大学物理下练习册答案 .doc

大学物理（下）练习册答案包括（波动、电磁、光的干涉、光的偏振、光的衍射、振动）波动选择：1B, 2A, 3D, 4D, 5D, 6D, 7C, 8A, 9C, 10D二，填空：1， (SI) 2分 m， 即 x = 1 m，3 m，5 m，7 m，9 m 2分 m，即 x = 0 m，2 m，4 m，6 m，8 m，10 m 1分2， 1分 ( k = 1，2，3，) 2分 ( k = 0, 1，2，) 2分3，答案见图 3分 4， 17 m到1.7×10-2 m 3分5， 3分一， 计算1，解：(1) 原点O处质元的振动方程为 ， (SI) 2分波的表达式为 ， (SI) 2分 x = 25 m处质元的振动方程为 ， (SI) 振动曲线见图 (a) 2分 (2) t = 3 s时的波形曲线方程 ， (SI) 2分波形曲线见图 2分2，解：(1) 与波动的标准表达式 对比可得： n = 4 Hz， l = 1.50 m， 各1分波速 u = ln = 6.00 m/s 1分 (2) 节点位置 m , n = 0，1，2，3, 3分 (3) 波腹位置 m , n = 0，1，2，3, 2分3，解：(1) (SI) 3分(2) t1 = T /4 = (1 /8) s，x1 = l /4 = (10 /4) m处质点的位移 2分 (3) 振速 s，在 x1 = l /4 = (10 /4) m 处质点的振速 m/s 3分电磁§3.1 静止电荷的电场一， 选择题： 1, C 2, C 3, D 4, C 5, C 6, B 7, A 8, A 9, C 10, D 11, D 二， 填空：1，q / (6e0) 2，3， 由圆心O点指向S 4，q / e0 0 -q /e0 5， 向右 向右 向左 三， 计算：1， a 60° d b60° q2 q1 d d解： , ， 由余弦定理： = 3.11×106 V/m 3分由正弦定理得： , a = 30° 的方向与中垂线的夹角b60°，如图所示 2分2，解：设闭合面内包含净电荷为Q因场强只有x分量不为零，故只是二个垂直于x轴的平面上电场强度通量不为零由高斯定理得：-E1S1+ E2S2=Q / e0 ( S1 = S2 =S ) 3分则 Q = e0S(E2- E1) = e0Sb(x2- x1) = e0ba2(2aa) =e0ba3 = 8.85×10-12 C 2分3，解：选杆的左端为坐标原点，x轴沿杆的方向 在x处取一电荷元ldx，它在点电荷所在处产生场强为： 3分整个杆上电荷在该点的场强为： 2分点电荷q0所受的电场力为： 0.90 N 沿x轴负向 3分4，解：在球内取半径为r、厚为dr的薄球壳，该壳内所包含的电荷为 在半径为r的球面内包含的总电荷为 (rR)以该球面为高斯面，按高斯定理有 得到 ， (rR)方向沿径向，A>0时向外, A<0时向里 3分在球体外作一半径为r的同心高斯球面，按高斯定理有 得到 ， (r >R)方向沿径向，A>0时向外，A<0时向里 2分§3.2 电势一， 选择：1，A 2，D 3，C 4，D 5，A 6，C 7，A 8，D 9，C 二， 填空：1， 0；2，10 cm； 3，；4， ；5， Ed 三， 计算：1，解: 由高斯定理可知空腔内E0，故带电球层的空腔是等势区，各点电势均为U . 2分 在球层内取半径为rrdr的薄球层其电荷为 dq = r 4pr2dr该薄层电荷在球心处产生的电势为 2分整个带电球层在球心处产生的电势为 2分因为空腔内为等势区所以空腔内任一点的电势U为 2分 若根据电势定义计算同样给分. 