当前位置:文档之家› 大学物理答案第4章

大学物理答案第4章

大学物理答案第4章
大学物理答案第4章

第四章 流体力学

4-1如本题图,试由多管压力计中水银面高度的读数确定压力水箱中A 点的相对压强(P -P 0)。(所有读数均自地面算起,其单位为米) 解:根据gh P ρ=得

-(汞7.08.103g P P ρ=- )-(水7.0232g P P ρ-=-

)-(汞9.0221g P P ρ=- )-(

-水9.05.21g P P ρ=- m g m g P P 9.22.20??=-∴水汞-ρρ

4-2如本题图,将一充满水银的气压计下端浸在一个广阔的盛水银的容器中,其读数为 -2

5

m N 10950.0??=p 。(1)求水银柱的高度h 。(2)

考虑到毛细现象后,真正的大气压强0p 多大? 已知毛细管的直径

m 100.23-?=d ,接触角π=θ,水银的表面张力系数-1m N 49.0?=σ。

解:(1)gh p ρ=

cm g p h 3.716

.138.910950.05≈??==∴ρ

(2)Pa d p p 43

500106.9100.1cos 49.021095.02

cos 2'?=??+?=+

=-π

θσ 4-3灭火筒每分钟喷出60m 3的水,假定喷口处水柱的截面积为1.5cm 2,问水柱喷到2m 高时其截面积有多大? 解:流量2211S v S v Q == 且 gh v v 22

12

2-=-

s m m s m S Q v /107.6105.1606032

43

11?≈?=

=∴- 2212235.42cm gh

v Q v Q S =-==

4-4油箱内盛有水和石油,石油的密度为0.9g /cm 3,水的厚度为1m ,油的厚度为4m 。

求水自箱底小孔流出的速度。

解:如图,流线上1、2点分别是油面和小孔处的两点。根据伯努利方程

习题4-2图

恒量=++p gh v ρρ2

2

1 得: 水水水油油gh v gh ρρρ-=2

2

1

s m h h g v /5.9)(

2≈+=∴水油水

ρρ 4-5一截面为5.0cm 2

的均匀虹吸管从容积很大的容器

中把水吸出。虹吸管最高点高于水面1.0m ,出口在水下0.60m 处,求水在虹吸管内作定常流动时管内最高点的压强和虹吸管的体积流量。

解:如图选取C 点高度为零。在流线上,A 是容器中水面一点,B 是虹吸管最高点,C 是出

水口一点。根据伯努利方程

恒量=++p gh v ρρ2

21 得: 02

2122

1)(21p v p h h g v C B B +=+++ρρρ

又因为定常流动 S v S v Q C B ==

=

+-=∴)(210h h g p p B ρ02

0222

121p v p gh v C A +=++ρρρ 0=A v 22gh v C =

341071.1m S v Q C -?≈=∴

4-7在一20cm ×30cm 的矩形截面容器内盛有深度为50cm 的水。如果从容器底部面积

为2.0cm 2

的小孔流出,求水流出一半时所需的时间。

解:如图,流线AB 中A 、B 分别是任意时刻液面上和小孔处的两点。根据伯努利方程得:

02

022

121p v p gh v B A +=++ρρρ 又 B B A A S v S v =

gh v S S B A

21212=???

?

????-???? ??∴ (1) 上式两边同时对t 求导,得

A A

A B A gv dt dv

v S S 2122=????????-???? ??

即 gdt dv S S A B A

=???

?

????-???? ??12

油 水

两边同时积分,得

gt v v S S At A B A

=-???

?

????-???? ??)(102

又因为由(1)得 当H h =时,???

?????-???

?

??=

122

0B

A A S S

gH v

当2

H

h =

时,???

?

