湘潭大學(xué)物理練習(xí)冊(cè)答案全.pdf

練習(xí)一 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)（一） 1（D） 2.（D） 3 4 5（1） （2） （3） 6答：矢徑是從坐標(biāo)原點(diǎn)至質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段。 位移是由前一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在位置引向后一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在 位置的有向線段， 它們的一般關(guān)系為 若把坐標(biāo)原點(diǎn)選在質(zhì)點(diǎn)的初始位置，則，任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)對(duì) 此位置的位移為，即此時(shí)既是矢徑也是位移。 練習(xí)二 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)（二） 1 2（C） 3三 ， 三至六 4 5 6根據(jù)已知條件確定常量k 練習(xí)三 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)（一） 1（D） 2. （C） 3 4 5因繩子質(zhì)量不計(jì)，所以環(huán)受到的摩擦力在數(shù)值上等于張力 T，設(shè)對(duì)地加速度為，取向上為正；對(duì)地加速度為（亦即繩子的加速 度）向下為正， 6(1)子彈進(jìn)入沙土后受力為kv,由牛頓定律有 （2）求最大深度 練習(xí)四 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)（二） 1（C） 2.（B） 3 4 5（1）系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒。令子彈穿出時(shí)物體的水平 速度為v/ （2） 負(fù)號(hào)表示沖量方向與方向相反 6這個(gè)問(wèn)題有兩個(gè)物理過(guò)程： 第一過(guò)程為木塊M沿光滑的固定斜面下滑，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大 小為 方向：沿斜面向下。 第二個(gè)過(guò)程：子彈與木塊作完全非彈性碰撞。在斜面方向 上，內(nèi)力的分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，動(dòng)量近似守恒，以斜面向上為正，則 有 得 練習(xí)五 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)（三） 1（C） 2.（B） 3 290J 4 5（1）以小車、滑塊、彈簧為一系統(tǒng)，忽略一切摩擦，在 弱簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，水平方向動(dòng)量 守恒。設(shè)滑塊與彈簧剛分離時(shí)，車與滑塊對(duì)地的速度分別為 V和v，則 （2）滑塊相對(duì)于小車的速度為 6以彈簧、物體、地球?yàn)橄到y(tǒng)，取彈簧自然伸長(zhǎng)處為原 點(diǎn)，沿斜面向下為x軸正向，且以原點(diǎn)為彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能零點(diǎn)，則 由功能原理，在物塊向上滑至x處時(shí)，有 物塊靜止位置與v0對(duì)應(yīng)，故有 解此二次方程，得 另一根xl，即初始位置，舍去 練習(xí)六 剛體力學(xué)基礎(chǔ)（一） 1（C） 2.（3） 3 4 5（1） 方向垂直紙面向外 （2）由機(jī)械能守恒，有 （3） 6， 聯(lián)立以上5式，得 練習(xí)七 剛體力學(xué)基礎(chǔ)（二） 1（C） 2 3 4守恒， 5（1）選桿與地球?yàn)橄到y(tǒng)，機(jī)械能守恒，有 由轉(zhuǎn)動(dòng)定律 6， （1）轉(zhuǎn)臺(tái)人啞鈴地球系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒。 因人收回二臂時(shí)要作功，即非保寫力的功不為零，不滿足 守恒條件。 （2）轉(zhuǎn)臺(tái)人啞鈴地球系統(tǒng)的角動(dòng)量守恒。 因?yàn)橄到y(tǒng)受到的對(duì)豎直軸的外力距為零。 （3）啞鈴的動(dòng)量不守恒，因有外力作用。 啞鈴的動(dòng)能不守恒，因有外力對(duì)它作功. 練習(xí)八 相對(duì)論（一） A ； B ； C; 4. C, C; 5. 