2，解：设点电荷q所在处为坐标原点O，x轴沿两点电荷的连线 (1) 设的点的坐标为，则 3分可得 解出 2分另有一解不符合题意，舍去 (2) 设坐标x处U0，则 3分得 d- 4x = 0, x = d/4 2分3，解：设内球上所带电荷为Q，则两球间的电场强度的大小为 (R1rR2) 1分两球的电势差 2分 2.14×10-9 C 2分§3.4 静电场中的导体 §3.5 静电场中的电介质一， 选择：1，C 2，C 3，B 4，B 5，A 6，B 7，C 8，B 二， 填空：1， 无极分子 电偶极子2， 1分 1分 1分 1分3， 不变 1分 减小 2分4， s (x，y，z)/e 0 2分与导体表面垂直朝外(s > 0) 或 与导体表面垂直朝里(s < 0) 1分5， 2分 2分三， 计算：1，解：两球相距很远，可视为孤立导体，互不影响球上电荷均匀分布设两球半径分别为r1和r2，导线连接后的电荷分别为q1和q2，而q1 + q1 = 2q，则两球电势分别是 ， 2分两球相连后电势相等， ，则有 2分由此得到 C 1分 C 1分两球电势 V 2分2，解：玻璃板抽出前后电容器能量的变化即外力作的功抽出玻璃板前后的电容值分别为 ， 2分撤电源后再抽玻璃板板上电荷不变，但电压改变，即 2分抽玻璃板前后电容器的能量分别为 ， 2分外力作功 = 2.55×10-6 J 2分3.7,3.8磁场的源 一选择：1B 2D 3D 4B 5A 6A 7C 8D 9A 10C 11B 12D二填空1， 1分 0 2分 2 2分2， 3分3， 2分 垂直电流元背向半圆弧(即向左) 1分4， b，a 2分 d，c 1分 f，e 2分三，计算：1，解：将导线分成1、2、3、4四部份，各部分在O点产生的磁感强度设为B1、B2、B3、B4根据叠加原理O点的磁感强度为： 、均为0，故 2分 方向Ä 2分 方向 Ä 2分其中 ， 方向 Ä 2分2，解：长直导线AC和BD受力大小相等,方向相反且在同一直线上，故合力为零现计算半圆部分受力，取电流元， 即 2分由于对称性 3分方向沿y轴正向3，解：洛伦兹力的大小 1分对质子： 1分对电子： 1分 1分 1分3.10电磁感应：一选择：1C 2B 3C 4A 5D 6D 7A 8C 9D 10C 11B 二填空：1， 无感应电流 2分 无感应电流 2分2， 1.11×10-5 V 3分 A端 2分3，答案见图曲线3分，标出文字结果2分4， 3分 O点 2分三计算1，解：建立坐标(如图)则： ， 2分， 方向 1分dE 2分E 2分感应电动势方向为CD，D端电势较高 1分2，解：两个载同向电流的长直导线在如图坐标x处所产生的磁场为 2分选顺时针方向为线框回路正方向，则 3分 2分 E 3分光的干涉光的干涉：一，选择：1D, 2A, 3B, 4A, 5B, 6C, 7B, 8B, 9B, 10C, 11B, 12C, 13B, 14A, 15B, 16A二，填空1， 2p (n -1) e / l 2分 4×103 2分2，3l 2分1.33 2分3， 3l / (2nq) 3分4， 236 参考解： 膜厚度为零处光程差 膜厚度为e处光程差 式中 n2=1.5,n1=1.0 令条纹数为k,则有 5， 2.60 e 3分三，计算1，解： R2r2(R - e)2 r2 = 2Re e2略去e2，则 2分 暗环： 2nel( 2k1)l 2e (k0，1，2，) 3分 k10 2分 r0.38 cm 1分2，解：(1) 明环半径 2分 5×10-5 cm (或500 nm) 2分 (2) (2k1)2 r2 / (Rl) 对于r1.00 cm， kr2 / (Rl)0.550.5 3分故在OA范围内可观察到的明环数目为50个 1分3，解：(1) 如图，设P0为零级明纹中心 则 3分(l2 +r2) - (l1 +r1) = 0 r2 r1 = l1 l2 = 3l 3分 (2) 在屏上距O点为x处, 光程差 2分明纹条件 (k1，2，.) 