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2012-2013 答案

大物实验题及答案-1

一、选择题（每个小题只有一个答案是正确的，请将正确的答案填到前面的表格内。共8小题， 1、某一长度的一次测量值为2.3467cm，该长度的测量仪器为： A、米尺 B、10分度游标卡尺 C、螺旋测微计 D、20分度游标卡尺 2、下列各种因素都可以造成误差，其中属于偶然误差的是：用游标卡尺测量长度时，零点读数造成的误差分量用米尺测量长度时，由人的眼睛灵敏程度造成的误差分量自由落体测量重力加速度时，空气阻力造成的误差分量天平称量物体质量时，天平两臂不等长造成的误差分量 3、用比重瓶法测量铜丝密度时，在放入铜丝时铜丝表面附着的小气泡造成铜丝的密度： A .偏大 B. 偏小 C. 不会造成影响 D. 会有影响，偏大偏小无法确定 4、下列论述中正确的是 A．多次测量取平均值可以减小偶然误差 B. 多次测量取平均值可以消除系统误差 C. 多次测量取平均值可以减小系统误差 D. 以上三种说法都不正确 5、下列测量结果正确的表达式是： A、金属管高度L=23.68±0.03 mm B、电流I=4.091±0.100 mA C、时间T=12.563±0.01 s D、质量m=(1.6±0.1) 6、在计算数据时，当有效数字位数确定以后，应将多余的数字舍去。设计算结果的有效数字取4位，则下列不正确的取舍是： A、4.32850→4.328； B、4.32750→4.328 C、4.32751→4.328 D、4.32749→4.328 7.用劈尖干涉法测纸的厚度实验中，如果在原来放头发丝的位置像远离劈尖楞的方向移动，干涉条纹密度如何变化？ A、密度增加； B、密度减小； C、密度不变。 D、无法确定 8、用螺旋测微计测量长度时，测量值 = 末读数—零点读数，零点读数是为了消除 A、系统误差 B、偶然误差 C、过失误差 D、其他误差

大物实验练习题库合集(内附答案)剖析

使用说明：该习题附答案是我整理用以方便大家学习大学物理实验理论知识的，以网上很多份文档作为参考由于内容很多，所以使用时，我推荐将有疑问的题目使用word的查找功能（Ctrl+F）来找到自己不会的题目。 ——啥叫么么哒测定刚体的转动惯量 1 对于转动惯量的测量量，需要考虑B类不确定度。在扭摆实验中，振动周期的B类不确定度应该取（） A. B. C. D. D 13 在测刚体的转动惯量实验中，需要用到多种测量工具，下列测量工具中，哪一个是不会用到的( ) A.游标卡尺 B.千分尺 C.天平

D.秒表 C 测定刚体的转动惯量 14 在扭摆实验中，为了测得圆盘刚体的转动惯量，除了测得圆盘的振动周期外，还要加入一个圆环测振动周期。加圆环的作用是（） A.减小测量误差 B.做测量结果对比 C.消除计算过程中的未知数 D.验证刚体质量的影响 C 测定刚体的转动惯量 15 转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量与物体的质量及其分布有关，还与（）有关 A.转轴的位置 B.物体转动速度 C.物体的体积 D.物体转动时的阻力 A 测定刚体的转动惯量 16

在测转动惯量仪实验中，以下不需要测量的物理量是（） A.细绳的直径 B.绕绳轮直径 C.圆环直径 D.圆盘直径 A 测定刚体的转动惯量 17 在扭摆实验中，使圆盘做角谐振动，角度不能超过（），但也不能太小。 A.90度 B.180度 C.360度 D.30度 B 测定刚体的转动惯量测定空气的比热容比 2 如图，实验操作的正确顺序应该是： A.关闭C2，打开C1，打气，关闭C1，打开C2

大物习题答案

习题六 6—1 一轻弹簧在60N得拉力下伸长30cm。现把质量为4kg物体悬挂在该弹簧得下端,并使之静止,再把物体向下拉10cm,然后释放并开始计时。求:(1)物体得振动方程;(2)物体在平衡位置上方5cm时弹簧对物体得拉力;(3)物体从第一次越过平衡位置时刻起,到它运动到上方5cm处所需要得最短时间。 [解] (1)取平衡位置为坐标原点,竖直向下为正方向,建立坐标系设振动方程为x=cos(7、07t+φ) t=0时, x=0、1 0、1=0、1cosφφ=0 故振动方程为x=0、1cos(7、07t)(m) (2)设此时弹簧对物体作用力为F,则: F＝k(Δx)=k(x0 +x) =mg/k=40/200=0、2(m) 其中x 因而有F= 200(0、2-0、05)=30(N) (3)设第一次越过平衡位置时刻为t1,则: 0=0、1cos(7、07t1 ) t1 =0、5π/7、07 第一次运动到上方5cm处时刻为t2,则 -0、05=0、1cos(7、07t2) t2=2π/(3×7、07) 故所需最短时间为: Δt=t2 -t1 =0、074s 6—2 一质点在x轴上作谐振动,选取该质点向右运动通过点A时作为计时起点(t＝0),经过2s后质点第一次经过点B,再经2s后,质点第二经过点B,若已知该质点在A、B两点具有相同得速率,且AB=10cm,求:(1)质点得振动方程:(1)质点在A点处得速率。 [解] 由旋转矢量图与可知s (1) 以得中点为坐标原点,x轴指向右方。 t=0时, t=2s时, 由以上二式得因为在A点质点得速度大于零,所以所以,运动方程为: (2)速度为: 当t=2s时 6—3 一质量为M得物体在光滑水平面上作谐振动,振幅为12cm,在距平衡位置6cm处,速度为24,求:(1)周期T; (2)速度为12时得位移。 [解] (1) 设振动方程为以、、代入,得: 利用则