12m, 4s; 6. 在S系中，； 在s中， 由 得 即：，說(shuō)明B事件先發(fā)生。 再由上式，可解出：。 通過(guò)得， 練習(xí)九 相對(duì)論（二） A ， C ； ; 。 解：由于電子的速率接近光速，因此經(jīng)典力學(xué)的動(dòng)能公式已經(jīng)不適用，只能運(yùn)用相對(duì)論的 動(dòng)能表達(dá)式 。 再根據(jù)相對(duì)論中運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和靜止質(zhì)量的關(guān)系 。 可得出 ， 由功能關(guān)系可知，這就是所需要做的功。 解: , 解出 . 由 , 從而得出 . 答：（1）質(zhì)量，； 動(dòng)量，； 動(dòng)能：。 （2）質(zhì)量，時(shí)間； （3）都不是。 練習(xí)十 機(jī)械振動(dòng)（一） 1、1s 、 、 5s 2、 T=0.1s T=0.25s T=0.5s x 3、（3）（4） 4、（2） 5、（1） ， 時(shí) （2）時(shí) ， （3） ， ， 6、 (1) 從圖中知 ； ， 且 (2) b點(diǎn)： 同理 a 點(diǎn) 、 ； c點(diǎn) 、 練習(xí)十一 機(jī)械振動(dòng)（二） cm 1、； 2 2、 0.5 t (s) -1 合振動(dòng)曲線 3、（2）； 4、（1） 5、 ， ， 6、（1）， （2）， （3）, 練習(xí)十二 機(jī)械波（一） 1、（1）（3） 2、（4） 3、A 4、 ， （） 5、（1） ,當(dāng) 時(shí) （2）同一點(diǎn)，時(shí)間差，相應(yīng)位相差 當(dāng) 時(shí)， 6、（1） 波動(dòng)方程為 （2） 的振動(dòng)方程為 ， 的振動(dòng)方程為 （3） 時(shí) 處 ，處 。 練習(xí)十三 機(jī)械波（二） 1、 表示以波速向軸正向傳播的平面簡(jiǎn)諧波，固定時(shí)表示位于處質(zhì)點(diǎn)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，固定時(shí) 表示各質(zhì)點(diǎn)時(shí)刻的位移，即波形； 2、能流密度 ， ； 3、（1）；4、（3）； 5、（1）時(shí)， ， （2）， y （3）時(shí)與波源相距處質(zhì)點(diǎn)位移 0 5 10 x（m） 波形曲線 ； ； 6、（1）A點(diǎn)振動(dòng) ， 以A為坐標(biāo)原點(diǎn)、沿x軸正向傳播的波的波動(dòng)方程為 ， （2）在A點(diǎn)左邊5cm處B點(diǎn)的振動(dòng) 所以，以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的波動(dòng)方程為 （3）沿x軸負(fù)向傳播， 以 A為原點(diǎn) 以 B為原點(diǎn) 。 練習(xí)十四 機(jī)械波（三） 1、 相干波源是指兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同、周相相同或周相差恒定的波源。 出現(xiàn)空間某些點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，而另一些點(diǎn)振動(dòng)始終減弱或完全抵消的現(xiàn)象。 y 2、0.7cm 3、（1） 4、 u 0 x 5、設(shè)S1和S2的振動(dòng)初位相分別為 和，兩波的波動(dòng)方程為 ， 處兩波引起的振動(dòng)位相差 處兩波引起的振動(dòng)位相差 解得 ， ，當(dāng)時(shí)位相差最小 6、（1）與標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)方程 比較可得 ， 波速 （2）節(jié)點(diǎn)位置 ， （） （3）波腹位置 ， （）。 練習(xí)15 氣體動(dòng)理論基礎(chǔ)（一） 1A 。2. D。3. D 。 4. 1.33105 Pa 5. kT; kT; MRT/Mmol 6. 解：(1) M / Mmol=N / NA N=MNA / Mmol J (2) 400 K 練習(xí)16 氣體動(dòng)理論基礎(chǔ)（二） 1B 。 2C 。3. A 。 4 氬 ; 氦. 5 2 ; ; 2 ; 6. 解： p1V=nRT1 p2V=nRT2 T2=2 T1p2 / p1 練習(xí)17 熱力學(xué)基礎(chǔ)（一） 1. C 。 2. C 。 3. D 。 4. ; 5. ; 0 6.解：氦氣為單原子分子理想氣體， (1) 等體過(guò)程，V常量，A =0 根據(jù)熱一律 QDE+A 可知 623 J (2) 定壓過(guò)程，p = 常量， =1.04103 J E與(1) 相同 A = Q - E417 J (3) 絕熱過(guò)程 Q =0， 623 J 根據(jù)熱一律 QE+A 可知 A = -E=-623 J (負(fù)號(hào)表示外界作功) 練習(xí)18 熱力學(xué)基礎(chǔ)（二） 1. D。 2. C。 3. A 。 4 8.31 J ； 29.09 J 。 5 如圖1 等壓 絕熱 圖1 6解：由圖2，pA=300 Pa，pB = pC =100 Pa；VA=VC=1 m3，VB =3 m3 (1) CA為等體過(guò)程，據(jù)方程pA/TA= pC /TC得 TC = TA pC / pA =100 K BC為等壓過(guò)程，據(jù)方程VB/TB=VC/TC得 TB=TCVB/VC=300 K (2) 各過(guò)程中氣體所作的功分別為 AB： =400 J BC： A2 = pB (VCVB ) = -200 J CA： A3 =0 (3) 整個(gè)循環(huán)過(guò)程中氣體所作總功為 A= A1 +A2 +A3 =200 J 圖2 因?yàn)檠h(huán)過(guò)程氣體內(nèi)能增量為E=0，因此該循環(huán)中氣體總吸熱 Q =A+E =200 J 練習(xí)19 熱力學(xué)基礎(chǔ)（三） 1. D。 2. C 。 3. C 。 4狀態(tài)概率增大 不可逆的 5E = 0， S 0 6. 解：準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 等溫過(guò)程 由 得 代入上式 得 熵變 J/K 練習(xí)二十 靜電場(chǎng)（一） 1、B 2、B 3、水平向左、 4、 5、 方向沿r背離o點(diǎn) r o 時(shí)最大 6、取ox軸如圖，則 沿i方向 0 q P x L d 練習(xí)二十一 靜電場(chǎng)（二） 1、D 2、D 3、D 5、 沿方向 4、 （a） （b） 6、（1） ， （2）同理 時(shí) 練習(xí)二十二 靜電場(chǎng)（三） 1、A 2、B 3、 ， 4、 5、 r P Q （1） L 3r 同理 （2） ， 6、面密度為-的圓盤在離o為x 的p點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng) 練習(xí)二十三 靜電場(chǎng)（四） 1、 、 2、 ， 3、 B 4、A 5、（1）球電勢(shì) 球殼電勢(shì) （2） ， （3） 6、令A(yù)板左側(cè)面電荷密度為 ，右側(cè)面電荷密度為 C A B 且 解得 （1） （2） 練習(xí)二十四 靜電場(chǎng)（五） 1、D 2、C 3、相等，不相等，不相等 4、 、 5、（1） ， （2） ， 同理 6、（1） （） ， （） （）， （） （2） （）， （） （） 練習(xí)二十五 穩(wěn)恒磁場(chǎng)（一） 1、D 2、2.210 6 Wb 3、(C) 4、，方向垂直紙面朝里 5、（1） ， （2） ， （3），或 6、圓線圈 ，方線圈 ， ， 正方形一邊在中心點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng) ， 各邊產(chǎn)生的相同 ， , 。 練習(xí)二十六 穩(wěn)恒磁場(chǎng)（二） 1、C 2、D 3、 ， 4、 5、 6、 ， 時(shí) ，時(shí) ，取 則 練習(xí)二十七 穩(wěn)恒磁場(chǎng)（三） 1、 C 2、（4） 3、，y軸正向 4、 5、取xy如圖 方向沿半徑 ， r y dF R x I2 I1 ， 6、半徑為r的圓環(huán) 中電荷，以旋轉(zhuǎn)時(shí)電流 ，磁矩 受到磁力矩 力矩 ，方向垂直向上。 練習(xí)二十八 穩(wěn)恒磁場(chǎng)（四） 1、107 m/s 2、 3、（B） 4、（A） 5、方向向左， 方向向右，當(dāng)時(shí)即可 ， 。 6、電子以繞核作半徑為r的軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，等效電流 磁矩 。 練習(xí)二十九 電磁感應(yīng)（一） 1、 oa表示鐵磁質(zhì)、ob表示順磁質(zhì)、oc表示抗磁質(zhì) 2、 ob表示剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、oc表示矯頑力 3、 、； 4、 ，N端電勢(shì)高 5、 （2） 6、 C 練習(xí)三十 電磁感應(yīng)（二） 1、 2、， 3、（A） 4、（B） 5、 順時(shí)針?lè)较颉?V 6、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 方向從b到a ， 感生電動(dòng)勢(shì) a R b R c 方向從a到c ， 練習(xí)三十一 電磁感應(yīng)（三） 1、， 2、 3、（A） 4、（A） 5、 ， 。 