在此处令k0，即为(1)的结果相邻明条纹间距 2分光的偏振光的偏振：一， 选择：1A, 2B, 3B, 4B, 5C二， 填空：1，见图 每图1分 2， 线偏振光(或完全偏振光，或平面偏振光) 1分 光(矢量)振动 1分 偏振化(或透光轴) 1分3， tg i0n21 (或tg i0n1 / n2 ) 1分 i0 1分 n21 (或n2 / n1) 1分 三， 计算：1，解：(1) 自然光通过第一偏振片后，其强度 I1 = I0 / 2 1分通过第2偏振片后，I2I1cos245°I0/ 4 2分通过第3偏振片后，I3I2cos245°I0/ 8 1分 通过每一偏振片后的光皆为线偏振光，其光振动方向与刚通过的偏振片的偏振化方向平行 2分(2) 若抽去第2片，因为第3片与第1片的偏振化方向相互垂直，所以此时 I3 =0. 1分I1仍不变 1分2，解：(1) 连续穿过三个偏振片之后的光强为 I0.5I0cos2a cos2(0.5pa ) 2分 I0sin2(2a) / 8 1分 (2) 画出曲线 2分光的衍射光的衍射：一， 选择1B, 2B, 3C, 4C, 5C, 6A, 7B, 8D, 9B, 10D二， 填空1，6 2分 第一级明 2分2，4 2分 第一 2分 暗 1分3，一 2分 三 2分4，2p 2分 暗 2分5，d sinj =kl ( k =0，±1，±2,···) 3分6，3 3分三， 计算1，解：(1) 由单缝衍射明纹公式可知 (取k1 ) 1分 1分 , 由于 , 所以 1分 1分则两个第一级明纹之间距为 =0.27 cm 2分 (2) 由光栅衍射主极大的公式 2分且有 所以 =1.8 cm 2分2，解：设空气膜最大厚度为e， 2e += kl 2分 16.5 2分 明纹数为16 1分3，解：由光栅公式(ab)sinj =kl k =1， f =30°，sinj1=1 / 2 l=(ab)sinj1/ k =625 nm 3分若k =2, 则 sinj2=2l / (a + b) = 1,j2=90°实际观察不到第二级谱线 2分振动振动：一， 选择1C, 2D, 3B, 4B, 5D, 6C, 7 D, 8A, 9D, 10C二，填空1,p 1分 - p /2 2分p/3 2分2, （振幅、角频率、初相各1分） 3分3， 0.37 cm 1分 (SI) 2分4， 1.2 s 1分20.9 cm/s 5， 0 1分 3p cm/s 2分三，计算解：设小球的质量为m，则弹簧的劲度系数 选平衡位置为原点，向下为正方向小球在x处时，根据牛顿第二定律得 将 代入整理后得 此振动为简谐振动，其角频率为 3分 2分设振动表达式为 由题意： t = 0时，x0 = A=m，v0 = 0，解得 f = 0 1分 2分2，解：(1) A = 0.5 cm；w = 8p s-1；T = 2p/w = (1/4) s；f = p/3 2分 (2) (SI) (SI) 2分 (3) =7.90×10-5 J 3分 (4) 平均动能 = 3.95×10-5 J = 同理 = 3.95×10-5 J 3分3，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Dl，则有, 加拉力F后弹簧又伸长x0，则解得 F= kx0 2分由题意，t = 0时v 0 = 0；x = x0 则 2分又由题给物体振动周期 s, 可得角频率 , N 1分 (2) 平衡位置以下1 cm处： 2分 J 2分 = 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），