大物Ⅱ期末试题及答案

课程代号：PHY17017 北京理工大学2014－2015学年第一学期大学物理II 期末试题A 卷 2015年1月29日 14:00 – 16:00 班级学号姓名任课教师姓名物理常数：真空介电常量ε0 = 8.85×10-12 C 2·N -1·m -2，真空磁导率μ0 =4π×10-7 N·A -2，普朗克常量h =6.63×10-34 J·s ，基本电荷e =1.60×10-19 C ，电子质量 m e =9.11×10-31 kg ，质子质量 m p =1.67×10-27 kg 。一、填空题（共40分，请将答案写在卷面指定的横线上。） 1. （3分）两个点电荷在真空中相距为r 1时的相互作用力等于它们在某一“无限大”向同性均匀电介质中相距为r 2时的相互作用力，则该电介质的相对介电常量εr = 。 2. （3分）电容为C 0的平板电容器，接在电路中，如图所示。若将相对介电常量为εr 的各向同性均匀电介质插入电容器中(填满空间)，此时电场能量是原来的倍。 3. （3分）带电粒子穿过过饱和蒸汽时，在它走过的路径上，过饱和蒸汽便凝结成小液滴，从而显示出粒子的运动轨迹，这就是云室的原理。今在云室中有磁感强度大小为1T 的均匀磁场，观测到一个质子的径迹是半径20cm 的圆弧，该质子的动能为 J 。 4. （3分）真空中两只长直螺线管1和2，长度相等，单层密绕匝数相同，直径之比d 1/d 2=1/4 。当它们通以相同电流时，两螺线管贮存的磁能之比W 1/W 2= 。 5. （3分）一圆线圈的半径为R ，载有电流I ，置于均匀外磁场B 中，如图所示。在不考虑载流圆线圈本身所激发的磁场的情况下，则线圈导线上的张力为。 ( 载流线圈的法线方向规定与磁场B 的方向相同。) 6. （3分）螺绕环中心周长l =10cm ，环上均匀密绕线圈N =200匝，线圈中通有电流I =0.1A ，

大物解答题及其答案

热学部分： 1.等（定）压摩尔热容和等（定）容摩尔热容的物理含义是什么？它们分别取决于哪些因素？答：1mol物质在等压过程中温度升高1K时所吸收的热量称为等压摩尔热容，同理，1mol物质在等容过程中温度升高1K时所吸收的热量称为等容摩尔热容。理想气体的等压摩尔热容和等容摩尔热容只与气体分子的自由度有关。 2.理想气体等压过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：理想气体的等压过程的特征是压强为恒量，改变温度；热量、内能和功都在变化。且热量：内能增量：气体对外作的功： 3.理想气体等容过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：理想气体等容过程的特征是，体积为恒量，改变温度；对外作功为零，热量等于内能的增量。热量和内能增量：气体对外作的功：

4.理想气体等温过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：理想气体等温过程的特征是温度是恒量，改变压强；内能变化为0.系统吸收的热量等于对外做的功。吸收热量和对外作功：内能增量： 5.简述卡诺循环过程；提高热机效率的途径有哪些？答：卡诺循环是在两个温度恒定的热源（一个高温热源，一个低温热源）之间工作的循环过程，它是由两个等温和两个绝热的平衡过程组成。按照循环方向的不同，分为卡诺正循环和卡诺负循环，分别对应热机和制冷机。以卡诺正循环为例，第一过程是等温膨胀，从高温热库吸入热量，第二过程是绝热膨胀，第三过程是等温压缩过程，系统向低温热库放出热量，第四过程是绝热压缩过程。提高热机效率的方式主要有两种，提高高温热库温度，降低低温热库温度。 6.给出热力学第二定律的两种以上叙述方式。证明能否用一个等温过程和一个绝热过程构成一个循环过程。答：开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功，而不引起其他变化。（或者，第二类永动机是不可能实现的。）克劳修斯描述：热量不能自动的从低温物体传到高温物体。由一个等温过程和绝热过程不能构成一个循环过程，理由如下：假设有一热机等温过程中吸收热量并在绝热膨胀过程中将吸收的热量完全转化为功，这显然与热力学第二定律的开氏表述矛盾，同理，再假设有一制冷机，经历一次绝热压缩后向低温热库吸热并在等温过程完全用于制冷，将这两个过程做成一个复合热机，一次循环后，外界没有作功，二热量却自动的从低温热源传到高温热源，与热力学第二定律的克氏表述矛盾。故一个等温过程和绝热过程不能构成一个循环过程。 7.一个容器气体体系中，在热平衡状态下气体的运动遵循什么规律？答：一、理想气体处于平衡态时气体分子出现在容器内任何空间位置的概率相同；二、分子向各个方向运动的概率相同。由此可以得出下面推论： 1.气体分子的速度和它的各个分量的平均值为0；

