2015级大学物理上分作业一 (2)
大学物理上学习指导作业参考答案分解
第一章 质点运动学课 后 作 业1、一质点沿x 轴运动，其加速度a 与位置坐标x 的关系为] a ＝2＋6 x 2 (SI)如果质点在原点处的速度为零，试求其在任意位置处的速度．解：设质点在x 处的速度为v ，62d d d d d d 2x txx t a +=⋅==v v 2分 ()x x xd 62d 020⎰⎰+=v v v2分() 2 213 x x +=v 1分2、一质点沿x 轴运动，其加速度为a = 4t (SI)，已知t = 0时，质点位于x 0=10 m 处，初速度v 0 = 0．试求其位置和时间的关系式．解： =a d v /d t 4=t ， d v 4=t d t⎰⎰=vv 0d 4d tt tv 2=t 2 3分v d =x /d t 2=t 2 t tx tx x d 2d 02⎰⎰=x 2= t 3 /3+x 0 (SI) 2分3、一质点沿半径为R 的圆周运动．质点所经过的弧长与时间的关系为221ct bt S += 其中b 、c 是大于零的常量，求从0=t 开始到切向加速度与法向加速度大小相等时所经历的时间．解： ct b t S +==d /d v 1分c t a t ==d /d v 1分 ()R ct b a n /2+= 1分根据题意： a t = a n 1分即 ()R ct b c /2+=解得 cbc R t -= 1分4、如图所示，质点P 在水平面内沿一半径为R =2 m 的圆轨道转动．转动的角速度ω与时间t 的函数关系为2kt =ω (k 为常量)．已知s t 2=时，质点P 的速度值为32 m/s ．试求1=t s 时，质点P 的速度与加速度的大小．解：根据已知条件确定常量k()222/rad 4//s Rt t k ===v ω 1分24t =ω, 24Rt R ==ωvs t 1=时， v = 4Rt 2 = 8 m/s 1分 2s /168/m Rt dt d a t ===v 1分22s /32/m R a n ==v 1分()8.352/122=+=nt a a a m/s 2 1分5、一敞顶电梯以恒定速率v =10 m/s 上升．当电梯离地面h =10 m 时，一小孩竖直向上抛出一球．球相对于电梯初速率200=v m/s ．试问： (1) 从地面算起，球能达到的最大高度为多大？ (2) 抛出后经过多长时间再回到电梯上？解：(1) 球相对地面的初速度=+='v v v 030 m/s 1分抛出后上升高度 9.4522='=gh v m/s 1分离地面高度 H = (45.9+10) m =55.9 m 1分 (2) 球回到电梯上时电梯上升高度＝球上升高度2021)(gt t t -+=v v v 1分08.420==gt vs 1分6、在离水面高h 米的岸上，有人用绳子拉船靠岸，船在离岸S 处，如图所示．当人以0υ(m ·1-s )的速率收绳时，试求船运动的速度和加速度的大小．解： 设人到船之间绳的长度为l ，此时绳与水面成θ角，由图可知222s h l +=将上式对时间t 求导，得tss t l l d d 2d d 2=题1-4图根据速度的定义，并注意到l ,s 是随t 减少的，∴ t sv v t l v d d ,d d 0-==-=船绳即 θcos d d d d 00v v s l t l s l t s v ==-=-=船 或 sv s h s lv v 02/1220)(+==船 将船v 再对t 求导，即得船的加速度320222022002)(d d d d d d sv h s v s l s v slv s v v s t sl t l st v a =+-=+-=-==船船第二章 运动与力课 后 作 业1、 一人在平地上拉一个质量为M 的木箱匀速前进，如图. 木箱与地面间的摩擦系数μ＝0.6.设此人前进时，肩上绳的支撑点距地面高度为h ＝1.5 m ，不计箱高，问绳长l 为多长时最省力?解：设绳子与水平方向的夹角为θ，则l h /sin =θ． 木箱受力如图所示，匀速前进时, 拉力为F , 有F cos θ－f ＝0 2分F sin θ＋N －Mg ＝0 f ＝μN得 θμθμs i n c o s +=MgF 2分令 0)s i n (c o s )c o s s i n (d d 2=++--=θμθθμθμθMg F ∴ 6.0tg ==μθ，637530'''︒=θ 2分且 0d d 22>θF ∴ l ＝h / sin θ＝2.92 m 时，最省力．2、一质量为60 kg 的人，站在质量为30 kg 的底板上，用绳和滑轮连接如图．设滑轮、绳的质量及轴处的摩擦可以忽略不计，绳子不可伸长．欲使人和底板能以1 m/s 2的加速度上升，人对绳子的拉力T 2多大？人对底板的压力多大? (取g ＝10 m/s 2)解：人受力如图(1) 图2分 a m g m N T 112=-+ 1分N底板受力如图(2) 图2分 a m g m N T T 2221=-'-+ 2分212T T = 1分 N N ='由以上四式可解得 a m m g m g m T )(421212+=--∴ 5.2474/))((212=++=a g m m T N 1分5.412)(21=-+=='T a g m N N N 1分3、一条轻绳跨过一轻滑轮(滑轮与轴间摩擦可忽略)，在绳的一端挂一质量为m 1的物体，在另一侧有一质量为m 2的环，求当环相对于绳以恒定的加速度a 2沿绳向下滑动时，物体和环相对地面的加速度各是多少？环与绳间的摩擦力多大？解：因绳子质量不计，所以环受到的摩擦力在数值上等于绳子张力T ．设m 2相对地面的加速度为2a '，取向上为正；m 1相对地面的加速度为a 1(即绳子的加速度)，取向下为正． 1分111a m T g m =- 2分222a m g m T '=- 2分 212a a a -=' 2分 解得 2122211)(m m a m g m m a ++-= 1分21212)2(m m m m a g T +-= 1分2121212)(m m a m g m m a +--=' 1分4、一条质量分布均匀的绳子，质量为M 、长度为L ，一端拴在竖直转轴OO ′上，并以恒定角速度ω在水平面上旋转．设转动过程中绳子始终伸直不打弯，且忽略重力，求距转轴为r 处绳中的张力T ( r )．解：取距转轴为r 处，长为d r 的小段绳子，其质量为 ( M /L ) d r ． (取元，画元的受力图) 2分由于绳子作圆周运动，所以小段绳子有径向加速度，由牛顿定律得： T ( r )-T ( r + d r ) = ( M / L ) d r r ω2令 T ( r )－T (r + d r ) = - d T ( r )得 d T =－( M ω2 / L ) r d r 4分 由于绳子的末端是自由端 T (L ) = 01分有r r L M T Lrr T d )/(d 2)(⎰⎰-=ω∴ )2/()()(222L r L M r T -=ω 3分O第三章 动量与角动量课 后 作 业1、如图，用传送带A 输送煤粉，料斗口在A 上方高h ＝0.5 m 处，煤粉自料斗口自由落在A 上．设料斗口连续卸煤的流量为q m ＝40 kg/s ，A 以v ＝2.0 m/s 的水平速度匀速向右移动．求装煤的过程中，煤粉对A 的作用力的大小和方向．（不计相对传送带静止的煤粉质重）解：煤粉自料斗口下落，接触传送带前具有竖直向下的速度gh 20=v 1分设煤粉与A 相互作用的∆t 时间内，落于传送带上的煤粉质量为t q m m ∆=∆ 1分设A 对煤粉的平均作用力为f，由动量定理写分量式：0-∆=∆v m t f x 1分)(00v m t f y ∆--=∆ 1分将 t q m m ∆=∆代入得 v m x q f =， 0v m y q f =∴14922=+=y x f f f N 2分f与x 轴正向夹角为α = arctg (f x / f y ) = 57.4° 1分由牛顿第三定律煤粉对A 的作用力f ′= f = 149 N ，方向与图中f相反．2分2、质量为1 kg 的物体，它与水平桌面间的摩擦系数μ = 0.2 ．现对物体施以F = 10t (SI)的力，（t 表示时刻），力的方向保持一定，如图所示．如t = 0时物体静止，则t = 3 s 时它的速度大小v 为多少?解：由题给条件可知物体与桌面间的正压力mg F N +︒=30sin 1分物体要有加速度必须 N F μ≥︒30cos 2分 即 mg t μμ≥-)3(5， 0s 256.0t t =≥ 1分物体开始运动后，所受冲量为 ⎰-︒=tt t N F I 0d )30cos (μ)(96.1)(83.30202t t t t ---=t = 3 s, I = 28.8 N s 2分 则此时物体的动量的大小为 I m =v速度的大小为 8.28==mIv m/s 2分3、一炮弹发射后在其运行轨道上的最高点h ＝19.6 m 处炸裂成质量相等的两块．其中一块在爆炸后1秒钟落到爆炸点正下方的地面上．设此处与发射点的距离S 1＝1000 m ，问另一块落地点与发射地点间的距离是多少？（空气阻力不计，g ＝9.8 m/s 2） 解：因第一块爆炸后落在其正下方的地面上，说明它的速度方向是沿竖直方向的．利用 2t g t h '+'=211v ， 式中t '为第一块在爆炸后落到地面的时间． 可解得v 1＝14.7 m/s ，竖直向下．取y 轴正向向上, 有v 1y ＝－14.7 m/s 2分 设炮弹到最高点时(v y ＝0)，经历的时间为t ，则有S 1 = v x t ① h=221gt ② 由①、②得 t =2 s , v x =500 m/s 2分 以2v表示爆炸后第二块的速度，则爆炸时的动量守恒关系如图所示．