2022年物理习题答案zhuan.pdf

物理习题答案zhuan 5.水管上端的截面积为4、0104m2,水的流速为 5、0 m/s,水管下端比上端低10m,下端的截面积为 8、0104m2。(a)求水在下端的流速 ;(b)如果水在上端的压强为1、5105Pa,求下端的压强。解:(a)已知 S1=4、0104m2,v1=5、0 m/s,h1=10m,S2=8、0104m2,1p =1、5105Pa ,根据连续性方程 :S1v1=S2v2知: 5. 2100. 80. 5100.4442112SSvv( m/s) (b) 根据伯努利方程知:222211212121pghpghvv,h2=0,水=1、 0 103kg/m38.文丘里流速计主管的直径为0、25m,细颈处的直径为 0、10m,如果水在主管的压强为5、5104Pa,在细颈处的压强为4、1104Pa,求水的流量就是多少？解:已知 d1=0、25m,d2=0、10m,1p =5、5104Pa,2p =4、1104Pa,根据汾丘里流速计公式知: /s)(m102 .4)1.025.0(1010)1 .45 .5(21.025.014.341)()(241)()2(32443422424121222122212121ddppddSSppSSQ14.用一截面为5、0cm2的虹吸管把截面积大的容器中的水吸出。虹吸管最高点在容器的水面上 1、20m 处,出水口在此水面下0、60m 处。求在定常流动条件下 ,管内最高点的压强与虹吸管的流量。解:(a)已知 SD=5、0cm2=5、0104m2,hB=1、20m,hD=0、60m,SA SD,如图 3-10 所示,选取容器内液面 A 为高度参考点 ,对于 A、D 两处,0pppDA=1、013105 Pa,应用伯努利方程,则有:DDAAghgh222121vv43.36.08 .922)(2ADDADghhhgv(m/s) B、D 两处(均匀管 )应用伯努利方程得 : DDBBpghpgh5351084.0)20.160.0(8.91010013.1)(BDDBhhgpp(pa) (b)Q=SDvD= 5、01043、43=1、72103 (m3/s) 习题五 (P142) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 物理习题答案zhuan 1. 一振动的质点沿x轴作简谐振动 , 其振幅为 5、0 10-2m, 频率 2、0Hz,在时间 t=0 时, 经平衡位置处向 x 轴正方向运动 , 求运动方程。如该质点在 t=0时, 经平衡位置处向 x 轴负方向运动 ,求运动方程。解: 已知25.0 10mA,时02.0Hz , =0tv。通解方程式为22005.010cos(22)5.010cos(4)xtt由 t=0 时 x=0 有00cos0,2速度表达式为20d45.010sin(4)dxvtt根据已给条件时0=0tv有0sin0, 考虑00,22。运动方程为25.010cos(4)m2xt2. 质量为 5、0 10-3kg 的振子作简谐振动 , 其运动方程为)325cos(100.62tx式中, x 中的单位就是 m, t 的单位就是 s。试求 :(a) 角频率、频率、周期与振幅;(b) t=0 时的位移、速度、加速度与所受的力;(c) t=0时的动能与势能。解:(a) 根据已给条件rad55225,225T,26.010mA。 (b) 将条件 t=0带入方程s/m1035.0100.6)32cos(22Axs/m26.032sin5100.6)32sin(dd2tAtxvs/m75.032cos55100.6)32cos(dd22tAtva (c) 动能JmEp5210169.021v势能JmxkxEk422210625.5212110. 已知平面波源的振动方程为y=6、0 10-2cos9t(m), 并以2、0m/ s 的速度把振动传播出去, 求:(a) 离波源 5m处振动的运动方程 ;(b) 这点与波源的相位差。解:(a) 由已给方程可直接得到 :11,189218Ts将 x=5m代入波动表达式精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 物理习题答案zhuan 2256.010cos()6.010cos()m9918xyttu(b) 相位差518习题六 (P177) 1.真空中在 x-y 平面上 ,两个电量均为 10-8C 的正电荷分别位于坐标(0、1, 0) 及(0、1, 0)上,坐标的单位为 m。求: (a) 坐标原点处的场强 ; (b) 点 (0, 0、1) 处的场强。解:设1E ,2E 为两点电荷产生的场强 ,其合场强为E =1E +2E(a)在原点处 ,1E 与2E 的大小相等 ,方向相反 ,即: E=1E2E=0 故合场强为零。(b) 此时1E=2E=24qr0=8210420.1-12 8.8510=84.5 10/NC故合场强的大小 : E=21Ecos045=36.36 10/Vm方向为沿 Y 轴正方向。3.真空中在 x-y 平面上有一个由三个电量均为q 的点电荷所组成的点电荷系,这三个点电荷分别固定于坐标为 (a, 0) 、 (a, 0)及(0, a)上。 (a) 求 y 轴上坐标为 (0, y)点的场强(ya);(b) 若y a 时,点电荷系在 (0, y)点产生的场强等于一个位于坐标原点的等效电荷在该处产生的场强,求该等效电荷的电量。