大物作业题1-6及答案

作业题一（静止电荷的电场）班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 一、选择题 1. 一均匀带电球面，电荷面密度为σ，球面内电场强度处处为零，球面上面元d S 带有σ d S 的电荷，该电荷在球面内各点产生的电场强度 (A) 处处为零． (B) 不一定都为零． (C) 处处不为零． (D) 无法判定．[ ］ 2. 电荷面密度均为＋σ的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图放置，其周围空间各点电场强度E ? 随位置坐标x 变化的关系曲线为：(设场强方向向右为正、向左为负) ［］ 3. 将一个试验电荷q 0 (正电荷)放在带有负电荷的大导体附近P 点处(如图)，测得它所受的力为 F ．若考虑到电荷q 0不是足够小，则 (A) F / q 0比P 点处原先的场强数值大． (B) F / q 0比P 点处原先的场强数值小． (C) F / q 0等于P 点处原先场强的数值． (D) F / q 0与P 点处原先场强的数值哪个大无法确定．［］ 4. 如图所示，一个电荷为q 的点电荷位于立方体的A 角上，则通过侧面abcd 的电场强度通量等于： (A) 06εq ． (B) 012εq ． (C) 024εq ． (D) 0 48εq ．［］ 5. 高斯定理 ???=V S V S E 0/d d ερ? ? (A) 适用于任何静电场． (B) 只适用于真空中的静电场． (C) 只适用于具有球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场． (D) 只适用于虽然不具有(C)中所述的对称性、但可以找到合适的高斯面的静电场．［］ 02ε P

5大物机械波习题及答案

一、选择题 1、一简谐波波动方程为0.03cos6(0.01)()y t x SI π=+则（A ）其振幅为3m (B)周期为1/3s [ C ] （C ）波速为10m/s (D)波沿X 轴正方向传播 2、如图为0t =时刻沿X 负方向传播的平面全余弦简谐波的波形曲线，则O 点处质点振动的初相为： [ D] （A ）0 (B)π (C) 2 π (D)32π 3、一平面简谐波，沿x 轴负方向传播，角频率为ω，波速为u ，设4 T t = 时刻的波形如图所示，则该波的波动方程为 [ D ] (A);)(cos u x t A y -=ω (B) ;]2)(cos[π ω+-=u x t A y (C) ;)(cos u x t A y +=ω (D) ].)(cos[πω++=u x t A y 4、两列相干波沿同一直线反向传播形成驻波，则两相邻波节之间各点的相位及振幅的关系为【C 】（A ）振幅全相同，相位全相同；（B ）振幅不全相同，相位全相同；（C ）振幅全相同，相位不全相同；（D ）振幅不全相同，相位不全相同。 5、一平面简谐波在弹性媒质中传播，在媒质质元从平衡位置运动到最大位移处的过程中 [ D ]

（A ）它的动能转换为势能；（B ）它的势能转换为动能；（C ）它从相邻的一段质元获得能量，其能量逐渐增加；（D ）它的能量传给相邻的另一质元，其能量逐渐减小。 6、以平面余弦波波源得周期为s T 5.0=，它所激发得波得振幅为m 1.0，波长为m 10，取波源振动得位移恰好在正方向最大值时开始计时，波源所在处为原点，沿波传播方向为x 轴正方向，则2 λ = x 处质点振动得表示式为 [ A ] （A ）;)()4cos(1.0m t y ππ-= (B) ;)()2 2cos(1.0m t y π π- = (C) ;)()(4cos 1.0m t y ππ-= (D) .)()2cos(1.0m t y ππ-= 7、一平面简谐波沿Ox 正方向传播，波动表达式为]2 )42(2cos[10.0π +-π=x t y (SI)，该波在t = 0.5 s 时刻的波形图是［ B ］ 8、横波以波速u 沿x 轴负方向传播．t 时刻波形曲线如图．则该时刻［ D ］ (A) A 点振动速度大于零． (B) B 点静止不动． (C) C 点向下运动． (D) D 点振动速度小于零．二、填空题（共18分，每题3分）。 1、一平面简谐波的波动方程为cos()()y A Bt Cx SI =-，式中A,B,C,为正值恒量， -