x v v m m x =221③0==+y y m m m v v v 1y 22121 ④解出 v 2x =2v x =1000 m/s ， v 2y =-v 1y =14.7 m/s 3分 再由斜抛公式 x 2= S 1 +v 2x t 2 ⑤y 2=h +v 2y t 2-22gt 21 ⑥落地时 y 2 =0，可得 t 2 =4 s , t 2＝－1 s （舍去） 故 x 2＝5000 ｍ 3分Mmv4、质量为M ＝1.5 kg 的物体，用一根长为l ＝1.25 m 的细绳悬挂在天花板上．今有一质量为m ＝10 g 的子弹以v 0＝500 m/s 的水平速度射穿物体，刚穿出物体时子弹的速度大小v ＝30 m/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) 因穿透时间极短，故可认为物体未离开平衡位置．因此,作用于子弹、物体系统上的外力均在竖直方向，故系统在水平方向动量守恒．令子弹穿出时物体的水平速度为v '有 m v 0 = m v +M v 'v ' = m (v 0 - v )/M =3.13 m/s 2分 T =Mg+M v 2/l =26.5 N 2分(2) s N 7.40⋅-=-=∆v v m m t f (设0v方向为正方向) 2分负号表示冲量方向与0v方向相反． 2分第四章 功和能课 后 作 业1、一质量为m 的质点在Oxy 平面上运动，其位置矢量为j t b i t a rωωsin cos +=(SI) 式中a 、b 、ω是正值常量，且a ＞b ． (1)求质点在A 点(a ，0)时和B 点(0，b )时的动能；(2)求质点所受的合外力F 以及当质点从A 点运动到B 点的过程中F的分力x F 和y F分别作的功．解：(1)位矢 j t b i t a rωωs i n c o s += (SI)可写为 t a x ωc o s= ， t b y ωs i n = t a t x x ωωs i n d d -==v ， t b ty ωωc o s d dy -==v 在A 点(a ，0) ，1cos =t ω，0sin =t ωE KA =2222212121ωmb m m y x=+v v 2分 在B 点(0，b ) ，0cos =t ω，1sin =t ωE KB =2222212121ωma m m y x=+v v 2分(2) j ma i ma F y x +==j t mb i t ma ωωωωsin cos 22-- 2分由A →B ⎰⎰-==02d c o s d a a x x x t a m x F W ωω=⎰=-022221d a ma x x m ωω 2分⎰⎰-==b b y y t b m y F W 020dy sin d ωω=⎰-=-b mb y y m 022221d ωω 2分2、劲度系数为k 的轻弹簧，一端固定，另一端与桌面上的质量为m 的小球B 相连接．用外力推动小球，将弹簧压缩一段距离L 后放开．假定小球所受的滑动摩擦力大小为F 且恒定不变，滑动摩擦系数与静摩擦系数可视为相等．试求L 必须满足什么条件时，才能使小球在放开后就开始运动，而且一旦停止下来就一直保持静止状态．解：取弹簧的自然长度处为坐标原点O ，建立如图所示的坐标系．在t =0时，静止于x ＝－L 的小球开始运动的条件是kL ＞F ① 2分小球运动到x 处静止的条件，由功能原理得222121)(kL kx x L F -=+- ② 2分由② 解出 kFL x 2-=使小球继续保持静止的条件为 F k FL k x k ≤-=2 ③ 2分所求L 应同时满足①、③式，故其范围为 k F <L kF3≤ 2分3、一链条总长为l ，质量为m ，放在桌面上，并使其部分下垂，下垂一段的长度为a ．设链条与桌面之间的滑动摩擦系数为μ．令链条由静止开始运动，则 (1)到链条刚离开桌面的过程中，摩擦力对链条作了多少功？al -a(2)链条刚离开桌面时的速率是多少？解：(1)建立如图坐标.某一时刻桌面上全链条长为y ,则摩擦力大小为g lymf μ= 1分 摩擦力的功 ⎰⎰--==00d d a l a l f y gy lmy f W μ 2分=022a l y l mg -μ =2)(2a l lmg--μ 2分 (2)以链条为对象，应用质点的动能定理 ∑W ＝2022121v v m m-其中 ∑W = W P ＋W f ，v 0 = 0 1分W P =⎰la x P d =la l mg x x l mg la 2)(d 22-=⎰ 2分由上问知 la l mg W f 2)(2--=μ所以222221)(22)(v m a l l mg l a l mg =---μ得 []21222)()(a l a l lg ---=μv 2分4、一物体与斜面间的摩擦系数μ = 0.20，斜面固定，倾角α = 45°．现给予物体以初速率v 0 = 10 m/s ，使它沿斜面向上滑，如图所示．求： 物体能够上升的最大高度h ；该物体达到最高点后，沿斜面返回到原出发点时的速率v ．解：(1)根据功能原理，有 m g h m fs -=2021v 2分 ααμαμsin cos sin mgh Nh fs ==mgh m mgh -==2021ctg v αμ 2分 )c t g 1(220αμ+=g h v =4.5 m 2分(2)根据功能原理有 fs m mgh =-221v 1分αμc t g 212m g h m g hm -=v 1分 []21)c t g 1(2αμ-=gh v =8.16 m/s 2分第五章刚体的转动课后作业1、一轻绳跨过两个质量均为m、半径均为r的均匀圆盘状定滑轮，绳的两端分别挂着质量为m和2m的重物，如图所示．绳与滑轮间无相对滑动，滑轮轴光滑．两个定滑轮的转动惯量均为221mr．将由两个定滑轮以及质量为m和2m 的重物组成的系统从静止释放，求两滑轮之间绳内的张力．解：受力分析如图所示．2分2mg－T1＝2ma1分T2－mg＝ma1分T1 r－T r＝β221mr1分T r－T2 r＝β221mr1分a＝rβ2分解上述5个联立方程得：T＝11mg / 82分2、一轻绳绕过一定滑轮，滑轮轴光滑，滑轮的半径为R,质量为M / 4，均匀分布在其边缘上．绳子的A端有一质量为M的人抓住了绳端，而在绳的另一端B系了一质量为21M的重物，如图．设人从静止开始相对于绳匀速向上爬时，绳与滑轮间无相对滑动，求B端重物上升的加速度？(已知滑轮对通过滑轮中心且垂直于轮面的轴的转动惯量J＝MR2 / 4 )解：受力分析如图所示．a设重物的对地加速度为a ，向上.则绳的A 端对地有加速度a 向下，人相对于绳虽为匀速向上，但相对于地其加速度仍为a 向下. 2分 根据牛顿第二定律可得：对人： Mg －T 2＝Ma ① 2分对重物： T 1－21Mg ＝21Ma ② 2分根据转动定律，对滑轮有(T 2－T 1)R ＝J β＝MR 2β / 4 ③ 2分因绳与滑轮无相对滑动， a ＝βR ④ 1分 ①、②、③、④四式联立解得 a ＝2g / 7 1分3、一质量为m 的物体悬于一条轻绳的一端，绳另一端绕在一轮轴的轴上，如图所示．轴水平且垂直于轮轴面，其半径为r ，整个装置架在光滑的固定轴承之上．当物体从静止释放后，在时间t 内下降了一段距离S ．试求整个轮轴的转动惯量(用m 、r 、t 和S 表示)．解：设绳子对物体(或绳子对轮轴)的拉力为T ，则根据牛顿运动定律和转动定律得：mg T ＝ma ① 2分 T r ＝J β ② 2分 由运动学关系有： a = r β ③ 2分 由①、②、③式解得： J ＝m ( g －a ) r 2 / a ④ 又根据已知条件 v 0＝0∴ S ＝221at ， a ＝2S / t 2 ⑤ 2分将⑤式代入④式得：J ＝mr 2(Sgt 22－1) 2分Am 1 ,l1v2俯视图4、有一质量为m 1、长为l 的均匀细棒，静止平放在滑动摩擦系数为μ的水平桌面上，它可绕通过其端点O 且与桌面垂直的固定光滑轴转动．另有一水平运动的质量为m 2的小滑块，从侧面垂直于棒与棒的另一端A 相碰撞，设碰撞时间极短．已知小滑块在碰撞前后的速度分别为1v 和2v，如图所示．求碰撞后从细棒开始转动到停止转动的过程所需的时间.(已知棒绕O 点的转动惯量2131l m J =)解：对棒和滑块系统，在碰撞过程中，由于碰撞时间极短，所以棒所受的摩擦力 矩<<滑块的冲力矩．故可认为合外力矩为零，因而系统的角动量守恒，即1分m 2v 1l ＝－m 2v 2l ＋ω2131l m ① 3分碰后棒在转动过程中所受的摩擦力矩为gl m x x l m g M l f 10121d μμ-=⋅-=⎰ ② 2分由角动量定理 ω210310l m dt M tf -=⎰ ③ 2分由①、②和③解得 gm m t 12122μv v += 2分第六章 狭义相对论基础课 后 作 业1、一体积为V 0，质量为m 0的立方体沿其一棱的方向相对于观察者A 以速度v 运动．求：观察者A 测得其密度是多少？解：设立方体的长、宽、高分别以x 0，y 0，z 0表示，观察者A 测得立方体的长、宽、高分别为 221cx x v -=，0y y =，0z z =． 相应体积为 2201c V xyz V v -== 3分观察者Ａ测得立方体的质量 2201cm m v -=故相应密度为 V m /=ρ22022011/cV c m v v --=)1(2200c V m v -= 2分2、在O 参考系中，有一个静止的正方形，其面积为 100 cm 2．观测者O ＇以 0.8c 的匀速度沿正方形的对角线运动．求O ＇所测得的该图形的面积．解：令O 系中测得正方形边长为a ，沿对角线取x 轴正方向(如图)，则边长在坐标轴上投影的大小为a a x 221=，a a y 221=面积可表示为： x y a a S ⋅=2 2分在以速度v 相对于O 系沿x 正方向运动的O ＇系中2)/(1c a a x x v -=' =0.6×a 221 a a a y y 221==' 在O ＇系中测得的图形为菱形，其面积亦可表示为606.022=='⋅'='a a a S x y cm 2 3分x3、一艘宇宙飞船的船身固有长度为L 0 =90 m ，相对于地面以=v 0.8 c (c 为真空中光速)的匀速度在地面观测站的上空飞过．(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？解：(1) 观测站测得飞船船身的长度为 =-=20)/(1c L L v 54 m则 ∆t 1 = L /v =2.25×10-7 s 3分 (2) 宇航员测得飞船船身的长度为L 0，则 ∆t 2 = L 0/v =3.75×10-7 s 2分4、半人马星座α星是距离太阳系最近的恒星，它距离地球S = 4.3×1016 m ．设有一宇宙飞船自地球飞到半人马星座α星，若宇宙飞船相对于地球的速度为v = 0.999 c ，按地球上的时钟计算要用多少年时间？如以飞船上的时钟计算，所需时间又为多少年？解：以地球上的时钟计算： 5.4≈=∆vSt 年 2分以飞船上的时钟计算： ≈-='∆∆221ct t v 0.20 年 3分5、在惯性系S 中，有两事件发生于同一地点，且第二事件比第一事件晚发生∆t =2s ；而在另一惯性系S ＇中，观测第二事件比第一事件晚发生∆t '=3s ．那么在S ＇系中发生两事件的地点之间的距离是多少？解：令S ＇系与S 系的相对速度为v ，有2)/(1c tt v -='∆∆， 22)/(1)/(c t t v -='∆∆则 2/12))/(1(t t c '-⋅=∆∆v ( = 2.24×108 m ·s -1 ) 4分 那么，在S ＇系中测得两事件之间距离为： 2/122)(t t c t x ∆∆∆∆-'='⋅='v = 6.72×108 m 4分6、要使电子的速度从v 1 =1.2×108 m/s 增加到v 2 =2.4×108 m/s 必须对它作多少功？ (电子静止质量m e ＝9.11×10-31 kg)解：根据功能原理，要作的功 W = ∆E根据相对论能量公式 ∆E = m 2c 2- m 1c 22分根据相对论质量公式 2/12202])/(1/[c m m v -=2/12101])/(1/[c m m v -= 1分∴ )1111(22122220cc c m W v v ---=＝4.72×10-14 J ＝2.95×105 eV 2分第七章 振动课 后 作 业1、一个轻弹簧在60 N 的拉力作用下可伸长30 cm ．现将一物体悬挂在弹簧的下端并在它上面放一小物体，它们的总质量为 4 kg ．待其静止后再把物体向下拉10 cm ，然后释放．问：(1) 此小物体是停在振动物体上面还是离开它？(2) 如果使放在振动物体上的小物体与振动物体分离，则振幅A 需满足何条件？二者在何位置开始分离？解：(1) 小物体受力如图．设小物体随振动物体的加速度为a ，按牛顿第二定律有（取向下为正） ma N mg =- 1分)(a g m N -=当N = 0，即a = g 时，小物体开始脱离振动物体，已知 1分A = 10 cm ，N/m 3.060=k 有 50/==m k ω rad ·s -1 2分 系统最大加速度为 52max ==A a ω m ·s -2 1分 此值小于g ，故小物体不会离开． 1分(2) 如使a > g ，小物体能脱离振动物体，开始分离的位置由N = 0求得 x a g 2ω-== 2分 6.19/2-=-=ωg x cm 1分 即在平衡位置上方19.6 cm 处开始分离，由g A a >=2max ω，可得2/ωg A >=19.6 cm ． 1分 2、一质点在x 轴上作简谐振动，选取该质点向右运动通过A 点时作为计时起点( t = 0 )，经过2秒后质点第一次经过B 点，再经过2秒后质点第二次经过B 点，若已知该质点在A 、B 两点具有相同的速率，且AB = 10 cm 求：(1) 质点的振动方程；(2) 质点在A 点处的速率．解： 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-==t x v m/s 1分3、一质量为m 的质点在力F = -π2x 的作用下沿x 轴运动．求其运动的周期．解：将F = -π2x 与F = -kx 比较，知质点作简谐振动，k = π2． 3分 又 m m k π==ω 4分 m T 22=π=ω3分4、一物体同时参与两个同方向的简谐振动： )212c o s (04.01π+π=t x (SI), )2cos(03.02π+π=t x (SI)求此物体的振动方程．解：设合成运动（简谐振动）的振动方程为 )c o s(φω+=t A x 则 )c o s (2122122212φφ-++=A A A A A ① 2分 以 A 1 = 4 cm ，A 2 = 3 cm ，π=π-π=-212112φφ代入①式，得5cm 3422=+=A cm 3分 又 22112211c o s c o s s i n s i n a r c t g φφφφφA A A A ++= ②≈127°≈2.22 rad 3分 ∴ )22.22cos(05.0+π=t x (SI) 2分5、在竖直悬挂的轻弹簧下端系一质量为 100 g 的物体，当物体处于平衡状态时，再对物体加一拉力使弹簧伸长，然后从静止状态将物体释放．已知物体在32 s 内完成48次振动，振幅为5 cm ．(1) 上述的外加拉力是多大？(2) 当物体在平衡位置以下1 cm 处时，此振动系统的动能和势能各是多少？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 0 2分 由题意，t = 0时v 0 = 0；x = x则 0202)/(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-⨯==v m E K J 2分2222)/4(2121x T m kx E p π== = 4.44×10-4 J 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 kA E 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6、如图，有一水平弹簧振子，弹簧的劲度系数k = 24 N/m ，重物的质量m = 6 kg ，重物静止在平衡位置上．设以一水平恒力F = 10 N 向左作用于物体（不计摩擦），使之由平衡位置向左运动了0.05 m 时撤去力F ．当重物运动到左方最远位置时开始计时，求物体的运动方程．解：设物体的运动方程为 )c o s (φω+=t A x ．恒外力所做的功即为弹簧振子的能量： F ×0.05 = 0.5 J ． 2分 当物体运动到左方最远位置时，弹簧的最大弹性势能为0.5 J ，即：5.0212=kA J ， ∴ A = 0.204 m ． 2分A 即振幅． 4/2==m k ω (rad/s)2ω = 2 rad/s ． 2分 按题目所述时刻计时，初相为φ = π．∴ 物体运动方程为 2分)2c o s (204.0π+=t x (SI)． 2分第八章 波动课 后 作 业1、一平面简谐波沿x 轴正向传播，波的振幅A = 10 cm ，波的角频率ω = 7π rad/s.当t = 1.0 s 时，x = 10 cm 处的a 质点正通过其平衡位置向y 轴负方向运动，而x = 20 cm 处的b 质点正通过y = 5.0 cm 点向y 轴正方向运动．设该波波长λ >10 cm ，求该平面波的表达式．解：设平面简谐波的波长为λ，坐标原点处质点振动初相为φ，则该列平面简谐波的表达式可写成 )/27c o s(1.0φλ+π-π=x t y (SI) 2分 t = 1 s 时 0])/1.0(27c o s [1.0=+π-π=φλy因此时a 质点向y 轴负方向运动，故π=+π-π21)/1.0(27φλ ① 2分而此时，b 质点正通过y = 0.05 m 处向y 轴正方向运动，应有05.0])/2.0(27cos[1.0=+π-π=φλy且 π-=+π-π31)/2.0(27φλ ② 2分由①、②两式联立得 λ = 0.24 m 1分 3/17π-=φ 1分 ∴ 该平面简谐波的表达式为]31712.07cos[1.0π-π-π=x t y (SI) 2分 或 ]3112.07cos[1.0π+π-π=x t y (SI)(m) -2、图示一平面简谐波在t = 0 时刻的波形图，求 (1) 该波的波动表达式； (2) P 处质点的振动方程．解：(1) O 处质点，t = 0 时0c o s 0==φA y ， 0sin 0>-=φωA v所以 π-=21φ 2分又 ==u T /λ (0.40/ 0.08) s= 5 s 2分故波动表达式为 ]2)4.05(2c o s [04.0π--π=x t y (SI) 4分 (2) P 处质点的振动方程为]2)4.02.05(2c o s [04.0π--π=t y P )234.0c o s (04.0π-π=t (SI) 2分3、沿x 轴负方向传播的平面简谐波在t = 2 s 时刻的波形曲线如图所示，设波速u = 0.5 m/s ． 求：原点O 的振动方程．解：由图，λ = 2 m ， 又 ∵u = 0.5 m/s ，∴ ν = 1 /4 Hz ， 3分T = 4 s ．题图中t = 2 s =T 21．t = 0时，波形比题图中的波形倒退λ21，见图． 