????-???? ??=12

B A At S S gH v

g H S S t 1)(

)12(221--=∴1.28)12(2

1≈-≈g

H

S S 4-8如本题图所示,在一高度为H 的量筒侧壁上开一系列高度h 不同的小孔。试证明:当h =H /2时水的射程最大。

解:如图,流线AB 中A 、B 分别是水面上和小孔处的两点。根据伯努利方程得:

02

02

1)(p v p h H g B +=+-ρρ

)(2h H g v B -=∴

g

h

t 2=

所以,射程)(4h H h t v S B -=

=

2

2)2

(42

H h

H --=

∴当2

H

h =

时,水的射程最大。 4-9使机车能在行进时装水,所用的装置如本题图所示,顺着铁轨装一长水槽,以曲管引至机车上。曲管之另一端浸入水槽中,且其开端朝向运动的前方。试计算,火车的速度多大,才能使水升高5.1m ?

解:在曲管内取一流线,流线上1、2点分别是曲管上、下端口的两点。根据伯努利方程得

0210222

1

21p gh v p v ++=+ρρρ 令 01=v 则 s m gh v /101.58.9222≈??==

习题4-8图

习题4-9图

4-10 密度为2.56g /cm 3、直径为6.0mm 的玻璃球在一盛甘油的筒中自静止下落。若测得小球的恒定速度为3.1cm /s ,试计算甘油的粘滞系数。甘油的密度为1.26g /cm 3。 解:小球在下落过程中受到浮力F 、黏性阻力f 和重力G 。当以恒定速度运动时,受力平衡,即

G f F =+ 斯托克斯公式 vr f πη6= 333

4634r g vr r g

πρπηπρ球油=+∴ S P 82.018/)(a 2?=-=∴v gd 油球ρρη

4-11一半径为0.10cm 的小空气泡在密度为0.72×103kg /m 3、粘滞系数为0.11Pa ·s

的液体中上升,求其上升的终极速度。

解:小空气泡在上升过程中受到浮力F 和黏性阻力f (重力忽略)。当受力平衡时,将以恒定速度m v 运动。f F =,斯托克斯公式 r v f m πη6= 33

63

4r v r g

m πηπρ=∴液体 s m g r v m /1043.19222

-?==

∴液体ρη

4-12试分别计算半径为1.0×10-3mm 和5.0×10-2mm 的雨滴的终极速度。已知空气的粘滞系数为1.81×10-5a ·s ,密度为1.3×10-3g /cm 3。

解:雨滴在下落过程中受到浮力F 、黏性阻力f 和重力G 。当受力平衡时,将以恒定速度m v 运动。G f F =+ , 斯托克斯公式 r v f m πη6= 3333

4634r g r v r g

m πρπηπρ空气雨+=∴ g r v m )-空气雨ρρη

(922

=

∴ 所以,mm r 3

1100.1-?=时,s m g r v m /102.19)

(242

11-?=-=

η

ρρ空气雨;

mm r 2

2100.5-?=时,s m g r v m /3.09)

(2222=-=

η

ρρ空气雨

大学物理习题答案--第一章

第一章作业解 1-7液滴法是测定液体表面张力系数的一种简易方法。将质量为m 的待测液体吸入移液管,然后让液体缓缓从移液管下端滴出。可以证明 d n mg πγ= 其中,n 为移液管中液体全部滴尽时的总滴数,d 为液滴从管口落下时断口的直径。请证明这个关系。 证:当液滴即将滴下的一刻,其受到的重力与其颈部上方液体给予的张力平衡 F g m =' d r L F πγπγγ===2 n m m = ', d n m πγ= 得证:d n mg πγ= 1-8 在20 km 2的湖面上下了一场50 mm 的大雨,雨滴半径为1.0 mm 。设温度不变,雨水在此温度下的表面张力系数为7.3?10-2N ?m -1。求释放的能量。 解:由 S E ?=?γ 雨滴落在湖面上形成厚为50 mm 的水层,表面积就为湖面面积,比所有落下雨滴的表面积和小,则释放的表面能为: )4(2 S r n E -?=?πγ 其中,3 43 r Sh n π= 为落下的雨滴数,r 为雨滴半径 J r h S E 8 3 3 6 2 1018.2)110 0.110503( 102010 3.7)13( ?=-???????=-=?---γ 1-9假定树木的木质部导管为均匀的圆柱形导管,树液完全依靠毛细现象在导管内上升,接触角为45°,树液的表面张力系数1 2 10 0.5--??=m N γ。问要使树液到达树木的顶部,高 为20 m 的树木所需木质部导管的最大半径为多少? 解:由朱伦公式:gr h ρθ γcos 2= 则:cm gh r 5 3 2 10 6.320 8.91012 /210 0.52cos 2--?=??????= = ρθ γ 1-10图1-62是应用虹吸现象从水库引水的示意图。已知虹吸管粗细均匀,其最高点B 比水库水面高出m h 0.31=,管口C又比水库水面低m h 0.52=,求虹吸管内的流速及B点处的