大物课后习题答案

1-3 一质点在xOy 平面上运动，运动方程为 x =3t +5, y = 2 1t 2 +3t -4. 式中t 以 s 计，x ,y 以m 计．(1)以时间t 为变量，写出质点位置矢量的表示式；(2)求出t =1 s 时刻和t ＝2s 时刻的位置矢量，计算这1秒内质点的位移；(3)计算t ＝0 s 时刻到t ＝4s 时刻内的平均速度；(4)求出质点速度矢量表示式，计算t ＝4 s 时质点的速度；(5)计算t ＝0s 到t ＝4s 内质点的平均加速度；(6)求出质点加速度矢量的表示式，计算t ＝4s 时质点的加速度(请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式)．解：（1） j t t i t r )432 1 ()53(2-+++=m (4) 1s m )3(3d d -?++== j t i t r v 则 j i v 734+= 1s m -? (6) 2 s m 1d d -?==j t v a 这说明该点只有y 方向的加速度，且为恒量。 1-4 在离水面高h 米的岸上，有人用绳子拉船靠岸，船在离岸S 处，如题1-4图所示．当人以 0v (m ·1 -s )的速率收绳时，试求船运动的速度和加速度的大小．图1-4 解：设人到船之间绳的长度为l ，此时绳与水面成θ角，由图可知 2 2 2 s h l += 将上式对时间t 求导，得 t s s t l l d d 2d d 2= 题1-4图根据速度的定义，并注意到l ,s 是随t 减少的， ∴ t s v v t l v d d ,d d 0- ==- =船绳

大物习题答案

习题六 6—1 一轻弹簧在60N 的拉力下伸长30cm 。现把质量为4kg 物体悬挂在该弹簧的下端，并使之静止，再把物体向下拉10cm ，然后释放并开始计时。求：(1)物体的振动方程；(2)物体在平衡位置上方5cm 时弹簧对物体的拉力；(3)物体从第一次越过平衡位置时刻起，到它运动到上方5cm 处所需要的最短时间。 [解] (1)取平衡位置为坐标原点，竖直向下为正方向，建立坐标系 )/(07.74 200 1.0) /(200103060 2 s rad m k m A m N k === ==?= -ω 设振动方程为 x =cos+φ) t =0时, x = =φ φ=0 故振动方程为 x=(m) (2)设此时弹簧对物体作用力为F ，则： F ＝k (Δx )=k (x 0 +x ) 其中 x 0 =mg /k =40/200=(m) 因而有 F = 200设第一次越过平衡位置时刻为t 1 ，则: 0= ) t 1 =π/ 第一次运动到上方5cm 处时刻为t 2 ，则 = ) t 2 =2π/(3× 故所需最短时间为： Δt =t 2 -t 1 = 6—2 一质点在x 轴上作谐振动，选取该质点向右运动通过点 A 时作

为计时起点(t ＝0)，经过2s 后质点第一次经过点B ，再经 2s 后，质点第二经过点B ，若已知该质点在A 、B 两点具有相同的速率，且AB =10cm ，求：(1)质点的振动方程：(1)质点在A 点处的速率。 [解] 由旋转矢量图和||||b a v v =可知42 1=T s 4/28/1, 81ππνων====∴-s s T (1) 以AB 的中点为坐标原点，x 轴指向右方。 t =0时, φcos 5A x =-= t =2s 时， φφωsin )2cos(5A A x -=+== 由以上二式得 1tan =φ 因为在A 点质点的速度大于零，所以4 3πφ- = cm x A 25cos /==φ 所以，运动方程为： )()4/34/cos(10252SI t x ππ-?=- (2)速度为： )434sin(410252π ππ-?-==-t dt dx v 当t =2s 时 s cm t dt dx v /93.3)4 34sin(425=--==π ππ 6—3 一质量为M 的物体在光滑水平面上作谐振动，振幅为 12cm ，在距平衡位置6cm 处，速度为24s cm ，求：(1)周期T ； (2)速度为12s cm 时的位移。 [解] (1) 设振动方程为()()cm t A x ?ω+=cos 以cm A 12=、cm x 6=、124-?=s cm v 代入，得：

2014级《大物》第一学期期末试题及参考答案

1.（15分）一立方米的密闭容器内盛有14克的氮气，若氮气可视为刚性的理想气体，在C 027的室温下，试求：（1）容器内气体的压强；（2）氮气分子热运动的最可几速率p v 、平均速率v 2v （3）一个氮气分子的平均平动动能；容器内氮气的内能是多少？参考答案：（1）31.2510()p Pa =?；（2）422.0()p m v s =；476.2()m v s =；2516.8()m v s =；（3）216.21010()t J ε-=?；3() 3.1210()E T J =?。 2.（14分）一容器中间被一隔板分成体积相等的两半，一半装有氦气，温度为K 250；另一半装有氧气，温度为K 310。二者压强相等，求去掉隔板两种气体混合后的温度。参考答案： 284.4T K = 。 3. （15分）导体中共有N 个自由电子（电子的分布可视为电子气），电子气中电子的最大速率F v 称为费米速率。假设自由电子的质量e m 为已知；且自由电子按速率的分布遵从费米分布律，其分布函数为： ?????>>>==)(0 )0(4)(2F F v v v v N A v Ndv dN v f π，其中A 为常量。（1）求常数A ；（2）求电子气中电子的平均动能。参考答案：（1）343F v N A π= ；（2）2310 k e F m v ε=。厦门大学《大学物理》B 上课程期末试卷 2014－2015第 2学期（A 卷题解）