2分此时O 点位移y 0 = 0（过平衡位置）且朝y 轴负方向运动，∴ π=21φ 2分∴ )2121c o s (5.0π+π=t y (SI) 3分4、一平面简谐波沿Ox 轴正方向传播，波的表达式为 )/(2cos λνx t A y -π=, 而另一平面简谐波沿Ox 轴负方向传播，波的表达式为 )/(2cos 2λνx t A y +π= 求：(1) x = λ /4 处介质质点的合振动方程； (2) x = λ /4 处介质质点的速度表达式．解：(1) x = λ /4处)212c o s (1π-π=t A y ν , )212cos(22π+π=t A y ν 2分 ∵ y 1，y 2反相 ∴ 合振动振幅 A A A A s =-=2 , 且合振动的初相φ 和y 2的初相一样为π21． 4分合振动方程 )212c o s (π+π=t A y ν 1分 (2) x = λ /4处质点的速度 )212s i n (2/d d π+ππ-== v t A t y νν)2c o s (2π+ππ=t A νν 3分5、设入射波的表达式为 )(2cos 1Ttx A y +π=λ，在x = 0处发生反射，反射点为一固定端．设反射时无能量损失，求(1) 反射波的表达式； (2) 合成的驻波的表达式； (3) 波腹和波节的位置．解：(1) 反射点是固定端，所以反射有相位突变π，且反射波振幅为A ，因此反 射波的表达式为 ])//(2c o s [2π+-π=T t x A y λ 3分 (2) 驻波的表达式是 21y y y +=)21/2c o s ()21/2c o s (2π-ππ+π=T t x A λ 3分 (3) 波腹位置： π=π+πn x 21/2λ, 2分λ)21(21-=n x , n = 1, 2, 3, 4,…波节位置： π+π=π+π2121/2n x λ 2分λn x 21= , n = 1, 2, 3, 4,…6、如图所示，一平面简谐波沿x 轴正方向传播，BC 为波密媒质的反射面．波由P 点反射，OP = 3λ /4，DP = λ /6．在t = 0时，O 处质点的合振动是经过平衡位置向负方向运动．求D 点处入射波与反射波的合振动方程．（设入射波和反射波的振幅皆为A ，频率为ν．）解：选O 点为坐标原点，设入射波表达式为 ])/(2c o s [1φλν+-π=x t A y 2分则反射波的表达式是 ])(2c o s[2ππ++-+-=φλνxOP OP t A y 2分合成波表达式（驻波）为 )2c o s ()/2c o s (2φνλ+ππ=t x A y 2分 在t = 0时，x = 0处的质点y 0 = 0， 0)/(0<∂∂t y ，故得 π=21φ 2分因此，D 点处的合成振动方程是)22c o s ()6/4/32c o s (2π+π-π=t A y νλλλt A νπ=2s i n 3 2分第九章 温度和气体动理论课 后 作 业1、黄绿光的波长是5000A (1A =10 -10 m)．理想气体在标准状态下，以黄绿光的波长为边长的立方体内有多少个分子?(玻尔兹曼常量k ＝1.38×10- 23J ·K -1)解：理想气体在标准状态下，分子数密度为n = p / (kT )＝2.69×1025 个/ m 3 3分 以5000A 为边长的立方体内应有分子数为N = nV ＝3.36×106个． 2分2、已知某理想气体分子的方均根速率为 400 m ·s -1．当其压强为1 atm 时，求气体的密度．解： 223131v v ρ==nm p∴ 90.1/32==v p ρ kg/m 3 5分3、一瓶氢气和一瓶氧气温度相同．若氢气分子的平均平动动能为 w = 6.21×10-21 J ．试求：(1) 氧气分子的平均平动动能和方均根速率． (2) 氧气的温度．(阿伏伽德罗常量N A ＝6.022×1023 mol -1，玻尔兹曼常量k ＝1.38×10-23 J ·K -1)解：(1) ∵ T 相等, ∴氧气分子平均平动动能＝氢气分子平均平动动能w＝6.21×10-21 J ．且 ()()483/22/12/12==m w vm/s 3分(2) ()k w T 3/2=＝300 K ． 2分4、某理想气体的定压摩尔热容为29.1 J ·mol -1·K -1．求它在温度为273 K 时分子平均转动动能． (玻尔兹曼常量k ＝1.38×10-23 J ·K -1 )解： R R iR i C P +=+=222， ∴ ()5122=⎪⎭⎫⎝⎛-=-=R C R R C i P P ， 2分可见是双原子分子，只有两个转动自由度.211077.32/2-⨯===kT kT r ε J 3分5、一超声波源发射超声波的功率为10 W ．假设它工作10 s ，并且全部波动能量都被1 mol 氧气吸收而用于增加其内能，则氧气的温度升高了多少？ (氧气分子视为刚性分子，普适气体常量R ＝8.31 J ·mol -1·K -1 )解： A = Pt = T iR v ∆21， 2分∴ ∆T = 2Pt /(v iR )＝4.81 K ． 3分6、1 kg 某种理想气体，分子平动动能总和是1.86×106 J ，已知每个分子的质量是3.34×10-27 kg ，试求气体的温度． （玻尔兹曼常量 k ＝1.38×10-23 J ·K -1）解： N = M / m ＝0.30×1027 个 1分 ==N E w K / 6.2×10-21 J 1分kwT 32== 300 K 3分第十章 热力学第一定律课 后 作 业1、一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、等压两过程回到状态A ． (1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量∆E 以及所吸收的热量Q ．(2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)．3) 5解：(1) A →B ： ))((211A B A B V V p p W -+==200 J ．ΔE 1=ν C V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 JQ =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分B →C ： W 2 =0ΔE 2 =ν C V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600 J ．Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600 J ． 2分 C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ．150)(23)(3-=-=-=∆C C A A C A V V p V p T T C E ν J ．Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J 3分 (2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ． Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J 2分2、1 mol 双原子分子理想气体从状态A (p 1,V 1)沿p -V 图所示直线变化到状态B (p 2,V 2)，试求： 气体的内能增量．气体对外界所作的功． 气体吸收的热量．此过程的摩尔热容．解：(1) )(25)(112212V p V p T T C E V -=-=∆ 2分(2) ))((211221V V p p W -+=， W 为梯形面积，根据相似三角形有p 1V 2= p 2V 1，则)(211122V p V p W -=． 3分 (3) Q =ΔE +W =3( p 2V 2－p 1V 1 )． 2分(4) 以上计算对于A →B 过程中任一微小状态变化均成立，故过程中ΔQ =3Δ(pV )．由状态方程得 Δ(pV ) =R ΔT ，故 ΔQ =3R ΔT ，摩尔热容 C =ΔQ /ΔT =3R ． 3分p p p12(摩尔热容C =T Q ∆∆/，其中Q ∆表示1 mol 物质在过程中升高温度T ∆时所吸收的热量．)3、一定量的理想气体，由状态a 经b 到达c ．(如图， abc 为一直线)求此过程中气体对外作的功；气体内能的增量；气体吸收的热量．(1 atm ＝1.013×105 Pa)解：(1) 气体对外作的功等于线段c a 下所围的面积W ＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×10-3 J ＝405.2 J 3分(2) 由图看出 P a V a =P c V c ∴T a =T c 2分内能增量 0=∆E ． 2分(3) 由热力学第一定律得Q =E ∆ +W =405.2 J ． 3分4、如图所示，abcda 为1 mol 单原子分子理想气体的循环过程，求：p (×105 Pa)10-3 m 3)(1) 气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸收的热量；(2) 气体循环一次对外做的净功；(3) 证明 在abcd 四态, 气体的温度有T a T c =T b T d ．