2022年大学物理作业题答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 多练出技巧 巧思出硕果二章2-2 质量为 16 kg 的质点在 xOy 平面内运动,受一恒力作用,力的重量为 fx6 N,fy 7 N.当 t0 时, xy0,vx 2 m s1,vy 0.求当 t2 s 时质点的位矢和速度 . 解：a x f x 6 3m s 2m 16 8f y 7 2a y m sm 161 于是质点在vxvx02axdti2j327s5mms1084vyvy02aydt721s101682 时的速度57vm482 r v0t1axt2i1ayt2j4j它所受的合力2222134 i172-62821613 7i j m

2、4 8一颗子弹由枪口射出时速率为v0 ms 1,当子弹在枪筒内被加速时,为 F abtNa,b 为常数 ,其中 t 以 s 为单位：1假设子弹运行到枪口处合力刚好为零,试运算子弹走完枪筒全长所需时间；2求子弹所受的冲量；3求子弹的质量 . 0, 得ta解: 1由题意,子弹到枪口时,有Fabtb2 子弹所受的冲量将ta代入,得Itabtd t2at1bt202bIa2b3 由动量定理可求得子弹的质量名师归纳总结 mIa2第 1 页,共 8 页v 02bv 0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 多练出技巧 巧思出硕果2-8 如题 2-8 图所示,一物体质量为

3、 2 kg,以初速度 v03 m s 1 从斜面 A 点处下滑,它与斜面的摩擦力为 8 N,到达 B 点后压缩弹簧 20 cm 后停止,然后又被弹回 .求弹簧的劲度系数和物体最终能回到的高度 . 题 2-8 图解: 取木块压缩弹簧至最短处的位置为重力势能零点,弹簧原特长为弹性势能零点；就由功能原理,有1 2 1 2f r s kx mv mgs sin 372 21 mv 2mgs sin 37 f r sk 21 kx 22式中 s 4 . 8 0 . 2 5 m,x 0 2. m,再代入有关数据,解得-1k 1390 N m再次运用功能原理,求木块弹回的高度 hf r s mg s sin

4、 37 o 1 kx 22代入有关数据,得 s 1 4. m , 就木块弹回高度hssino 370 . 84m五章名师归纳总结 5-7试说明以下各量的物理意义. 1kT第 2 页,共 8 页11 2kT；23 2kT；3ikT；24MiRT；5iRT；63RT. Mmol222解： 1 在平稳态下,分子热运动能量平均地安排在分子每一个自由度上的能量均为2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 多练出技巧巧思出硕果. 2 在平稳态下,分子平均平动动能均为3kT. 2 3 在平稳态下,自由度为i 的分子平均总能量均为ikT2 4 由质量为 M ,摩尔质量为Mm

5、ol,自由度为 i 的分子组成的系统的内能为MiRT. Mmol25 1摩尔自由度为i 的分子组成的系统内能为iRT. 1 摩尔分子的26 1摩尔自由度为3 的分子组成的系统的内能3RT,或者说热力学体系内,2平均平动动能之总和为3RT. 2八章8-4 如题 8-4 图所示, AB、CD 为长直导线, BC 为圆心在 O 点的一段圆弧形导线,其半径为 R.如通以电流 I,求 O 点的磁感应强度 . 解：如题 8-4 图所示, O 点磁场由 AB 、B C、 CD 三部分电流产生其中AB 产生 B 1 0CD产生 B 2 0 I,方向垂直向里12 RCD 段产生 B 3 0 I sin 90 s

6、in 60 0 I 1 3 ,方向 向里4 R 2 R 22B 0 B 1 B 2 B 3 0 I1 3 ,方向 向里2 R 2 6题 8-8 图名师归纳总结 8-8一根很长的同轴电缆,由一导体圆柱半径为a和一同轴的导体圆管内、外半径分别第 3 页,共 8 页为 b,c构成,如题8-8 图所示 .使用时,电流I 从一导体流去,从另一导体流回.设电流都是匀称地分布在导体的横截面上,求：1导体圆柱内 ra,2两导体之间 arb ,3导体圆筒内 brc ,4电缆外 rc 各点处磁感应强度的大小. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解：多练出技巧0巧思出硕果L

7、BdlI1raB2r0Ir2B0IrR22 arbB 2r0I2 R23brcB2r0Ir2B20Irb20Ic2b2B20I c2r24rcB2 r0r c2b28-10如题 8-10 图所示,在长直导线B0AB 内通以电流I120A,在矩形线圈CDEF 中通有电流I210A,AB 与线圈共面,且CD,EF 都与 AB 平行 .已知 a9.0 cm,b20.0 cm,d1.0 cm,求：1导线 AB 的磁场对矩形线圈每边所作用的力；名师归纳总结 2矩形线圈所受合力和合力矩. 0I180.104N105N第 4 页,共 8 页解： 1F CD方向垂直 CD 向左,大小FCDI2b2 d同理FF

8、E方向垂直 FE 向右,大小0I1a8 0.105NFFEI2b2dF CF方向垂直 CF 向上,大小为0I1I2lndda9 .2F CFda0I1I2drd2r2F ED方向垂直 ED 向下,大小为CF.92105NFEDF- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2 合力FF CDF FEF CF多练出技巧巧思出硕果F ED方向向左,大小为合力矩MP mBF72.104N线圈与导线共面Pm /BM0十四章14-11 当基态氢原子被 12.09 eV 的光子激发后,其电子的轨道半径将增加多少倍？解：E n E 1 13 6. 1 12 12 . 09 eV