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

大学物理试卷及答案

2005─2006学年第二学期 《 大学物理》(上)考试试卷( A 卷) 注意:1、本试卷共4页; 2、考试时间: 120分钟; 3、姓名、序号必须写在指定地方; 4、考试为闭卷考试; 5、可用计算器,但不准借用; 6、考试日期: 7、答题答在答题纸上有效, 答在试卷上无效; b =2.897×10?3m·K R =8.31J·mol ?1·K ?1 k=1.38×10?23J·K ?1 c=3.00×108m/s ? = 5.67×10-8 W·m ?2·K ?4 1n 2=0.693 1n 3=1.099 g=9.8m/s 2 N A =6.02×1023mol ?1 R =8.31J·mol ?1·K ?1 1atm=1.013×105Pa 一.选择题(每小题3分,共30分) 1.在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中,若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移,则屏幕上的衍射条纹 (A) 间距变大. (B) 间距变小. (C) 不发生变化. (D) 间距不变,但明暗条纹的位置交替变化. 2. 热力学第一定律只适用于 (A) 准静态过程(或平衡过程). (B) 初、终态为平衡态的一切过程. (C) 封闭系统(或孤立系统). (D) 一切热力学系统的任意过程. 3.假设卫星环绕地球中心作圆周运动,则在运动过程中,卫星对地球中心的 (A) 角动量守恒,动能不变. (B) 角动量守恒,动能改变. (C) 角动量不守恒,动能不变. (D) 角动量不守恒,动量也不守恒. (E) 角动量守恒,动量也守恒. 4.质量为m 的物体由劲度系数为k 1和k 2的两个轻弹簧串联连接在水平光滑导轨上作微小振 动,则该系统的振动频率为 (A) m k k 212+π =ν. (B) m k k 2 121+π=ν . (C) 2 12 121k mk k k +π=ν. (D) )(212 121k k m k k +π=ν 5. 波长? = 5500 ?的单色光垂直照射到光栅常数d = 2×10-4cm 的平面衍射光栅上,可能观察到的光谱线的最大级次为 (A) 2. (B) 3. (C) 4. (D) 5.

大学物理试题及答案

第2章刚体得转动 一、选择题 1、如图所示,A、B为两个相同得绕着轻绳得定滑轮.A滑轮挂一质量为M得物体,B滑轮受拉力F,而且F=Mg.设A、B两滑轮得角加速度分别为βA与βB,不计滑轮轴得摩擦,则有 (A) βA=βB。(B)βA>βB. (C)βA<βB.(D)开始时βA=βB,以后βA<βB。 [] 2、有两个半径相同,质量相等得细圆环A与B。A环得质量分布均匀,B环得质量分布不均匀。它们对通过环心并与环面垂直得轴得转动惯量分别为JA与J B,则 (A)JA>J B.(B) JA

