是在半径为a＝0.53×10-8cm的轨道（称为玻尔轨道）上作匀速圆周运动，若电子在轨道中心处产生的磁感应强度大小为12.5T，求（1）电子运动的速度大小？（2）该系统的磁矩。（电子的电荷电量e＝1.6×10-19C）。
解： 圆环电流在圆心处的磁场
圆弧ABC在O处的磁场 方向垂直纸面向里
又直线电流的磁场 ， 直线AB在O处的磁场
方向垂直纸面向里
弧心O处的磁场
9-3两根长直导线沿半径方向引到铁环上A、B两点，并与很远的电源相连。如图9-3所示，求环中心的磁感应强度。
解：设铁环被A、B两点分成两圆弧的弧长分别为 、 ，电阻分别为 、 ，电流分别为 、 。
解：（1）任取一电流元 ，所受磁场力
大小 方向指向圆心
（2）由对称性可知，左半圆受力方向水平向右
（3）右半圆受力水平向左，大小与左半圆相同，所以整个圆形线圈受力为零。
9-13半径为R的平面圆形线圈中载有自流I，一载流I’的无限长直导线通过圆形线圈的圆心放置，并和圆形线圈共面（相互绝缘），如图9-13所示，则圆形线圈左半圆所受磁力如何？整个圆形线圈所受磁力又如何？
由图知 与 并联， 即
在O点的磁感应强度
方向垂直于纸面向外
在O点的磁感应强度
方向垂直于纸面向内
即 、 大小相等，方向相反。
9-4一半径为R的薄圆盘，其中半径为r的阴影部分均匀带正电，面电荷密度为+σ，其余部分均匀带负电，面电荷密度为-σ（见图9-4）。设此盘以角速度为ω绕其轴线匀速转动时，圆盘中心O处的磁感应强度为零，问R和r有什么关系？并求该系统的磁矩。
磁感应强度
9-1如图9-1所示，一条无穷长载流20 A的直导线在P点被折成1200的钝角，设d＝2cm，求P点的磁感应强度。
解：P点在OA延长线上，所以OA上的电流在P的磁感应强度为零。
作OB的垂线PQ， ，OB上电流在P点的磁感应强度大小
，方向垂直于纸面向外。
9-2半径为R的圆弧形导线与一直导线组成回路，回路中通有电流I，如图9-2所示，求弧心O点的磁感应强度（图中为已知量）。
解：（1）磁场分布为以环轴为圆心的一圈圈圆。取一 线为积分回路，方向与 相同。
由安培环路定律，环管内磁场满足
，得
环管外有 即
（2）在横截面上取一宽度为dr的长条面元，磁通量为
，
磁场对电流的作用（安培力）
9-12半径为R的平面圆形线圈中载有自流I，若线圈置于一个均匀磁场 中，均匀磁场方向与线圈平面垂直，如图9-12，则（1）线圈上单位长度的电流元所受磁场力为多少？（2）左半圆受力如何？（3）整个圆形线圈又如何？
解：无穷大板的磁感应强度大小 ，建立如图所示坐标系
（1）两板之间， ，
（2）在右板之外时， ， ，
在左板之外时， ， ，
9-11如图9-11所示，一均匀密绕的环形螺线管，匝数N，通有电流I，横截面为矩形，圆环内、外半径分别为R1和R2。求：（1）环形螺线管内外的磁场分布；（2）环形螺线管横截面的磁通量。
解：（1） 垂直穿过平面abcd
负号表示 线穿入该面
（2） 平行于平面befc，
（3）穿入平面abcd的磁力线数与穿出aefd平面的磁力线数相同
9-7两平行长直导线相距d＝40cm，每根导线载有等量同向电流I，如图9-7所示。求：（1）两导线所在平面内，与左导线相距x（x在两导线之间）的一点P处的磁感应强度。(2)若I＝20A，通过图中斜线所示面积的磁通量（r1＝r3＝10cm，l＝25cm)。
解：（1）如图在左半圆上任取一电流元 ，受力大小
由对称性可知，左半圆受磁场力方向水平向左
（2）右半圆受磁力方向水平向左，且与 相等，
9-14一无限长薄金属板，宽为a，通有电流I1，其旁有一矩形线圈ABCD，通有电流I2，线圈与金属板共面，如图9-14所示。求：（1）I1在AB和CD处产生的磁感应强度；（2）薄金属板对AB和CD边的作用力。
解：（1）作半径为r、圆心在轴线上的圆为积分回路，由安培环路旋法则
： ， ，方向与I满足右手螺旋法则
（2）取面元
9-9在半径为R的无限长圆柱形导体内部挖去一半径为r的无限长圆柱体，两柱体的轴线平行，相距为d，如图9-9所示。该导体中通有电流I，且I均匀分布在横截面上。求：（1）圆柱导体轴线上的磁感应强度；（2）空心部分轴线上的磁感应强度。
解：（1）作匀速圆周运动的电子，形成电流的电流强度为
I在轨道中心处产生的磁感应强度
（2）
磁通量
9-6已知一均匀磁场的磁感应强度B＝2T，方向沿x轴正方向，如图9-6所示，已知ab＝cd＝40cm，bc＝ad＝ef＝30cm，be＝cf＝30cm。求：（1）通过图中abcd面的磁通量；（2）通过图中befc面的磁通量；(3)通过图中aefd面的磁通量。
解：建立如图所示坐标系
（1）在金属板上x处取一宽为dx的面长条，其中电流
dI在AB处的磁感应强度大小
方向垂直纸面向下
金属板上所有面长条在AB处产生的磁场方向相同
解：建立如图所示的坐标系
（1）左导线在P点的磁感应强度 ，方向垂直纸面向下
右导线在P点的磁感应强度 ，方向垂直纸面向下
，方向垂直纸面向下
（2）在x处取宽为dx的面元dS=ldx设方向垂直纸面向下，其上磁通量
安培环路定律
9-8如图9-8所示的导体圆管，、外半径分别为a和b，导体内载有电流I，设电流I均匀分布在导体圆管的横截面上，求：（1）磁感应强度的分布；（2）通过每米导体圆管S平面内（阴影部分）的磁感应通量。