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2、二章2-2 质量为16kg的质点在xOy平面内运动,受一恒力作用,力的分量为fx=6N,fy=-7N.当t=0时,x=y=0,vx=-2m·s-1,vy=0.求当t=2s时质点的位矢和速度.解:(1)于是质点在时的速度(2)2-6 一颗子弹由枪口射出时速率为v0m·s-1,当子弹在枪筒内被加速时,它所受的合力为F=(a-bt)N(a,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,试计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.解:(1)由题意,子弹到枪口时,有
3、,得(2)子弹所受的冲量将代入,得(3)由动量定理可求得子弹的质量
4、2-8 如题2-8图所示,一物体质量为2kg,以初速度v0=3m·s-1从斜面A点处下滑,它与斜面的摩擦力为8N,到达B点后压缩弹簧20cm后停止,然后又被弹回.求弹簧的劲度系数和物体最后能回到的高度. 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
长处为弹性势能零点。则由功能原理,有
式中,,再代入有关数据,解得再次运用功能原理,求木块弹回的高度代入有关数据,得,则木块弹回高度五章5-7 试说明下列各量的物理意义.(1)kT
5、;(2)kT;(3)kT;(4)RT;(5)RT;(6)RT.解:()在平衡态下,分子热运动能量平均地分配在分子每一个自由度上的能量均为T.
6、()在平衡态下,分子平均平动动能均为.()在平衡态下,自由度为的分子平均总能量均为.()由质量为,摩尔质量为,自由度为的分子组成的系统的内能为.(5)摩尔自由度为的分子组成的系统内能为.(6)摩尔自由度为的分子组成的系统的内能,或者说热力学体系内,1摩尔分子的平均平动动能之总和为.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
7、R.若通以电流I,求O点的磁感应强度.解:如题8-4图所示,点磁场由、、三部分电流产生.其中产生产生,方向垂直向里段产生,方向向里∴,方向向里.题8-8图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.设电流都是均匀地分布在导体的横截面上,求:(1)导体圆柱内(),(2)两导体之间(),(3)导体圆筒内(),(4)电缆外()各点处磁感应强度的大小.
8、解:(1)(2)(3)(4)8-10 如题8-10
9、图所示,在长直导线AB内通以电流,在矩形线圈CDEF中通有电流,AB与线圈共面,且CD,EF都与AB平行.已知a=9.0cm,b=20.0cm,d=1.0cm,求:(1)导线AB的磁场对矩形线圈每边所作用的力;(2)矩形线圈所受合力和合力矩.解:(1)方向垂直向左,大小同理方向垂直向右,大小方向垂直向上,大小为方向垂直向下,大小为
10、(2)合力方向向左,大小为合力矩∵线圈与导线共面∴.十四章14-11 当基态氢原子被12.09eV的光子激发后,其电子的轨道半径将增加多少倍?解:,,,轨道半径增加到倍.14-20
11、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一定时,不同的量子态数目是多少?当n,l一定时,不同的量子态数目是多少?当n一定时,不同的量子态数目是多少?解:(1)(2),每个有个,每个可容纳的个量子态.(3)10章机械振动10-5 有两个同方向、同频率的简谐振动,其合成振动的振幅为0.20m,位相与第一振动的位相差为,已知第一振动的振幅为0.173m,求第二个振动的振幅以及第一、第二两振动的位相差.
12、题10-5图解:由题意可做出旋转矢量图如下.由图知∴设角,则即即,这说明,与间夹角为,即二
13、振动的位相差为.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y=Acos(Bt-Cx),其中A,B,C为正值恒量.求:(1)波的振幅、波速、频率、周期与波长;(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()将上式与波动方程的标准形式比较,可知:波振幅为,频率,波长,波速,
14、波动周期.(2)将代入波动方程即可得到该点的振动方程(3)因任一时刻同一波线上两点之间的位相差为将,及代入上式,即得.11-5
15、沿绳子传播的平面简谐波的波动方程为y=0.05cos(10πt-4πx),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x=0.2m处质点在t=1s时的位相,它是原点在哪一时刻的位相?这一位相所代表的运动状态在t=1.25s时刻到达哪一点?解:(1)将题给方程与标准式相比,得振幅,频率,波长,波速.(2