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

大学物理试题库及答案详解【考试必备】

第一章 质点运动学 1 -1 质点作曲线运动,在时刻t 质点的位矢为r ,速度为v ,速率为v,t 至(t +Δt )时间内的位移为Δr , 路程为Δs , 位矢大小的变化量为Δr ( 或称Δ|r |),平均速度为v ,平均速率为v . (1) 根据上述情况,则必有( ) (A) |Δr |= Δs = Δr (B) |Δr |≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有|d r |= d s ≠ d r (C) |Δr |≠ Δr ≠ Δs ,当Δt →0 时有|d r |= d r ≠ d s (D) |Δr |≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有|d r |= d r = d s (2) 根据上述情况,则必有( ) (A) |v |= v ,|v |= v (B) |v |≠v ,|v |≠ v (C) |v |= v ,|v |≠ v (D) |v |≠v ,|v |= v 分析与解 (1) 质点在t 至(t +Δt )时间内沿曲线从P 点运动到P′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs =PP′, 位移大小|Δr |=PP ′,而Δr =|r |-|r |表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注:在直线运动中有相等的可能).但当Δt →0 时,点P ′无限趋近P 点,则有|d r |=d s ,但却不等于d r .故选(B). (2) 由于|Δr |≠Δs ,故t s t ΔΔΔΔ≠r ,即|v |≠v . 但由于|d r |=d s ,故t s t d d d d =r ,即|v |=v .由此可见,应选(C). 1 -2 一运动质点在某瞬时位于位矢r (x,y )的端点处,对其速度的大小有四种意见,即 (1)t r d d ; (2)t d d r ; (3)t s d d ; (4)2 2d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x . 下述判断正确的是( ) (A) 只有(1)(2)正确 (B) 只有(2)正确

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

大学物理期末试卷(带答案)

大学物理期末试卷(A) (2012年6月29日 9: 00-11: 30) 专业 ____组 学号 姓名 成绩 (闭卷) 一、 选择题(40%) 1.对室温下定体摩尔热容m V C ,=2.5R 的理想气体,在等压膨胀情况下,系统对外所做的功与系统从外界吸收的热量之比W/Q 等于: 【 D 】 (A ) 1/3; (B)1/4; (C)2/5; (D)2/7 。 2. 如图所示,一定量的理想气体从体积V 1膨胀到体积V 2分别经历的过程是:A B 等压过程; A C 等温过程; A D 绝热过程 . 其中吸热最多的 过程 【 A 】 (A) 是A B. (B) 是A C. (C) 是A D. (D) 既是A B,也是A C ,两者一样多. 3.用公式E =νC V T (式中C V 为定容摩尔热容量,ν为气体摩尔数)计算理想气体内能 增 量 时 , 此 式 : 【 B 】 (A) 只适用于准静态的等容过程. (B) 只适用于一切等容过程. (C) 只适用于一切准静态过程. (D) 适用于一切始末态为平衡态的过程. 4气缸中有一定量的氦气(视为理想气体),经过绝热压缩,体积变为原来的一半,问气体 分 子 的 平 均 速 率 变 为 原 来 的 几 倍 ? p V V 1 V 2 A B C D . 题2图

【 B 】 (A)2 2 / 5 (B)2 1 / 5 (C)2 1 / 3 (D) 2 2 / 3 5.根据热力学第二定律可知: 【 D 】 (A )功可以全部转化为热, 但热不能全部转化为功。 (B )热可以由高温物体传到低温物体,但不能由低温物体传到高温物体。 (C )不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。 (D )一切自发过程都是不可逆。 6. 如图所示,用波长600=λnm 的单色光做杨氏双缝实验,在光屏P 处产生第五级明纹极大,现将折射率n =1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上,此时P 处变成中央 明纹极大的位置,则此玻璃片厚度为: 【 B 】 (A) 5.0×10-4 cm (B) 6.0×10-4cm (C) 7.0×10-4cm (D) 8.0×10-4cm 7.下列论述错误..的是: 【 D 】 (A) 当波从波疏媒质( u 较小)向波密媒质(u 较大)传播,在界面上反射时,反射 波中产生半波损失,其实质是位相突变。 (B) 机械波相干加强与减弱的条件是:加强 π?2k =?;π?1)2k (+=?。 (C) 惠更斯原理:任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源,各自发出球面次波;在以后的任何时刻,所有这些次波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面 (D) 真空中波长为500nm 绿光在折射率为1.5的介质中从A 点传播到B 点时,相位改变了5π,则光从A 点传到B 点经过的实际路程为1250nm 。 8. 在照相机镜头的玻璃片上均匀镀有一层折射率n 小于玻璃的介质薄膜,以增强某一波长 的透射光能量。假设光线垂直入射,则介质膜的最小厚度应为: 【 D 】 (A)/n λ (B)/2n λ (C)/3n λ (D)/4n λ P O 1 S 2 S 6. 题图