4. （14分）某单原子理想气体经历一准静态过程，压强P 与温度T 成反比。（1）求此过程中该气体的摩尔热容C ；（2）设此过程中某一时刻气体压强为P 0，体积为V 0，求在体积从V 0增加到2V 0过程中气体对外所做的功。参考答案：（1）C =72R ；（2）002(21)W p V =- 。 5. （14分）一热机每秒从高温热源 K T 6001= 吸取热量 )/(1034.341s J Q ?=，做功后向低温热源 K T 3002= 放出热量 )/(1009.242s J Q ?= 。试问： (1) 问它的效率是多少？它是不是可逆机？ (2) 如果尽可能地提高了热机的效率，问每秒从高温热源吸热)/(103.344s J ?，则每秒最多能作多少功？参考答案：（1）37.4%η=；且该热机不是可逆机；（2）4max 1.67010()W J s t ?=? 。 6. （14分）某循环过程的~T V 曲线如图所示。该循环的工作物质为ν摩尔理想气体，其等容摩尔热容V C 和比热容γ均已知，且为常量。已知a 点的温度为1T ，体积为1V ；b 点的体积为2V ；ca 为绝热过程。求：（1）c 点的温度C T ；（2）循环的效率η。参考答案：（1）-1112 =()c V T T V γ ；（2）11221[1()]1ln()V V C V V R V γη--=-? 。 7. （14分）说明：

大物答案

气体动理论一. 基本要求 1. 了解气体分子热运动的图象及理想气体分子的微观模型。 2. 理解气体压强、温度的统计意义，通过气体压强公式的推导，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。 3. 了解玻耳兹曼能量分布律及等温气压公式，并用它们来处理一些有关的简单问题。 4. 了解麦克斯韦速率分布律、分布函数、分布曲线的物理意义，了解气体分子的热运动的最概然速率、平均速率、方均根速率的意义及求法。 5. 理解内能的概念及能量均分定理，会用能均分定理计算理想气体的内能。 6. 了解气体分子的平均自由程、平均碰撞频率的意义及其简单计算。二. 内容提要 1. 理想气体的状态方程理想气体处于平衡态时，其态参量压强p、体积V及温度T之间存在的关系式

RT M M pV mol = 利用状态方程可以由一些已知的态参量推算另一些未知的态参量。 2. 压强公式反映理想气体的压强P 与气体分子平均平动动能k ε及分子数密度n 之间的关系式，其数学表达式为 )(2v 2 1 3232m n n P k =ε= 式中22 1v m k =ε代表一个分子的平均平动动能，m 代表分子的质量。 3. 温度公式描述气体温度与气体分子平均平动动能之间的关系式，其数学表达式为 kT k 2 3=ε 式中，k 为玻耳兹曼常量。由压强公式和温度公式可以得到理想气体物态方程的另一种形式 nkT P = 4. 能量均分定理当气体处于平衡态时，分布与每一个自由度（平动、转动）上的平均能量均为kT 2 1。利用能均分定理很容易计算理想气

体的内能。 5. 理想气体的内能气体分子所具有的各种平均动能的总和。质量为M 的理想气体的内能 RT i M M E mol 2 = 式中mol M 为气体的摩尔质量，i 为自由度。 6. 麦克斯韦速率分布律气体处于平衡态时，分布在速率区间v ~ v +d v 内的分子数d N 与总分子数N 的比率按速率v 的分布规律。速率分布函数分布在速率v 附近单位速率间隔内的分子数与总分子数的比率，即分子速率出现在v 附近单位速率间隔内的概率，亦即概率密度。则 v v d d )(N N f = f （v ）随v 变化的曲线称为速率分布曲线。 7. 三种特征速率（1）最可几速率气体分子分布在某速率附近的单位速率区间隔内的分子数与总分子数的比率为最大的速率，其表达式为 mol p M RT 2= v

大物习题答案第6章波动光学(DOC)