6、設(shè)圓柱截面半徑為R，則 時(shí) 單位長(zhǎng)度上 。 練習(xí)三十二 電磁場(chǎng)和電磁波 1、（B）（D） 2、（1）垂直紙面向里、（2）垂直op向下 3、渦旋電場(chǎng) 位移電流 4、（1） ， （2） ， 5、（1） （2） （） ， （） 練習(xí)三十三 光的干涉（一） 1 B; （2）B; 3 B； 4 1130； 5 解：（1）； (2）覆蓋玻璃后，零級(jí)明紋應(yīng)滿足： 設(shè)不蓋玻璃片時(shí)，此點(diǎn)為第k級(jí)明紋，則應(yīng)有 故零級(jí)明紋應(yīng)移到原第7級(jí)明紋處。 6 解： 第四級(jí)明紋至中心距離滿足： 練習(xí)三十四 光的干涉（二） 1 A； 2 A； 3 ； 4 ； 5解：空氣劈尖時(shí)，間距 液體劈尖時(shí)，間距 因此， 6解：設(shè)所用的單色光波長(zhǎng)為，則該單色光在液體中的波長(zhǎng)為/n ，根據(jù)牛頓環(huán)明環(huán)半徑公 式 ， 有 ， 充液體后， 練習(xí)三十五 光的衍射（一） 1 D； 2 D; 3 2 .5， 5 ； 4 6，第一級(jí)明紋； 5 解：由，第三級(jí)暗紋的位置 6 解：中央明紋寬度 浸入水中： . 練習(xí)三十六 光的衍射（二） 1 C； 2 D； 3 B; 4 5 ；參考解：根據(jù)缺級(jí)條件，可知第三級(jí)譜線與單縫衍射的第一級(jí)暗紋重合（因而缺 級(jí)）。因此，在單縫衍射的中央明條紋內(nèi)有5條譜線，它們相應(yīng)于，。 5 解（）由于P點(diǎn)是明紋，故有 且 代入前式， 所以 在可見(jiàn)光范圍內(nèi)求得k值是2.34.75。由于k只能取整數(shù)，因此k=3或k=4。 當(dāng)k=3，得，對(duì)應(yīng)于p點(diǎn)看夾縫處的波陣面可分為2k+1=7個(gè)半波帶； 當(dāng)k=4，得，對(duì)應(yīng)于p點(diǎn)看夾縫處的波陣面可分為2k+1=9個(gè)半波帶。 6、解：（1）由光柵公式得 若第三級(jí)不缺級(jí)，則有 (2) 由于第三級(jí)缺級(jí)，對(duì)應(yīng)最小可能的 方向應(yīng)是單縫衍射第一級(jí)暗紋， (3) ) 所以實(shí)際可觀察到 級(jí)5條明紋 （處看不到）。 練習(xí)三十七 光的偏振 1 B； 2 ； 3 ，； 4 傳播速度， 單軸； 5 解 ：（1）自然光I0 透過(guò)P1的光強(qiáng) 設(shè)P1與P2的偏振化方向的夾角為 ，則透過(guò)P2 后的光強(qiáng)為 透過(guò)P3后的光強(qiáng) 由題知，因此可得 ； （2）轉(zhuǎn)動(dòng)P2 ，使，即 ； 則P1與P2的偏振化方向的夾角為，P2轉(zhuǎn)過(guò)的角度為。 6 解：設(shè)自然光的強(qiáng)度為 ，則通過(guò)第一偏振片的光強(qiáng)為 ，再通過(guò)第二個(gè)偏振片的光強(qiáng)為 ， ， 今在兩偏振片中間再插入一偏振片后，透過(guò)各振片的光強(qiáng)為 。 參 考 答 案 練習(xí)三十八 量子物理基礎(chǔ) （一） 1. D 。 2. B 。 3. D 。 4. 51014 ； 2 。 5. 6. 解：入射光子的能量為 散射光子的能量為 反沖電子的動(dòng)能為 1.6810-16 練習(xí)三十九 量子物理基礎(chǔ) （二） 1. B 。 2. C 。 3. C 。 4. 9r1 = 4.7710-10m , 3 h = 3.1610-34J.S , 6條; 5. 13.6 ; 3.4 6. 解：由于發(fā)出的光線僅有三條譜線，按： n =3 k =2， n =3 k =1， n =2 k =1 各得一條譜線 可見(jiàn)氫原子吸收外來(lái)光子后，處于n =3的激發(fā)態(tài)以上三條光譜線中，頻率最大的一條是： =2.921015 Hz 這也就是外來(lái)光的頻率 練習(xí)四十 量子物理基礎(chǔ) （三） 1 A 。 2 D 。 3. D 。 4. 0.145nm; 6.6310-20 nm 5. 11 ; 41 . 6. 1.6710-27kg， 1.5104m/s, 7. 解：遠(yuǎn)離核的光電子動(dòng)能為 eV 則 7.0105 m/s 光電子的德布羅意波長(zhǎng)為 1.0410-9 m =1.04 nm 練習(xí)四十一 量子物理基礎(chǔ) （四） 1. C。 2. D。 3. A 。 4. a / 6， a / 2， 5 a / 6 5. 解：所謂歸一化就是讓找到粒子的概率在可能找到的所有區(qū)域內(nèi)進(jìn)行積分，并使之等于 100% ， 即 所以 于是得到歸一化的波函數(shù) n = 1，2，3， 6