大学物理上册试卷及答案(完整版)

大学物理(I )试题汇总 《大学物理》(上)统考试题 一、填空题(52分) 1、一质点沿x 轴作直线运动,它的运动学方程为 x =3+5t +6t 2-t 3 (SI) 则 (1) 质点在t =0时刻的速度=v __________________; (2) 加速度为零时,该质点的速度=v ____________________. 2、一质点作半径为 0.1 m 的圆周运动,其角位置的运动学方程为: 2 2 14πt += θ (SI) 则其切向加速度为t a =__________________________. 3、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 =____________________. 4、一圆锥摆摆长为l 、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θ,则 (1) 摆线的张力T =_____________________; (2) 摆锤的速率v =_____________________. 5、两个滑冰运动员的质量各为70 kg ,均以6.5 m/s 的速率沿相反的方向滑行,滑行路线间的垂直距离为10 m ,当彼此交错时, 各抓住一10 m 长的绳索的一端,然后相对旋转,则抓住绳索之后各自对绳中心的角动量L =_______;它们各自收拢绳索,到绳长为 5 m 时,各自的速率v =_______. 6、一电子以0.99 c 的速率运动(电子静止质量为9.11310-31 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_____________. 7、一铁球由10 m 高处落到地面,回升到 0.5 m 高处.假定铁球与地面碰撞时 损失的宏观机械能全部转变为铁球的内能,则铁球的温度将升高__________.(已知铁的比 热c = 501.6 J 2kg -12K -1 ) 8、某理想气体在温度为T = 273 K 时,压强为p =1.0310-2 atm ,密度ρ = 1.24310-2 kg/m 3,则该气体分子的方均根速率为___________. (1 atm = 1.0133105 Pa) 9、右图为一理想气体几种状态变化过程的p -V 图,其中MT 为等温线,MQ 为绝热线,在AM 、BM 、CM 三种准静态过程中: (1) 温度升高的是__________过程; (2) 气体吸热的是__________过程. 10、两个同方向同频率的简谐振动,其合振动的振幅为20 cm , 与第一个简谐振动的相位差为φ –φ1 = π/6.若第一个简谐振动的振幅 为310 cm = 17.3 cm ,则第二个简谐振动的振幅为 ___________________ cm ,第一、二两个简谐振动的相位 差φ1 - φ2为____________. 11、一声波在空气中的波长是0.25 m ,传播速度是340 m/s ,当它进入另一介质时,波

大学物理答案第10章

第十章 静电场中的导体与电介质 10-1 将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近,则导体B 的电势将( ) (A ) 升高 (B ) 降低 (C ) 不会发生变化 (D ) 无法确定 分析与解 不带电的导体B 相对无穷远处为零电势.由于带正电的带电体A 移到不带电的导体B 附近时,在导体B 的近端感应负电荷;在远端感应正电荷,不带电导体的电势将高于无穷远处,因而正确答案为(A ). 10-2 将一带负电的物体M 靠近一不带电的导体N ,在N 的左端感应出正电荷,右端感应出负电荷.若将导体N 的左端接地(如图所示),则( ) (A ) N 上的负电荷入地 (B )N 上的正电荷入地 (C ) N 上的所有电荷入地 (D )N 上所有的感应电荷入地 题 10-2 图 分析与解 导体N 接地表明导体N 为零电势,即与无穷远处等电势,这与导体N 在哪一端接地无关.因而正确答案为(A ). 10-3 如图所示将一个电量为q 的点电荷放在一个半径为R 的不带电的导体球附近,点电荷距导体球球心为d ,参见附图.设无穷远处为零电势,则在导体球球心O 点有( ) (A )d εq V E 0π4,0= = (B )d εq V d εq E 02 0π4,π4== (C )0,0==V E (D )R εq V d εq E 020π4,π4= = 题 10-3 图

分析与解 达到静电平衡时导体内处处各点电场强度为零.点电荷q 在导 体球表面感应等量异号的感应电荷±q′,导体球表面的感应电荷±q′在球心O 点激发的电势为零,O 点的电势等于点电荷q 在该处激发的电势.因而正确答案为(A ). 10-4 根据电介质中的高斯定理,在电介质中电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于这个曲面所包围自由电荷的代数和.下列推论正确的是( ) (A ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内一定没有自由电荷 (B ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零,曲面内电荷的代数和一定等于零 (C ) 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分不等于零,曲面内一定有极化电荷 (D ) 介质中的高斯定律表明电位移矢量仅仅与自由电荷的分布有关 (E ) 介质中的电位移矢量与自由电荷和极化电荷的分布有关 分析与解 电位移矢量沿任意一个闭合曲面的通量积分等于零,表明曲面 内自由电荷的代数和等于零;由于电介质会改变自由电荷的空间分布,介质中的电位移矢量与自由电荷与位移电荷的分布有关.因而正确答案为(E ). 10-5 对于各向同性的均匀电介质,下列概念正确的是( ) (A ) 电介质充满整个电场并且自由电荷的分布不发生变化时,电介质中的电场强度一定等于没有电介质时该点电场强度的1/εr倍 (B ) 电介质中的电场强度一定等于没有介质时该点电场强度的1/εr倍 (C ) 在电介质充满整个电场时,电介质中的电场强度一定等于没有电介质时该点电场强度的1/εr倍 (D ) 电介质中的电场强度一定等于没有介质时该点电场强度的εr倍 分析与解 电介质中的电场由自由电荷激发的电场与极化电荷激发的电场迭加而成,由于极化电荷可能会改变电场中导体表面自由电荷的分布,由电介质中的高斯定理,仅当电介质充满整个电场并且自由电荷的分布不发生变化时,在电介质中任意高斯面S 有 ()∑??=?=?+i i S S ε χq 0 1 d d 1S E S E 即E =E 0/εr,因而正确答案为(A ). 10-6 不带电的导体球A 含有两个球形空腔,两空腔中心分别有一点电荷q b 、q c ,导体球外距导体球较远的r 处还有一个点电荷q d (如图所示).试求点电荷q b 、q c 、q d 各受多大的电场力.

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

2 22λ ±=?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 ).

大学物理(下)试题及答案

全国2007年4月高等教育自学考试 物理(工)试题 课程代码:00420 一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.以大小为F的力推一静止物体,力的作用时间为Δt,而物体始终处于静止状态,则在Δt时间内恒力F对物体的冲量和物体所受合力的冲量大小分别为() A.0,0B.FΔt,0 C.FΔt,FΔt D.0,FΔt 2.一瓶单原子分子理想气体与一瓶双原子分子理想气体,它们的温度相同,且一个单原子分子的质量与一个双原子分子的质量相同,则单原子气体分子的平均速率与双原子气体分子的平均速率()A.相同,且两种分子的平均平动动能也相同 B.相同,而两种分子的平均平动动能不同 C.不同,而两种分子的平均平动动能相同 D.不同,且两种分子的平均平动动能也不同 3.系统在某一状态变化过程中,放热80J,外界对系统作功60J,经此过程,系统内能增量为()A.140J B.70J C.20J D.-20J 4.自感系数为L的线圈通有稳恒电流I时所储存的磁能为() A.LI2 1 B.2 LI 2 C.LI 1 D.LI 2 5.如图,真空中存在多个电流,则沿闭合路径L磁感应强度的环流为() A.μ0(I3-I4) B.μ0(I4-I3) C.μ0(I2+I3-I1-I4) D.μ0(I2+I3+I1+I4)