9、n13 . 613 6. 12 . 09 2nn 2 13 . 6 13 6., n 3136 . 12 . 09 1 . 51rn n 2r 1 , n 9 , rn 9r 1 2轨道半径增加到 9 倍. 14-20 原子内电子的量子态由 n,l,ml,ms四个量子数表征 .当 n,l,ml 肯定时,不同的量子态数目是多少？当 n,l 肯定时,不同的量子态数目是多少？当 n 肯定时,不同的量子态数目是多少？解： 1 2m s11个m ,每个m 可容纳m s1的2个量子态2222l1,每个 l 有2l232n210 章 机械振动名师归纳总结 10-5有两个同方向、同频率的简谐振动,其合成振动的

10、振幅为0.20 m,位相与第一振动的第 5 页,共 8 页位相差为 6的位相差 . ,已知第一振动的振幅为0.173 m,求其次个振动的振幅以及第一、其次两振动- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 多练出技巧 巧思出硕果题10-5图解：由题意可做出旋转矢量图如下由图知2 A 22 A 12 A2A 1Acos 30.0 1732.03/2 0 . 173 2.02 22.0 01AA1O 为,就A 20 . 1 m2 A 22A 1A 2cos20 . 02 2设角A22 A 1即cos2 A 12 A 2A20. 173 2.0 12 A 1A 220

11、. 1730 1.0即2,这说明,A 与A 间夹角为2,即二振动的位相差为2. 11章 机械波11-4 已知波源在原点的一列平面简谐波,波动方程为正值恒量 .求：1波的振幅、波速、频率、周期与波长；y Acos Bt Cx,其中 A,B,C 为2写出传播方向上距离波源为 l 处一点的振动方程；3任一时刻,在波的传播方向上相距为 d 的两点的位相差 . 解: 1 已知平面简谐波的波动方程y A cos Bt Cx x 0 将上式与波动方程的标准形式yAcos2t2x比较,可知：名师归纳总结 波振幅为 A ,频率uB,B,第 6 页,共 8 页2波长2,波速CC- - - - - - -精选学习资

12、料 - - - - - - - - - 波动周期T多练出技巧巧思出硕果12B2 将xl代入波动方程即可得到该点的振动方程yAcos BtCl3 因任一时刻 t 同一波线上两点之间的位相差为将x 2x 1d,及22x 2x 1代入上式,即得CCd 11-5沿绳子传播的平面简谐波的波动方程为y0.05cos10t4x,式中 x, y 以 m 计, t以 s 计 .求：1波的波速、频率和波长；2绳子上各质点振动时的最大速度和最大加速度；3求 x0.2 m 处质点在 t1 s 时的位相,它是原点在哪一时刻的位相？这一位相所代s1表的运动状态在t1.25 s 时刻到达哪一点？解: 1将题给方程与标准式y

13、Acos 2t2x 相比,得振幅A0 .05m ,频率5s1,波长0 .5m ,波速u25.m2 绳上各点的最大振速,最大加速度分别为1v max A 10 .0 05 0 . 5 m s2 2 2 2a max A 10 0 . 05 5 m s3 x 0 . 2 m 处的振动比原点落后的时间为x 0 2.0 . 08 su 2 . 5故 x 0 . 2 m, t 1 s时的位相就是原点 x 0 ,在 0t 1 .0 08 0 . 92 s时的位相,即 9 2. 设这一位相所代表的运动状态在 t 1 . 25 s 时刻到达 x 点,就x x 1 u t t 1 0 2. 2 5. 1 . 2

14、5 .1 0 0 . 825 m11-6 如题 11-6 图所示, S1和 S2为两相干波源,振幅均为 A1,相距 4,S1较 S2 位相超前 2,求：题 11-6 图1S1外侧各点的合振幅和强度；名师归纳总结 2S2外侧各点的合振幅和强度. 第 7 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解：（ 1）在S 外侧,距离S 为多练出技巧巧思出硕果1r 的点,S 1S 传到该 P 点引起的位相差为2 r 1 r 1 2 42A A 1 A 1 0 , I A 0（2）在 S 外侧 . 距离 S 为 1r 的点,1S S 传到该点引起的位相差 . 2

15、 r 2 r 2 02 42 2A A 1 A 1 2 A 1 , I A 4 A 111-7 如题 11-7 所示,设 B 点发出的平面横波沿 BP 方向传播,它在 B 点的振动方程为 y12 103cos 2t； C 点发出的平面横波沿 CP 方向传播,它在 C 点的振动方程为 y22103cos2 t ,此题中 y 以 m 计,t 以 s 计.设 BP 0.4 m,CP0.5 m,波速 u0.2 m s 1,求：1两波传到 P 点时的位相差；2当这两列波的振动方向相同时,P 处合振动的振幅；*3当这两列波的振动方向相互垂直时,P 处合振动的振幅. 题 11-7 图解: 1 212CPBP象限的直线,uCPBP 22 0 . 50 . 2P 点是相长干涉,且振动方向相同,所以0 .4 0APA 1A 24103m3 如两振动方向垂直,又两分振动位相差为0 ,这时合振动轨迹是通过,所以合振幅为名师归纳总结 A2 A 12 A 22A 1221032. 83103m第 8 页,共 8 页- - - - - - -