第6章波动光学 6.1基本要求 1．理解相干光的条件及获得相干光的方法. 2．掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，了解半波损失，掌握半波损失对薄膜干涉极大值和极小值条件的影响。 3．能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置 4．了解迈克耳孙干涉仪的工作原理 5．了解惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释. 6．了解用波带法来分析单缝夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响. 7．了解衍射对光学仪器分辨率的影响. 8．掌握光栅方程，会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响. 9．理解自然光与偏振光的区别. 10．理解布儒斯特定律和马吕斯定律. 11．了解线偏振光的获得方法和检验方法. 6.2基本概念 1．相干光若两束光的光矢量满足频率相同、振动方向相同以及在相遇点上相位差保持恒定，则这两束光为相干光。能够发出相干光的光源称为相干光源。 2．光程光程是在光通过介质中某一路程的相等时间内，光在真空中通过的距离。若介质的折射率为n，光在介质中通过的距离为L，则光程为nL。薄透镜不引起附加光程差。光程差?与相位差? ?的关系 2π ? λ ?=?。 3．半波损失光在两种介质表面反射时相位发生突变的现象。当光从光疏介质（折射率较小的

介质）射向光密介质（折射率较大的介质）时，反射光的相位较之入射光的相位跃变了π，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的光程差，所以称为半波损失。 4．杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉实验是利用波阵面分割法来获得相干光的。用单色平行光照射一窄缝S ，窄缝相当于一个线光源。S 后放有与其平行且对称的两狭缝S 1和S 2，两缝之间的距离很小。两狭缝处在S 发出光波的同一波阵面上，构成一对初相位相同的等强度的相干光源，在双缝的后面放一个观察屏，可以在屏幕上观察到明暗相间的对称的干涉条纹，这些条纹都与狭缝平行，条纹间的距离相等。 5．薄膜干涉薄膜干涉是利用分振幅法来获得相干光的。由单色光源发出的光经薄膜上表面的反射光和经薄膜下表面反射再折射形成的光是相干光，它们在薄膜的反射方向产生干涉。薄膜干涉的应用有增透膜，增反膜等。 6．劈尖两片叠放在一起的平板玻璃，其一端的棱边相接触，另一端被细丝隔开，在两块平板玻璃的表面之间形成一空气薄层，叫做空气劈尖。自空气劈尖上下两面反射的光相互干涉。形成明暗交替、均匀分布的干涉条纹。 7．牛顿环一块曲率半径很大的平凸透镜与一平玻璃相接触，构成一个上表面为球面，下表面为平面的空气劈尖。由单色光源发出的光经劈尖空气层的上下表面反射后相互干涉，形成明暗相间且间距不等的同心圆环，因其最早是被牛顿观察到的，故称为牛顿环。 8．迈克尔孙干涉仪用互相垂直的两平面镜形成等效空气层，分振幅法产生相干光。条纹移动数目N 与反射镜移动的距离d ?之间的关系为 2d N λ ?=? 9．夫琅和费单缝衍射

哈工程大物习题册(113-128)-第五次答案

113. 波长为λ的单色光照射某金属表面发生光电效应，发射的光电子（电量绝对值为e ，质量为m ）经狭缝后垂直进入磁感应强度B 为的均匀磁场（如图示），今已测出电子在该磁场中作圆周运动的最大半径为R 。求：（1）金属材料的逸出功？（2）遏止电势差？ ? ? ? ? ? ? ? ? 解：(1) 由 R m eB /2 v v = 得 m ReB /)(=v ，代入 A m h += 22 1 v ν 可得 222221m B e mR hc A ?-=λ m B e R hc 22 22-=λ (2) 2 2 1v m U e a = m eB R e m U a 222 22==v 114. 图中所示为在一次光电效应实验中得出的曲线 (1)求证：对不同材料的金属 , AB 线的斜率相同 . (2)由图上数据求出普朗克恒量 h . |U a ( ×10 14Hz) 解：(1) 由 A h U e a -=ν 得 e A e h U a //-=ν e h U a /d /d =ν (恒量) 由此可知，对不同金属，曲线的斜率相同． (2) h = e tg θ 14 10 )0.50.10(0 0.2?--=e =6.4×10- 34 J ·s 115. 已知x 射线光子的能量为0.6MeV ，若在康普顿散射中，散射光子的波长变化了20%，

试求：反冲电子的动能？解：设散射前电子为静止自由电子，则反冲电子的动能E K =入射光子与散射光子能量之差=εε-0 入射X 射线光子的能量 000/λνεhc h == 0 0/ελhc = 散射光子的能量 00)2.1/1()20.1/(/ελλε===hc hc 反冲电子的动能 =-=-=00)2.1/11(εεεK E 0.10 MeV 116. 假定在康普顿散射实验中, 入射光的波长λ0=0.0030nm , 反冲电子的速度 v = 0.6c , 求：散射光的波长λ . 解：根据能量守恒,有 2 20mc h c m h e +=+νν 这里 2 ) /(11c m m e v -= ∴ 2 0c m h h e +=νν]) /(11 1[2 c v -- 则 20c m hc hc e +=λλ]) /(111[2c v -- 解得： ] ) /(11 1[1200 c h c m e v --+= λλλ= 0.00434 nm 117. 如果室温下（t=270C ）中子的动能与同温度下理想气体分子的平均平动动能相同，则中子的动能为多少？其德布罗意波长是多少？解：J 1021.62 3 21-?== kT E k m 10465.1210-?=== k mE h P h λ 118. 能量为15eV 的光子 , 被处于基态的氢原子吸收 , 使氢原子电离发射一个光电子 , 求：此光电子的德布罗意波长 . 解：远离核的光电子动能为 4.16.131521 2=-==v e K m E eV 则 == e K m E 2v 7.0×105 m/s 光电子的德布罗意波长为 === v e m h p h λ 1.04×10-9 m =10.4 ?