6.如图,在静电场中有P 1、P 2两点,P 1点的电场强度大小比P 2点的( ) A .大,P 1点的电势比P 2点高 B .小,P 1点的电势比P 2点高 C .大,P 1点的电势比P 2点低 D .小,P 1点的电势比P 2点低7.一质点作简谐振动,其振动表达式为x=0.02cos(4)2 t π+π(SI),则其周期和t=0.5s 时的相位分别为()A .2s 2π B .2s π25 C .0.5s 2π D .0.5s π258.平面电磁波的电矢量 E 和磁矢量B () A .相互平行相位差为0 B .相互平行相位差为 2πC .相互垂直相位差为0 D .相互垂直相位差为2π 9.μ子相对地球以0.8c(c 为光速)的速度运动,若μ子静止时的平均寿命为τ,则在地球上观测到的μ子的平均 寿命为( )A .τ5 4B .τC .τ35D .τ2 510.按照爱因斯坦关于光电效应的理论,金属中电子的逸出功为A ,普朗克常数为h ,产生光电效应的截止频率 为( )A .v 0=0 B .v 0=A/2h C .v 0=A/h D .v 0=2A/h 二、填空题Ⅰ(本大题共8小题,每空2分,共22分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 11.地球半径为R ,绕轴自转,周期为T ,地球表面纬度为?的某点的运动速率为_____,法向加速度大小为_____。

大学物理答案第17章

大学物理答案第17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 a f x λ 2=? 代入数据得 mm x 461.510 1.0101.54610 5023 9 2 =????=?--- 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 λθk a =sin 依题意有 m a μλ 26.70872 .0108.6325sin 9 =?==- 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 λθk a =sin

依题意有 011 5.234.0sin 5 2 sin 20sin 50===→=--θθ 中央波束的角宽为0 475 .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 2 ) 12(sin λ θ+=k a 依题意有 2)122(2)132(2 1λλ+?=+? 代入数据得 nm 6.4287 60057521=?== 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?

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

大学物理试卷及答案

2005─2006学年第二学期 《 大学物理》(上)考试试卷( A 卷) 注意:1、本试卷共4页; 2、考试时间: 120分钟; 3、姓名、序号必须写在指定地方; 4、考试为闭卷考试; 5、可用计算器,但不准借用; 6、考试日期: 7、答题答在答题纸上有效, 答在试卷上无效; b =×10?3m·K R =·mol ?1·K ?1 k=×10?23J·K ?1 c=×108m/s ? = ×10-8 W·m ?2·K ?4 1n 2= 1n 3= g=s 2 N A =×1023mol ?1 R =·mol ?1·K ?1 1atm=×105Pa 一.选择题(每小题3分,共30分) 1.在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中,若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移,则屏幕上的衍射条纹 (A) 间距变大. (B) 间距变小. (C) 不发生变化. (D) 间距不变,但明暗条纹的位置交替变化. 2. 热力学第一定律只适用于 (A) 准静态过程(或平衡过程). (B) 初、终态为平衡态的一切过程. (C) 封闭系统(或孤立系统). (D) 一切热力学系统的任意过程. 3.假设卫星环绕地球中心作圆周运动,则在运动过程中,卫星对地球中心的 (A) 角动量守恒,动能不变. (B) 角动量守恒,动能改变. (C) 角动量不守恒,动能不变. (D) 角动量不守恒,动量也不守恒. (E) 角动量守恒,动量也守恒. 4.质量为m 的物体由劲度系数为k 1和k 2的两个轻弹簧串联连接在水平光滑导轨上作微小振 动,则该系统的振动频率为 (A) m k k 212+π =ν. (B) m k k 2 121+π=ν . (C) 2 12 121k mk k k +π=ν. (D) )(212121k k m k k +π=ν 5. 波长? = 5500 ?的单色光垂直照射到光栅常数d = 2×10-4cm 的平面衍射光栅上,可能观 察到的光谱线的最大级次为 (A) 2. (B) 3. (C) 4. (D) 5. 6.某物体的运动规律为d v /dt =-k v 2t ,式中的k 为大于零的常量.当t =0时,初速为v 0,则