解:(a) 根据电荷分布的对称性 ,在点(o,y)处(ya)的合场强的大小为E=3222224()4qyqyaayoo方向沿 y 方向。(b) 当 ya 时E=2034qy故等效电量为 3q。13、 真空中分别带有 10C 与40C 的两个点电荷 ,相距为 40m。求场强为零的点的位置及该点处的电势。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 物理习题答案zhuan 解:(a)设1E与2E为两电荷各个单独存在时产生的场强,合场强为零。要求:12EEE0,即12EE,则场强为零的点 ,必在连接两点电荷的直线上,设该点距10C 的电荷为 ,故有: 2110/ 4Eqx2220/4(40)Eqx但12EE即: 12220044(40)qqxx21221(40)4qxxq1402xx取 x40 x13、3 ()根据电势叠加原理 : 12120044(40)qqUUUxx42.0 10 V14、 真空中两等值异号点电荷相距2m,q1=8、0 10-6C,q2=8、0 10-6C。求在两点电荷连线上电势为零的点的位置及该点处的场强。解:设所求点到两点电荷的距离为1r与2r,则120 10 2044qqrr且122rrm故121rrm即为连线中点该点场强的大小为 :120 124qEr51.4 10/Vm,方向为从1q指向2q。15、 如图 6-4 所示,已知 r=8cm,a=12cm,q1=q2= 10-8C,电荷 q0=10-9C,求:(a) q0从 A 移到 B时电场力所作的功 ; (b) q0从 C 移到 D 时电场力所作的功。解:(a)12220044AqqUrra21220044BqqUrra0()0abABAq UU(b) 1100210004/ 2CqqUVaa122026004/ 4DqUVra70()410cdCDAq UUJ精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 物理习题答案zhuan 习题六 (P230) 2、 几种载流导线在平面内分布(图 8-1),电流均为 I,求她们在 O 点的磁感应强度。解: (a) O 点的磁感应强度等于载流圆环与无限长直载流导线在O 点所产生的磁感应强度的矢量与。载流圆环在圆心 O 处的磁感应强度 :012IBR, 方向为垂直图面指向外 ; 无限长直导线在圆心O 处的磁感应强度 :022IBR,方向为垂直图面指向外。故:O12BBB,0O12(1)2IBBBR,方向为垂直图面指向外。(b) O 点的磁感应强度等于两段半无限长直载流导线与1/4 载流圆环在 O 点所产生的磁感应强度的矢量与。由于 O 点在其中一段半无限长直载流导线的延长线上,所以该半无限长直载流导线在O 点产生的磁感应强度10B; 另一段半无限长直载流导线在O 点产生的磁感应强度 :0021224IIBRR,方向为垂直图面向外 ; 1/4 载流圆环在 O 点产生的磁感应强度 :0031248IIBRR,方向为垂直图面指向外。故:O123BBBB,0O123(2)8IBBBBR,方向为垂直图面指向外。(c) O 点的磁感应强度等于两段半无限长直载流导线与1/2 载流圆环在 O 点所产生的磁感应强度的矢量与。上半无限长直载流导线在O 点产生的磁感应强度 :0011224IIBRR,方向为垂直图面向外; 下半无限长直载流导线在O 点产生的磁感应强度 :0021224IIBRR,方向为垂直图面向外; 1/2 载流圆环在 O 点产生的磁感应强度 :0031224IIBRR,方向为垂直图面指向外。故:O123BBBB,0O123(2)4IBBBBR,方向为垂直图面指向外。3、将通有电流强度 I 的导线弯成如图 8-2 所示的形状 ,组成 3/4 的圆 (半径为 a ) 与 3/4 的正方形 (边长为 b )。求圆心 O 处的磁感应强度。解:O 点的磁感应强度等于3/4载流圆环与四段有限长直载流导线在O 点所产生的磁感应强度的矢量与。由于 O 点在两段有限长直载流导线的延长线上,故它们在 O 点所产生的磁感应强度均为零,即精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 物理习题答案zhuan 120BB。另两段有限长直载流导线在O 点所产生的磁感应强度的方向均为垂直图面指向外,大小分别为: 00031232(coscos)(coscos)44248IIIBbbb, 0004122(coscos)(coscos)44428IIIBbbb。3/4 载流圆环在 O 点所产生的磁感应强度 :00533248IIBaa, 方向为垂直图面指向外。故:O12345BBBBBB,0O12332()42IBBBBab,方向为垂直图面指向外。8、 一长直导线载有电流30A,离导线 30cm处有一电子以速率712.010 m s运动,求以下三种情况作用在电子上的洛仑兹力。(1)电子的速度 v 平行于导线 ; (2)速度 v 垂直于导线并指向导线 ; (3)速度 v 垂直于导线与电子所构成的平面。解:长直载流导线周围的磁感应强度大小为rIB20,方向与电流的方向成右手螺旋关系。