大物下习题答案

习题11 11-3．将一“无限长”带电细线弯成图示形状，设电荷均匀分布，电荷线密度为λ，四分之一圆弧AB的半径为R，试求圆心O点的场强。解：以O为坐标原点建立xOy坐标，如图所示。 ①对于半无限长导线A∞在O点的场强：有： (cos cos) 42 (sin sin) 42 Ax A y E R E R λπ π πε λπ π πε =- =- ? ? ? ? ? ?? ②对于半无限长导线B∞在O点的场强：有： (sin sin) 42 (cos cos) 42 B x B y E R E R λπ π πε λπ π πε =- =- ? ? ? ? ? ?? ③对于AB圆弧在O点的场强：有： 2 00 2 00 cos(sin sin) 442 sin(cos cos) 442 AB x AB y E d R R E d R R π π λλπ θθπ πεπε λλπ θθπ πεπε ==- = ? ? ? ? ? ?=-- ? ? ? ∴总场强：0 4 O x E R λ πε = ，0 4 O y E R λ πε = ，得：0 () 4 O E i j R λ πε =+ 。或写成场强：0 E== ，方向45。 11-5．带电细线弯成半径为R的半圆形，电荷线密度为0sin λλ? =，式中 λ为一常数，?为半径R与x轴所成的夹角，如图所示．试求环心O处的电场强度。解：如图， 2 00 sin 44 d dl dE R R λ?? λ πεπε == ， cos sin x y dE dE dE dE ? ? = = ?? ? ??考虑到对称性，有：0 = x E； ∴ 2 000 00 000 sin(1cos2) sin 4428 y d d E dE dE R R R ππ λ??λλ ?? ? πεπεε - ===== ???? ，方向沿y轴负向。 x y E

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练习一力学导论参考解答 1． (C)；提示：??= ?=t 3 x 9 vdt dx t d x d v 2． (B)；提示：? ? + =R 20 y 0 x y d F x d F A 3． 0.003 s ；提示：0t 3 104400F 5 =?-=令 0.6 N·s ; 提示： ? = 003 .00 Fdt I 2 g ; 提示：动量定理 0mv 6.0I -== 3． 5 m/s 提示：图中三角形面积大小即为冲量大小；然后再用动量定理求解。 5．解：(1) 位矢 j t b i t a r ωωsin cos += (SI) 可写为 t a x ωc o s = ， t b y ωs i n = t a t x x ωωsin d d -== v ， t b t y ωωc o s d dy -==v 在A 点(a ，0) ，1cos =t ω，0sin =t ω E KA =2 2222 12121ωmb m m y x =+v v 由A →B ??-==0a 2 0a x x x t c o s a m x F A d d ωω=?=-02222 1d a ma x x m ωω ??-==b 02b 0y y t sin b m y F A dy d ωω=?-=-b mb y y m 02 222 1d ωω 6. 解：建立图示坐标，以v x 、v y 表示小球反射速度的x 和y 分量,则由动量定理，小球受到的冲量的x,y 分量的表达式如下： x 方向：x x x v v v m m m t F x 2)(=--=? ① y 方向：0)(=---=?y y y m m t F v v ② ∴ t m F F x x ?==/2v v x =v cos a ∴ t m F ?=/cos 2αv 方向沿x 正向．根据牛顿第三定律，墙受的平均冲力 F F =' 方向垂直墙面指向墙内． α α m m O x y

交大大物第四章习题答案

习题 4-1. 如图所示的圆锥摆，绳长为l ，绳子一端固定，另一端系一质量为m 的质点，以匀角速ω绕铅直线作圆周运动，绳子与铅直线的夹角为θ。在质点旋转一周的过程中，试求：（1）质点所受合外力的冲量I ；（2）质点所受张力T 的冲量I T 。解：（1）根据冲量定理：???==t t P P d dt 00 ??P P F 其中动量的变化：0v v m m - 在本题中，小球转动一周的过程中，速度没有变化，动量的变化就为0，冲量之和也为0，所以本题中质点所受合外力的冲量I 为零（2）该质点受的外力有重力和拉力，且两者产生的冲量大小相等，方向相反。重力产生的冲量=mgT=2mg /；所以拉力产生的冲量2mg /，方向为竖直向上。 4-2.一物体在多个外力作用下作匀速直线运动，速度=4m/s 。已知其中一力F 方向恒与运动方向一致，大小随时间变化内关系曲线为半个椭圆，如图。求：（1）力F 在1s 到3s 间所做的功；（2）其他力在1s 到s 间所做的功。解：（1）由做功的定义可知： J S v Fdt v Fvdt Fdx W x 6.1253 131x 21=?====???椭圆（2）由动能定理可知，当物体速度不变时，外力做的总功为零，所以当该F 做的功为125.6J 时，其他的力的功为-125.6J 。 4-3.质量为m 的质点在Oxy 平面内运动，运动学方程为 j i r t b t a ωωsin cos +=，求：（1）质点在任一时刻的动量；