大学物理试题及答案

《大学物理》试题及答案 一、填空题(每空1分,共22分) 1.基本的自然力分为四种:即强力、、、。 2.有一只电容器,其电容C=50微法,当给它加上200V电压时,这个电容储存的能量是______焦耳。 3.一个人沿半径为R 的圆形轨道跑了半圈,他的位移大小为,路程为。 4.静电场的环路定理公式为:。5.避雷针是利用的原理来防止雷击对建筑物的破坏。 6.无限大平面附近任一点的电场强度E为 7.电力线稀疏的地方,电场强度。稠密的地方,电场强度。 8.无限长均匀带电直导线,带电线密度+λ。距离导线为d处的一点的电场强度为。 9.均匀带电细圆环在圆心处的场强为。 10.一质量为M=10Kg的物体静止地放在光滑的水平面上,今有一质量为m=10g的子弹沿水平方向以速度v=1000m/s射入并停留在其中。求其 后它们的运动速度为________m/s。 11.一质量M=10Kg的物体,正在以速度v=10m/s运动,其具有的动能是_____________焦耳 12.一细杆的质量为m=1Kg,其长度为3m,当它绕通过一端且垂直于细杆 的转轴转动时,它的转动惯量为_____Kgm2。 13.一电偶极子,带电量为q=2×105-库仑,间距L=0.5cm,则它的电距为________库仑米。 14.一个均匀带电球面,半径为10厘米,带电量为2×109-库仑。在距球心 6厘米处的电势为____________V。 15.一载流线圈在稳恒磁场中处于稳定平衡时,线圈平面的法线方向与磁场强度B的夹角等于。此时线圈所受的磁力矩最。 16.一圆形载流导线圆心处的磁感应强度为1B,若保持导线中的电流强度不

大学物理17章答案.docx

第17章量子物理基础 17.1根据玻尔理论,计算氢原子在斤=5的轨道上的动量矩与其在第一激发态轨道上的动量矩之比. [解答]玻尔的轨道角动量量子化假设认为电子绕核动转的轨道角动量为 L =mvr =n — N2TC , 对于第一激发态,n = 2,所以 厶仏2 = 5/2? 17.2设有原子核外的3p态电子,试列出其可能性的四个量子数. [解答]对于3p态电子,主量子数为n = 3, 角量子数为/=1, 磁量子数为mi = - 1), I -1, 自旋量子数为m s = ±1/2. 3p态电子的四个可能的量子数(斤丿,叫叫)为 (3,1 丄1/2), (3,1,1,? 1/2), (3丄0,1/2), (3,1,0,-1/2),(3,1,?1,1/2), (3,1,-1,-1 ⑵. 17.3实验表明,黑体辐射实验曲线的峰值波长九和黑体温度的乘积为一常数,即入』=b = 2.897xl(y3m?K?实验测得太阳辐射波谱的峰 值波长九= 510nm,设太阳可近似看作黑体,试估算太阳表面的温度.

[解答]太阳表面的温度大约为 T_ b _ 2.897X10-3 ~ 510x10—9 =5680(K)? 17.4实验表明,黑体辐射曲线和水平坐标轴所围成的面积M (即单位时间内从黑体单位表面上辐射出去的电磁波总能量,称总辐射度) 与温度的4次方成正比,即必=〃,其中^=5.67xl0-8W m_2 K-4.试由此估算太阳单位表面积的辐射功率(太阳表面温度可参见上题). [解答]太阳单位表面积的辐射功率大约为 A/=5.67xl0-8x(5680)4 = 5.9xl07(W-m-2)? 17.5宇宙大爆炸遗留在宇宙空间的均匀背景辐射相当于3K黑体辐射.求: (1)此辐射的单色辐射强度在什么波长下有极大值? (2)地球表面接收此辐射的功率是多少? [解答](1)根据公式UT=b,可得辐射的极值波长为 九=b/T= 2.897X10_3/3 = 9.66x104(m). (2)地球的半径约为7? = 6.371x10%, 表面积为 5 = 47T T?2. 根据公式:黑体表面在单位时间,单位面积上辐射的能量为M = al4, 因此地球表面接收此辐射的功率是 P = MS= 5.67x 1 (T8x34x4 兀(6.371 x 106)2

相关主题
相关文档 最新文档