解：(1) 过程ab 与bc 为吸热过程，吸热总和为 Q 1=C V (T b －T a )+C p (T c －T b ))(25)(23b b c c a a b b V p V p V p V p -+-= =800 J 4分(2) 循环过程对外所作总功为图中矩形面积W = p b (V c －V b )－p d (V d －V a ) =100 J 2分(3) T a =p a V a /R ，T c = p c V c /R ， T b = p b V b /R ，T d = p d V d /R ，T a T c = (p a V a p c V c )/R 2=(12×104)/R 2T b T d = (p b V b p d V d )/R 2=(12×104)/R 2∴ T a T c =T b T d 4分5、一定量的理想气体经历如图所示的循环过程，A →B 和C →D 是等压过程，B→C 和D →A 是绝热过程．已知：T C ＝ 300 K ，T B ＝ 400 K ． 试求：此循环的效率．(提示：循环效率的定义式η =1－Q 2 /Q 1，Q 1为循环中气体吸收的热量，Q 2为循环中气体放出的热量） A BC DO Vp解： 121Q Q -=η Q 1 = ν C p (T B －T A ) , Q 2 = ν C p (T C －T D ))/1()/1(12B A B C D C A B D C T T T T T T T T T T Q Q --=--= 4分 根据绝热过程方程得到：γγγγ----=D D A A T p T p 11， γγγγ----=C C B B T p T p 11∵ p A = p B , p C = p D , ∴ T A / T B = T D / T C 4分故 %251112=-=-=BC T T Q Q η 2分6、一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为 127℃、低温热源温度为27℃时，其每次循环对外作净功8000 J ．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外作净功 10000 J ．若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求：(1) 第二个循环的热机效率；(2) 第二个循环的高温热源的温度．解：(1) 1211211T T T Q Q Q Q W -=-==η 2111T T T WQ -= 且 1212T T Q Q = ∴ Q 2 = T 2 Q 1 /T 1即 212122112T T T W T T T T T Q -=⋅-=＝24000 J 4分 由于第二循环吸热 221Q W Q W Q +'='+'=' ( ∵ 22Q Q =') 3分 =''='1/Q W η29.4％ 1分 (2) ='-='η121T T 425 K 2分。
2015届高考物理第一轮知能分级练习题46
第四章功和功率及能的转化与守恒第2讲动能动能定理A对点训练——练熟基础知识题组一对动能定理的理解1．(单选)关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是()．A．合外力为零，则合外力做功一定为零B．合外力做功为零，则合外力一定为零C．合外力做功越多，则动能一定越大D．动能不变，则物体合外力一定为零解析合外力为零，则物体可能静止，也可能做匀速直线运动，这两种情况合外力做功均为零，所以合外力做功一定为零，A对；合外力做功为零或动能不变，合外力不一定为零，如匀速圆周运动，故B、D错；合外力做功越多，动能变化越大，而不是动能越大，故C错．答案 A2．(多选)如图4－2－7所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离．在此过程中()．图4－2－7A．外力F做的功等于A和B动能的增量B．B对A的摩擦力所做的功，等于A的动能增量C．A对B的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功D．外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和解析A物体所受的合外力等于B对A的摩擦力，对A物体运用动能定理，则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量，即B对；A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不等，故二者做功不等，C错；对B应用动能定理，W F－W f＝ΔE k B，即W F＝ΔE k B＋W f就是外力F 对B做的功，等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，D对；由前述讨论知B克服摩擦力所做的功与A的动能增量(等于B对A的摩擦力所做的功)不等，故A错．答案BD3．(多选)如图4－2－8所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面向上加速移动．在移动的过程中，下列说法中正确的是()．图4－2－8A．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和B．F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C．木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能D．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和解析木箱在上升过程中，由动能定理可知：W F－mgh－W f＝ΔE k，故有W F＝mgh＋W f＋ΔE k，由此可知A、B错误，D正确；木箱上升过程中，重力做负功，重力势能增加，木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能．答案 CD题组二 利用动能定理求变力的功4．(单选)如图4－2－9所示，一质量为m 的质点在半径为R 的半球形容器中(容器固定)由静止开始自边缘上的A 点滑下，到达最低点B 时，它对容器的正压力为N.重力加速度为g ，则质点自A 滑到B 的过程中，摩擦力对其所做的功为( )．图4－2－9A.12R (N －3mg )B.12R (3mg －N)C.12R (N －mg )D.12R (N －2mg )解析 质点到达最低点B 时，它对容器的正压力为N ，根据牛顿第二定律有N －mg ＝m v 2R ，根据动能定理，质点自A 滑到B 的过程中有f ＋mgR ＝12m v 2，故摩擦力对其所做的功f ＝12R N －32mgR ，故A 项正确．答案 A5．(单选)如图4－2－10所示，劲度系数为k 的弹簧下端悬挂一个质量为m 的重物，处于静止状态．手托重物使之缓慢上移，直到弹簧恢复原长，手对重物做的功为W 1.然后放手使重物从静止开始下落，重物下落过程中的最大速度为v ，不计空气阻力．重物从静止开始下落到速度最大的过程中，弹簧对重物做的功为W 2，则( )．图4－2－10A ．W 1>m 2g 2kB ．W 1<m 2g 2kC ．W 2＝12m v 2D ．W 2＝m 2g 2k －12m v 2解析 设x 为弹簧伸长的长度，由胡克定律得：mg ＝kx .手托重物使之缓慢上移，直到弹簧恢复原长，重物的重力势能增加了mgx ＝m 2g 2k ，弹簧的弹力对重物做了功，所以手对重物做的功W 1<m 2g 2k ，选项B 正确；由动能定理知W 2＋m 2g 2k ＝12m v 2，则C 、D 错．答案 B6．(单选)如图4－2－11所示，质量为m 的物块与转台之间的最大静摩擦力为物块重力的k 倍，物块与转轴OO ′相距R ，物块随转台由静止开始转动，转速缓慢增大，当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到滑动前的这一过程中，转台的摩擦力对物块做的功最接近( )．图4－2－11A ．0B ．2πkmgRC ．2kmgR D.12kmgR解析 在转速增加的过程中，转台对物块的摩擦力是不断变化的，当转速增加到一定值时，物块在转台上即将滑动，说明此时静摩擦力f 达到最大，其指向圆心的分量F1提供向心力，即F1＝m v 2R①由于转台缓慢加速，使物块加速的分力F2很小，因此可近似认为F1＝f ＝kmg②在这一过程中对物块由动能定理，有W f＝12m v2③由①②③知，转台对物块所做的功W1＝12kmgR.答案 D题组三动能定理的应用7．(2013·河北质检)(单选)如图4－2－12所示，分别将两个完全相同的等腰直角三角形木块的一直角边和斜边固定在水平地面上．现一小物块分别从木块顶点由静止开始下滑，若小物块与木块各边之间的动摩擦因数均相同，当小物块分别滑到木块底端时动能之比为()．图4－2－12A.2∶1 B．1∶ 2C．2∶1 D．1∶2解析设直角边长为L，根据动能定理分别有mgL－μmg cos 45°·2L＝E k1－0，mgL sin 45°－μmgL cos 45°＝E k2－0，得E k1∶E k2＝2∶1，只有选项A正确．答案 A8．(单选)质量均为m的两物块A、B以一定的初速度在水平面上只受摩擦力而滑动，如图4－2－13所示是它们滑动的最大位移s与初速度的平方v02的关系图象，已知v022＝2v012，下列描述中正确的是()．图4－2－13A．若A、B滑行的初速度相等，则到它们都停下来时滑动摩擦力对A做的功是对B做功的2倍B．若A、B滑行的初速度相等，则到它们都停下来时滑动摩擦力对A做的功是对B做功的1 2C．若A、B滑行的最大位移相等，则滑动摩擦力对它们做的功相等D．若A、B滑行的最大位移相等，则滑动摩擦力对B做的功是对A做功的2倍解析由于两物块质量均为m，若A、B滑行的初速度相等则初动能相等，由动能定理得－W f＝0－12m v02，即滑动摩擦力做的功相等，A、B错；若A、B滑行的最大位移相等，由题意可知v022＝2v012，B的初动能是A的初动能的2倍，滑动摩擦力对B做的功是对A做功的2倍，C错，D对．答案 D9．如图4－2－14所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道，外圆ABCD光滑，内圆的上半部分B′C′D′粗糙，下半部分B′A′D′光滑．一质量为m＝0.2 kg的小球从外轨道的最低点A处以初速度v0向右运动，小球的直径略小于两圆的间距，小球运动的轨道半径R＝0.2 m，取g＝10 m/s2.图4－2－14(1)若要使小球始终紧贴着外圆做完整的圆周运动，初速度v0至少为多少？(2)若v0＝3 m/s，经过一段时间后小球到达最高点，内轨道对小球的支持力F C＝2 N，则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少？(3)若v0＝3.1 m/s，经过足够长的时间后，小球经过最低点A时受到的支持力为多少？小球在整个运动过程中减少的机械能是多少？解析(1)设此情形下小球到达外轨道的最高点的最小速度为v C，则由牛顿第二定律可得mg＝m v C 2R由动能定理可知－2mgR＝12m v C 2－12m v02代入数据解得：v0＝10m/s.(2)设此时小球到达最高点的速度为v C′，克服摩擦力做的功为W，则由牛顿第二定律可得mg－F C＝m v C′2R由动能定理可知－2mgR－W＝12m v C′2－12m v02代入数据解得：W＝0.1 J(3)经足够长的时间后，小球在下半圆轨道内做往复运动．设小球经过最低点的速度为v A，受到的支持力为F A，则由动能定理可知mgR＝12m v A2根据牛顿第二定律可得F A－mg＝m v A 2R代入数据解得：F A＝3mg＝6 N设小球在整个运动过程中减少的机械能为ΔE，由功能关系有ΔE＝12m v02－mgR代入数据解得：ΔE＝0.561 J答案(1)10 m/s(2)0.1 J(3)0.561 JB深化训练——提高能力技巧10．(2013·辽宁五校协作体联考)(单选)将一小球从高处水平抛出，最初2 s 内小球动能E k 与时间t 的关系如图4－2－15所示，不计空气阻力，重力加速度g ＝10 m/s 2.根据图象信息，不能确定的物理量是( )．图4－2－15A ．小球的质量B ．小球的初速度C ．最初2 s 内重力对小球做功的平均功率D ．小球抛出时的高度解析 2 s 末小球竖直分速度v y ＝gt 2＝10×2 m/s ＝20 m/s ，由图象知小球的初动能为5 J ，即12m v 02＝5 J ，2 s 末小球的动能为30 J ，即12m ()v 02＋v y 2＝30 J ，联立可求出小球的质量m 和初速度v 0；由P ＝mg ·0＋v y 2可求出最初2 s 内重力对小球做功的平均功率，由h 2＝12gt 22只能求出最初2 s 内小球下落高度，而无法确定小球抛出时的高度．答案 D11．(2013·湖北荆州一模)(多选)某科技创新小组设计制作出一种全自动升降机模型，用电动机通过钢丝绳拉着质量为m 的升降机由静止开始匀加速上升，当升降机的速度为v 1时，电动机的功率达到最大值P ，以后电动机保持该功率不变，直到升降机以最大速度v 2匀速上升为止．整个过程中忽略一切阻力和钢丝绳的质量，重力加速度为g ，则下列说法正确的是( )．A ．钢丝绳的最大拉力为P v 2B ．升降机的最大速度v 2＝P mgC ．钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服升降机重力所做的功D ．升降机速度由v 1增大至v 2的过程中，钢丝绳的拉力不断减小解析 当升降机的速度为v 1前，钢丝绳的拉力最大且为P v 1，选项A 错误；当钢丝绳的拉力F ＝mg 时升降机的速度达到最大，v 2＝P F ＝P mg ，选项B正确；根据动能定理有W F －W G ＝12m v 22－12m v 12，由于v 2>v 1，所以W F ≠W G ，即选项C 错误；由P ＝F v 知，P 不变时F 随v 的增大而减小，选项D 正确．答案 BD12．(2013·山东省济宁市模拟，22)光滑水平面上，一个长木板与半径R 未知的半圆组成如图4－2－16所示的装置，装置质量M ＝5 kg.在装置的右端放一质量为m ＝1 kg 的小滑块(可视为质点)，小滑块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.5，装置与小滑块一起以v 0＝10 m/s 的速度向左运动．现给装置加一个F ＝55 N 向右的水平推力，小滑块与长木板发生相对滑动，当小滑块滑至长木板左端A 时，装置速度恰好减速为0，此时撤去外力F 并将装置锁定．小滑块继续沿半圆形轨道运动，且恰好能通过轨道最高点B .滑块脱离半圆形轨道后又落回长木板．已知小滑块在通过半圆形轨道时克服摩擦力做功W f ＝2.5 J ．g 取10 m/s 2.求：图4－2－16(1)装置运动的时间和位移；(2)长木板的长度l ；(3)小滑块最后落回长木板上的落点离A 的距离．解析(1)对M：F－μmg＝Ma1解得：a1＝10 m/s2设装置运动的时间为t1，由v0－a1t1＝0解得：t1＝1 s装置向左运动的距离：s1＝v0t1－12a1t12＝5 m (2)对m：μmg＝ma2，解得a2＝5 m/s2设滑块到A点的速度为v1，则v1＝v0－a2t1解得：v1＝5 m/s小滑块向左运动的距离：s2＝v0t1－12a2t12＝7.5 m 则木板长为l＝s2－s1＝2.5 m(3)设滑块在B点的速度为v2，从A至B：－mg×2R－W f＝12m v22－12m v12在B点：mg＝m v22R联立解得：R＝0.4 m，v2＝2 m/s小滑块平抛运动时：2R＝12gt22落点离A的距离：s＝v2t2，解得：s＝0.8 m答案(1)1 s 5 m(2)2.5 m(3)0.8 m薄雾浓云愁永昼，瑞脑消金兽。
大学物理上课程作业及答案1.doc
大学物理上作业1单项选择题第1题A、8质每:和向，B在光滑水平臬而上.滑轮与绳的质®以及空气01力均不计，滑轮与其轴之间的呼擦也不汁.系统无初速地释放，则物体A下落的加速度足：(A) g.(B) g/2.^(0^/3. (D)4^/5.Aw答案：D第2题一根细绳跨过•-•光滑的定滑轮，一端挂一质S为M的物体，另一端被人用双手拉着，人的质呈: m=M / 2.若人相对丁•绳以加速度A0句上爬，则人相对丁•地而的加速度(以竖直向上为正)足：(A)(知。
+ g)/3. (B) - (3g-a0)>(C) 一(2。
: +g)/3. (D)a'w答案：A第3题惯性参考系是牛顿第一定排在《屮不能成立的参考系，以上说法:A、正确B、错误C、不确定D、无意义答案：B第4题下列说法哪一条正确？(A)加速度恒定不变时，物体运动方向也不变.(B)平均速率等于平均速度的大小.#(C )不管加速度如何，平均速率表达式总可以写成＞v = (vj + v:) 2 .一(D )运动物体速率不变时，速度可以变化.答案：D第5题下列说法屮，哪一个是正确的？(A)3质点在某时刻的瞬时速度是2^/5,说明它在此后Is内一定要经过路程＞(B )斜向上抛的物体，在最萵点处的速度最小,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.答案：C判断题第6题作川在标准物体上的力的人小与标准物体所获得的加速度的人小成反比答案：错误第7题作用力反作用力总是M吋发卞、M吋变化、M吋消失，没冇先后因果的区別答案：错误第8题任何两个物体都相互吸引答案：正确第9题叱标系是固结在参考系上的•组冇刻度的射线、曲线或角度。
答案：||•:确第10题矢fig加指运动的合成与分解，发生在同-•参考系,相对性变换指相对运动,涉及不同参考系答案：正确填空题第11题四种基本力答案：万有引力、电磁力、强相互作川（强力）、弱相互作川（弱力）第12题若S为惯性参考系，则任何对于S作运动的参考系都足惯性参考系。
大学物理规范作业上册答案全
R1
r3
R 3R
(G
Mm r2
)dr
3R
Em A
R2 R1
G
Mm r3
r
dr
(G Mm )dr
3R
r2
GMm
3R
21
2.一链条长度为L,质量为m , 链条的一端放在桌面上， 并桌用面手上拉要住做，功另A=一端有1/14悬m。在gL桌边，将链条全部拉到
32 解法1：将链条全部拉到桌面上做功的效果 就是使悬在桌边链条的重力势能增加，
比， dv kv 2 ，式中k为正常数，求快艇在关闭发动机
dt
后行驶速度与行驶距离的关系。
解： 作一个变量代换
a kv 2 dv dv dx v dv dt dx dt dx
得到： kv dv kdx dv
dx
v
积分得到： k x ln v v0
v0为初始速度
8
大学物理规范作业上册
02
17
24
2.质量为m的物体放在光滑的水平面上，物体的两边 分别与劲度系数k1和k2的弹簧相连。若在右边弹簧的
末端施以拉力F,问(1)该拉力F非常缓慢地拉过距离l，F
做功多少？（2）瞬间拉到l便停止不动,F做的功又为 多少？
解：（1）拉力作功只增加二弹 簧的弹性势能。
k2l2 l1
k1l1 l2 l
当t=1秒时，其切向加速度的大小at = 4
；法
向解加：ar速度d2的vt 2大i4小i
an= 2
costj
2 cos tj
v
。 dr
dt
4ti sin tj
dt
根据曲线运动的加速度为
at
dv dt
大学物理上课程作业及答案1
大学物理上作业1单项选择题第1题 A、B质量相同，B在光滑水平桌面上．滑轮与绳的质量以及空气阻力均不计，滑轮与其轴之间的摩擦也不计．系统无初速地释放，则物体A下落的加速度是：答案：D第2题一根细绳跨过一光滑的定滑轮，一端挂一质量为M的物体，另一端被人用双手拉着，人的质量m＝M／2．若人相对于绳以加速度A0向上爬，则人相对于地面的加速度(以竖直向上为正)是：答案：A第3题惯性参考系是牛顿第一定律在其中不能成立的参考系，以上说法：A、正确B、错误C、不确定D、无意义答案：B第4题下列说法哪一条正确？答案：D第5题下列说法中，哪一个是正确的？答案：C判断题第6题作用在标准物体上的力的大小与标准物体所获得的加速度的大小成反比答案：错误第7题作用力反作用力总是同时发生、同时变化、同时消失, 没有先后因果的区别答案：错误第8题任何两个物体都相互吸引答案：正确第9题坐标系是固结在参考系上的一组有刻度的射线、曲线或角度。
答案：正确第10题矢量叠加指运动的合成与分解,发生在同一参考系,相对性变换指相对运动,涉及不同参考系。
答案：正确填空题第11题四种基本力___,___,___,___。
答案：万有引力、电磁力、强相互作用（强力）、弱相互作用（弱力）第12题若S为惯性参考系,则任何对于S作____运动的参考系都是惯性参考系。
答案：等速直线第13题质点理想模型是___。
答案：有质量且大小形状忽略第14题圆周运动是位矢的___始终不变的一般曲线运动。
答案：大小第15题某时刻质点的动量对时间的变化率等于该时刻作用在质点上所有外力的___。
答案：合力问答题第16题牛顿第一定律正确说明平衡状态是？答案：质点处于静止或匀速直线运动的状态。
第17题引力质量定义？答案：物体感受外物引力大小的度量是引力质量。
第18题什么是物理学？答案：物理学是研究物质的结构和相互作用以及它们的运动规律的科学。
第19题惯性定义？答案：惯性物体保持自己原有运动状态不变的性质叫惯性。
2015级大学物理上分作业一 (2)
第五次作业：光的干涉一 选择题（答案填入下表）1. 如图1S 、2S 是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为1r 和2r ，路径P S 1垂直穿过一块厚度为1t ，折射率为1n 的介质板，路径P S 2垂直穿过厚度为2t ，折射率为2n 的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 [答案填入上表] (A) )()(111222t n r t n r +-+；(B) ()[]()[]11122211t n r t n r -+--+； (C) )()(111222t n r t n r --- ； (D) 1122t n t n -。
2. 在杨氏双缝干涉实验装置中，用一很薄的云母（n =1.58）覆盖其中的一条狭缝，这时屏幕上的第七级明纹恰好移到屏幕中央原零级明纹的位置。
如果入射光的波长为550nm ，则这云母的厚度为[答案填入上表](A) 2.4⨯10-6m ； (B) 2.8⨯10-6m ； (C)7.6⨯10-6m ； (D) 6.6⨯10-6m 。
3．如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且321n n n ><,1λ为入射光在折射率为1n 的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为[答案填入上表](A))/(2112λπn e n ； (B) π+λπ)/(4121n e n ； (C) π+λπ)/(4112n e n ； (D) )/(4112λπn e n 。
4. 在双缝干涉实验中，屏幕E 上的P 点处是明条纹，若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面处放一反射镜M ，如图所示。
此时[答案填入上表](A) P 点处仍为明条纹； (B) P 点处仍为暗条纹；(C) 不能确定P 点处是明条纹还是暗条纹； (D) 无干涉条纹。
5. 用白光垂直入射到间距d为0.25mm的双缝上，距离缝1.0m处放置屏幕，二级干涉条纹中紫光和红光极大点的间距[答案填入上表] (A) 2.78mm；(B) 2.88mm；(C) 2.68mm；(D) 2.98mm。
15届大学物理上作业答案
15届,大学物理上,作业答案2015大学物理上作业答案第1章质点运动学一、选择题:1.D2.B3.C4.D5.B，6B，7A8A二、填空题1.，，，。
2.3.4.16rad,16rad/s,5.三计算题1解：轨迹方程，物体做的圆周运动，半径为3m（2）（m/s）(m/s2)（3）2．3．答案：解（1）由消去t得轨迹方程（2）位置矢量（3）t=1s和t=2s时位置矢量分别为(4)速度矢量（5）加速度矢量4.解(1)(2)5．第2章牛顿运动定律一选择题：1.C2.D3.C4.A5.B6.D二．填空题1.惯性系，非惯性系2.，，3.，，4.a=1.5m/s2,v=2.7m/s,a=1.5m/s2,,5.，3mg.三．计算题1．1、2.3.建立自然坐标，切向法向而分离变量积分得4．(1)(2)（3）x值最大，5.证明第3章动量守恒定律和能量守恒定律一、选择题1.B，2.C3.C，4C5.C，6.B，7.A，8A。
二、填空题1．外力和非保守内力不做功或做功的代数和为零，不受外力或外力的矢量和为零。
2．0.21cm，400J3.3.2m/s，25.6J。
4.。
、、5.a=1.5m/s2,v=2.7m/s,a=1.5m/s2,三、计算题1.(a)根据功能原理，有4.25(m)(b)根据功能原理有8.16(m/s)2.3.t=0时,t=2s时,t=1s时，，4.解：（1）已知势能零点位于坐标原点，则x处的势能（2）质点由x=2m运动到x=3m时，势能的增量为保守力做的功为可见，保守力做的功等于势能增量的负值，即5.解：利用题中条件可以得到力的表达式，然后根据功的定义求解，由可知物体运动速度,所以阻力为又由，将消去后可得所以阻力做功为6.解：（1）由位矢方程可知，质点在方向的运动方程分别为，消去，得轨迹方程，质点做轨迹为椭圆的曲线运动。
（2）质点所受作用力可见指点所受作用力指向坐标原点，是有心力.力的两个分量分别为，质点从点到点时，作功作功（3）考察质点从任意点运动到任意点，作的功+=+可见作功只与始末位置有关，与路径无关，是保守力。
2015级大学物理上分作业一 (2)
第五次作业：光的干涉一 选择题（答案填入下表） 题号 1 2 3 4 5 6 答案 题号 7 8 9 10 答案1. 如图1S 、2S 是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为1r 和2r ，路径P S 1垂直穿过一块厚度为1t ，折射率为1n 的介质板，路径P S 2垂直穿过厚度为2t ，折射率为2n 的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 [答案填入上表] (A) )()(111222t n r t n r +-+； (B) ()[]()[]11122211t n r t n r -+--+； (C) )()(111222t n r t n r --- ； (D) 1122t n t n -。
2. 在杨氏双缝干涉实验装置中，用一很薄的云母（n =1.58）覆盖其中的一条狭缝，这时屏幕上的第七级明纹恰好移到屏幕中央原零级明纹的位置。
如果入射光的波长为550nm ，则这云母的厚度为[答案填入上表](A) 2.4⨯10-6m ； (B) 2.8⨯10-6m ； (C)7.6⨯10-6m ； (D) 6.6⨯10-6m 。
3．如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且321n n n ><,1λ为入射光在折射率为1n 的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为[答案填入上表](A))/(2112λπn e n ； (B) π+λπ)/(4121n e n ； (C) π+λπ)/(4112n e n ； (D) )/(4112λπn e n 。
4. 在双缝干涉实验中，屏幕E 上的P 点处是明条纹，若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面处放一反射镜M ，如图所示。
此时[答案填入上表](A) P 点处仍为明条纹； (B) P 点处仍为暗条纹；(C) 不能确定P 点处是明条纹还是暗条纹； (D) 无干涉条纹。
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第五次作业：光的干涉一 选择题（答案填入下表）1. 如图1S 、2S 是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为1r 和2r ，路径P S 1垂直穿过一块厚度为1t ，折射率为1n 的介质板，路径P S 2垂直穿过厚度为2t ，折射率为2n 的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 [答案填入上表] (A) )()(111222t n r t n r +-+；(B) ()[]()[]11122211t n r t n r -+--+； (C) )()(111222t n r t n r --- ； (D) 1122t n t n -。
2. 在杨氏双缝干涉实验装置中，用一很薄的云母（n =1.58）覆盖其中的一条狭缝，这时屏幕上的第七级明纹恰好移到屏幕中央原零级明纹的位置。
如果入射光的波长为550nm ，则这云母的厚度为[答案填入上表](A) 2.4⨯10-6m ； (B) 2.8⨯10-6m ； (C)7.6⨯10-6m ； (D) 6.6⨯10-6m 。
3．如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e ,并且321n n n ><,1λ为入射光在折射率为1n 的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为[答案填入上表](A))/(2112λπn e n ； (B) π+λπ)/(4121n e n ； (C) π+λπ)/(4112n e n ； (D) )/(4112λπn e n 。
4. 在双缝干涉实验中，屏幕E 上的P 点处是明条纹，若将缝S 2盖住，并在S 1、S 2连线的垂直平分面处放一反射镜M ，如图所示。
此时[答案填入上表](A) P 点处仍为明条纹； (B) P 点处仍为暗条纹；(C) 不能确定P 点处是明条纹还是暗条纹； (D) 无干涉条纹。
5. 用白光垂直入射到间距d为0.25mm的双缝上，距离缝1.0m处放置屏幕，二级干涉条纹中紫光和红光极大点的间距[答案填入上表] (A) 2.78mm；(B) 2.88mm；(C) 2.68mm；(D) 2.98mm。
6．两块平玻璃构成空气劈尖，左边为棱边，用单色平行光垂直入射，若将上面的平玻璃慢慢地向上平移，则干涉条纹[答案填入上表](A) 向棱边方向平移,条纹间隔变小；(B) 向棱边方向平移,条纹间隔变大；(C) 向棱边方向平移,条纹间隔不变；(D) 向远离棱边的方向平移,条纹间隔不变；(E) 向远离棱边的方向平移,条纹间隔变小。
.1的玻璃制成的)由空气中搬7．若把牛顿环装置(都是用折射率为52.1的水中，则干涉条纹[答案填入上表]入折射率为33(A)中心暗斑变成亮斑；(B)变疏；(C)变密；(D)间距不变。
8．用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为λ的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示(非显微镜图示)，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分[答案填入上表] (A) 凸起，且高度为4/λ；(B) 凸起，且高度为2/λ；(C) 凹陷，且深度为2/λ；(D) 凹陷，且深度为4/λ。
9. 在棱镜（n1=1.52）表面涂一层增透膜（n2=1.30）。
为使此增透膜适用于550nm波长的光，最薄增透膜的厚度为[答案填入上表] (A) 211.5 nm；(B) 105.8nm；(C) 317.3 nm；(D) 90.5 nm。
10．在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长λ，则薄膜的厚度是[答案填入上表](A) 2/λ；(B) )λ；/(n2(C) n/λ；(D) )]1λn。
(2/[-二、填空题（答案填入下表）1. 在双缝干涉实验中，若把一厚度为e 、折射率为n 的薄云母片覆盖在1S 缝上，中央明条纹将向[答案填入上表]移动；覆盖云母片后，两束相干光至原中央明纹O 处的光程差为[答案填入上表] 。
(如图)2．如图所示，双缝干涉实验装置中的两个缝用厚度均为e ，折射率分别为1n 和2n 的透明介质膜覆盖)(21n n >)，波长为λ的平行单色光斜入射到双缝上，入射角为θ,双缝间距为d ，在屏幕中央O 处(O S O S 21=),两束相干光的相位差=φ∆[答案填入上表]。
3． 用波长为λ的单色光垂直照射折射率为2n 的劈尖薄膜(如图)图中各部分折射率的关系是321n n n <<。
观察反射光的干涉条纹，从劈尖顶开始向右数第五条暗条纹中心所对应的厚度e ＝[答案填入上表]。
4．一平凸透镜,凸面朝下放在一平玻璃板上,透镜刚好与玻璃板接触。
波长分别为nm 0.6001=λ和nm 0.5002=λ的两种单色光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环。
从中心向外数的两种光的第五个明环所对应的空气膜厚度之差为[答案填入上表]nm 。
5．在迈克尔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[答案填入上表]。
6．在迈克尔逊干涉仪的可动反射镜平移一微小距离的过程中，观察到干涉条纹恰好移动1848条，所用单色光的波长为nm 1.546。
由此可知反射镜平移的距离等于[答案填入上表]mm 。
(给出四位有效数字)。
三、计算题:1.薄钢片上有两条紧靠的平行细缝,用波长nm 1.546=λ的平面光波正入射到钢片上。
屏幕距双缝的距离为m D 00.2=,测得中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为mm x 0.12=∆。
(1) 求两缝间的距离d 。
(2) 从任一明条纹(记作0)向一边数到第20条明条纹，其间距离为多少? (3) 用一厚度为6.8×10-6m ，折射率为1.58的云母片覆盖在上面的一条缝后，零级明纹将移至原来的第几级明纹处？(4) 如果使光波斜入射到钢片上，条纹间距将会发生如何变化?（用计算说明）2. 一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜面上，油膜覆盖在玻璃板上，所用光源波长可连续变化，观察到500nm和700nm这两波长的光在反射中消失。
油的折射率为1.30，玻璃的折射率为1.50，试求该油膜的厚度。
3. 白光垂直照射到空气中的厚度为380nm的肥皂水膜上。
肥皂水的折射率为1.33。
试分析肥皂水膜正面和背面各呈现出什么颜色。
可见光的波长范围(nm400)。
0.760nm0.~第六次作业：光的衍射1.在如图所示的单缝夫琅和费衍射装置中,将单缝宽度a稍稍变宽,同时使单缝沿y轴正方向作微小位移,则屏幕C上的中央衍射条纹将[答案填入上表](A) 变窄,同时向上移；(B) 变窄,同时向下移；(C) 变窄,不移动；(D) 变宽,同时向上移；(E) 变宽,不移动。
2. 单缝的宽度为0.40mm，以波长589nm的单色光垂直照射，如透镜的焦距为1.0m，则第一级暗纹以及第二级明纹距中心的距离分别为[答案填入上表] (A) 1.27⨯10-3m，3.58⨯10-3m；(B) 1.47⨯10-3m，3.68⨯10-3m；(C) 1.47⨯10-3m，7.36⨯10-3m；(D) 2.94⨯10-3m，3.68⨯10-3m。
3. 一单色平行光垂直照射于一单缝，若其第三条明纹位置正好和波长为600nm 的单色光垂直入射时的第二级明纹的位置一样，则前一种单色光的波长为 [答案填入上表] (A) 428.6nm ； (B)466.7 nm ； (C) 360.0 nm ； (D)840.0nm ；4. 若用光栅准确测定一单色可见光的波长,在下列各种光栅常数的光栅中选用哪一种最好? [答案填入上表] (A) mm 1100.1-⨯； (B)mm 1100.5-⨯； (C) mm 2100.1-⨯； (D) mm 3100.1-⨯。
5. 一束平行单色光垂直入射在光栅上,当光栅常数)(b a +为下列哪种情况时(a 代表每条缝的宽度), 3=k 、6、9等级次的主极大均不出现? (A) a b a 2=+； (B) a b a 3=+； [答案填入上表] (C) a b a 4=+； (D)a b a 6=+。
6. 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数k[答案填入上表](A) 变小； (B) 变大 ； (C) 不变； (D) 改变无法确定。
7.某元素的特征光谱中含有波长分别为nm 0.4501=λ和nm 0.7502=λ(m nm 9101-=)的光谱线。
在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处2λ的谱线级数将是 [答案填入上表] (A) 2 , 3 , 4 , 5 , ······； (B) 2 , 5 , 8 , 11 , ······； (C) 2 , 4 , 6 , 8 , ······； (D) 3 , 6 , 9 , 12 , ······。
8. 用波长为589.3nm 的平行钠黄光，垂直照射在一缝宽为0.001mm ，每厘米有5000条刻痕的光栅上，最多可以能够观察到几条明条纹？[答案填入上表](A) 4条； (B) 5条； (C) 6条； (D) 7条.二、填空题（答案填入下表）1. 平行单色光垂直入射于单缝中，观察夫琅和费衍射。
若屏上P点处为第二级暗纹，则单缝处波面相应地可划分为[答案填入上表]半波带。
若将宽缝宽度缩小一半, P点将是[答案填入上表]级[答案填入上表]纹。
2. 在单缝夫琅和费衍射示意图中，所画出的各条正入射光线间距相等，那么光线1与3在幕上P点处相遇时的相位差为[答案填入上表]，P点应为[答案填入上表]点。
3. 用波长为λ的单色平行红光垂直照射在光栅常数nm d 31000.2⨯=的光栅上,用焦距m f 500.0=的透镜将光聚在屏上,测得夫琅和费衍射花样的第一级谱线与透镜主焦点的距离m l 1667.0=。
则可知该入射的红光波长λ＝[答案填入上表]nm 。
4. 用平行的白光垂直入射在平面透镜光栅上时，波长为nm 0.4401=λ的第三级光谱线将与波长为2λ＝[答案填入上表]nm 的第二级光谱线重叠。
三、计算题:1. 波长为nm 0.600的单色光垂直入射到宽度为mm a 100.0=的单缝上,观察夫琅和费衍射图样,透镜焦距m f 0.1=,屏在透镜的焦平面处。
求: (1)中央衍射明条纹的宽度0x ∆; (2)第二级暗纹离透镜焦点的距离2x 。