（2）从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量。解：（1）根据动量的定义：(sin cos )P mv m a t b t ωωωω==-+i j （2）从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量等于它在这段时间内动量的变化，因为动量没变，所以冲量为零。 4-4.质量为M =2.0kg 的物体（不考虑体积），用一根长为l =1.0m 的细绳悬挂在天花板上。今有一质量为m =20g 的子弹以0v =600m/s 的水平速度射穿物体。刚射出物体时子弹的速度大小v =30m/s ，设穿透时间极短。求：（1）子弹刚穿出时绳中张力的大小；（2）子弹在穿透过程中所受的冲量。解：（1）解：由碰撞过程动量守恒可得： 10Mv mv mv += 代入数据 123002.060002.0v +?=? 可得：s m v /7.51= 根据圆周运动的规律：T-G=2v M R 2184.6v T Mg M N R =+= （2）根据冲量定理可得： s N mv mv I ?-=?-=-=4.1157002.00 4-5. 一静止的原子核经放射性衰变产生出一个电子和一个中微子，巳知电子的动量为m /s kg 102.122??-，中微子的动量为236.410kg m/s -??，两动量方向彼此垂直。（1）求核反冲动量的大小和方向；（2）已知衰变后原子核的质量为 kg 108.526-?，求其反冲动能。由碰撞时，动量守恒，分析示意图，可写成分量式： ααcos sin 21m m =

大物复习题

2015-16-2课堂练习50题 1. 一宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行．如果宇航员希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的火箭相对于地球的速度应是多少？(c表示真空中光速) 参考答案：v = (4/5) c． 2. 已知电子的静能为0.51 MeV，若电子的动能为0.25 MeV，则它所增加的质量?m与静止质量m0的比值近似为多少？参考答案：0.5 3. 静止时边长为50 cm的立方体，当它沿着与它的一个棱边平行的方向相对于地面以匀速度 2.4×108 m·s-1运动时，在地面上测得它的体积是多少？参考答案：0.075 m3 4. 一列高速火车以速度u驶过车站时，固定在站台上的两只机械手在车厢上同时划出两个痕迹，静止在站台上的观察者同时测出两痕迹之间的距离为1 m，则车厢上的观察者应测出这两个痕迹之间的距离为多少？参考答案： m c u2) / ( 1 /1- 5. 一电子以0.99 c的速率运动(电子静止质量为9.11×10-31 kg，则电子的总能量是多少焦耳？，电子的经典力学的动能与相对论动能之比是多少？参考答案：5.8×10-13J ；8.04×10-2 6. 牛郎星距离地球约16光年，宇宙飞船若以多少速度的匀速度飞行，将用4年的时间(宇宙飞船上的钟指示的时间)抵达牛郎星．参考答案：2.91×108 m·s-1； 7. 一个余弦横波以速度u沿x轴正向传播，t时刻波形曲线如图所示．试分别指出图中A，B，C各质点在

该时刻的运动方向．A_____________；B _____________ ；C ______________ ．参考答案：向下；向上；向上 8. 一声波在空气中的波长是0.25 m，传播速度是340 m/s，当它进入另一介质时，波长变成了0.37 m，它在该介质中传播速度为多少？参考答案：503 m/s 9.波长为λ的平行单色光垂直地照射到劈形膜上，劈形膜的折射率为n，第二条明纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差是多少？参考答案：3λ / (2n) 10. He－Ne激光器发出λ=632.8 nm (1nm=10-9 m)的平行光束，垂直照射到一单缝上，在距单缝3 m远的屏上观察夫琅禾费衍射图样，测得两个第二级暗纹间的距离是10 cm，则单缝的宽度a=？参考答案：7.6×10-2 mm 11. 假设某一介质对于空气的临界角是45°，则光从空气射向此介质时的布儒斯特角是多少？参考答案：54.7° 12. 一束平行的自然光，以60°角入射到平玻璃表面上．若反射光束是完全偏振的，则透射光束的折射角是多少？玻璃的折射率为多少！参考答案：30?；1.73 附图表示一束自然光入射到两种媒质交界平面上产生反射光和折射光．按图中所示的各光的偏振状态，反射光是什么偏振光；折射光是什么偏振光；这时的入射角i0称为什么角．参考答案：线偏振光；部分偏振光；儒斯特角

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