运动电子在磁场中所受的洛仑兹力:qeBBfvv(1)v 平行于导线 ,则 v 与 B 垂直71971702v410301.6 102.0 10vsin6.410N22230 10Iefe Br方向:若 v 与 I 同向,则 F 垂直于导线指向外面 ;若 v 与 I 反向,则 F 垂直指向导线。(2) 此时 v 与 B 互相垂直 ,所以洛仑兹力大小同上 ,176.410Nf,方向与电流的方向相同。(3)此时 v 与 B 同向,洛仑兹力0f。13、一无限长载流直导线通有电流I1,另一有限长度的载流直导线AB 通有电流 I2,AB 长为l。求载流直导线AB 与无限长直载流导线平行与垂直放置,如图 8-8(a)、(b)所示时所受到的安培力的大小与方向。解:(a) 载流直导线 AB 与无限长载流直导线平行放置时,距无限长载流直导线为a 处的 AB精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 物理习题答案zhuan 的磁感应强度大小均为012IBa,方向垂直图面向里。载流直导线 AB 所受到的安培力的大小为01222I IFI Blla,方向垂直 AB 水平向右(b) 载流直导线 AB 与无限长载流直导线垂直放置时,AB 上各处的磁感应强度不同。以长直导线为原点作OX 坐标轴 ,根据安培环路定律,距长直导线为x处的磁感应强度xIB210该处电流元dIx 所受安培力的大小为2ddfI Bx整条载流直导线 AB 所受合力为 : 0120120122dddlnln(1)222a lalalaaaI II II IlFfI Bxxxxa方向垂直 AB 竖直向上。习题十 (P288) 3.波长为 690nm的光波垂直投射到一双缝上,距双缝 1、0m 处置一屏幕。如果屏幕上21 个明条纹之间共宽 2、3 10-2m,试求两缝间的距离。解:已知690nm D=1、0m,相邻两条纹的间距为22.3 1020 x求缝宽 bxDb所以7426.9 101.06 102.3 1020bDmx9.有一单缝宽度 a = 2、0 10-4m,如垂直投射光为=500nm的绿光 ,试确定=1 时,在屏幕上所得条纹就是明还就是暗？解:由衍射公式 :sinak代入数据得47sin2.010sin16.9875 10ak为奇数所以得到的就是暗条纹。xDb所以7426.9 101.06 102.3 1020bDmx10. =589、3nm 的钠黄光垂直照射一狭缝,在距离 80cm 的光屏上所呈现的中央亮带的宽度为 2、0 10-3m,求狭缝的宽度。解:由衍射公式sina有图可知 :sinxD精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 物理习题答案zhuan 所以943589.3 100.84.71 102.0 102Daxm 11.在双缝干涉实验中 ,若两条缝宽相等 ,单条缝 (即把另一条缝遮住 )的衍射条纹光强分布如何？双缝同时打开时条纹光强分布又如何？答:光强分布按衍射图案分布,且明暗条纹位置有的与干涉位置相同有的不同。双缝打开后,按干涉团分布 ,但由于两条缝的衍射 ,从而出现缺级现象。12.衍射光栅所产生的=486、1nm 谱线的第四级光谱与某光谱线的第三级光谱相重合,求该谱线的波长。解:由光栅公式sinak知:1122kk代入数据得911224 486.1 10648.13knmk17.三个偏振片叠置起来 ,第一与第三片偏振化方向正交,第二片偏振化方向与其它两片的夹角都就是 45 ,以自然光投射其上 ,如不考虑吸收 ,求最后透出的光强与入射光强的百分比。解:由马吕斯定律得 :22321111cos 45 cos 45()228II21.石英晶片对不同波长光的旋光率就是不同的,如波长为 546、1nm 单色光的旋光率为25、7 /mm;而波长为 589、0nm 单色光的旋光率为21、7 /mm。如使前一光线完全消除 ,后一种光线部分通过 ,则在两正交的偏振片间放置的石英晶片的厚度就是多少？解:在题设条件下 ,欲使 d 最小则 : 1180d所以1180 /180 / 25.77.004dmm此时221.77.004151.99d光部分通过符合题意。所以石英的最小厚度为7、004mm 22.某蔗糖溶液在 20 C 时对钠光的旋光率就是66、4 cm3/g dm。现将其装满在长为0、20m的玻璃管中 ,用糖量计测得旋光角为8、3 ,求溶液的浓度。旋光度公式为 :cl代入8.3、366.4/cmg dm、2ldm得: 溶液浓度38.30.062566.42ch cml习题十一 (P305) 5.已知铂的电子逸出功就是6、3eV,求使它产生光电效应的光的最长波长。解:由爱因斯坦光电效应212mvhvA又知mvc精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 物理习题答案zhuan 当恰好产生光电效应的时2102mv所以348196.626 103 10/197.26.8 1.6 10mch vnm6. 钾的红限波长为 577、0nm,问光子的能量至少为多少 ,才能使钾中释放出电子？解:由光电效应知当逸出电子初动能为零时,所需光电子能量最少。此时有hv又知mvc所以348196.626 103 10/2.15357710mhceV(有一些习题就是没有答案的,大家就相互问一下吧) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -