物理习题答案zhuan.docx

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，=1.5105Pa ，根据连续性方程：S1v1=S2v2 知：( m/s）(b) 根据伯努利方程知：，h2=0，=1.0103 kg/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，求水的流量是多少？解：已知d1=0.25m，d2=0.10m，=5.5104Pa，=4.1104Pa，根据汾丘里流速计公式知：14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，管内最高点的压强和虹吸管的流量。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，=1.013105 Pa，应用伯努利方程，则有： (m/s)B、D两处（均匀管）应用伯努利方程得： (pa)(b)Q=SDvD= 5.01043.43=1.72103 (m3/s)习题五（P142）1一振动的质点沿x轴作简谐振动，其振幅为5.010-2m，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,。通解方程式为由t=0时x=0 有速度表达式为根据已给条件 有，考虑。运动方程为2质量为5.010-3kg的振子作简谐振动，其运动方程为式中，x中的单位是m，t的单位是s。试求：(a)角频率、频率、周期和振幅；(b)t=0时的位移、速度、加速度和所受的力；(c)t=0时的动能和势能。解：(a)根据已给条件，。 (b) 将条件t=0带入方程 (c) 动能 势能10已知平面波源的振动方程为y=6.010-2cost（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：将x=5m代入波动表达式(b)相位差习题六（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，为两点电荷产生的场强，其合场强为=+(a) 在原点处，与的大小相等，方向相反，即：E=0故合场强为零。(b) 此时 =故合场强的大小：E=2cos=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ya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=方向沿y方向。(b) 当ya时E=故等效电量为3q。13. 真空中分别带有10C和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。解：(a)设和为两电荷各个单独存在时产生的场强，合场强为零。要求：0，即，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：但即：取x40x13.3 （）根据电势叠加原理：14. 真空中两等值异号点电荷相距2m，q1=8.010-6C，q2=8.010-6C。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与，则且故即为连线中点该点场强的大小为：，方向为从指向。 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) （b） 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，求他们在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和。载流圆环在圆心O处的磁感应强度：, 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：，方向为垂直图面指向外。故：，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和。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；另一段半无限长直载流导线在O点产生的磁感应强度：，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：，方向为垂直图面指向外。故：，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和。上半无限长直载流导线在O点产生的磁感应强度：，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：，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：，方向为垂直图面指向外。故：，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 ) 和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和。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。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：，。3/4载流圆环在O点所产生的磁感应强度：，方向为垂直图面指向外。故：，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垂直于导线和电子所构成的平面。解：长直载流导线周围的磁感应强度大小为，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：（1）v平行于导线，则v与B垂直 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，方向与电流的方向相同。（3）此时v与B同向，洛仑兹力。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和垂直放置，如图8-8(a)、(b)所示时所受到的安培力的大小和方向。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的磁感应强度大小均为，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，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，距长直导线为处的磁感应强度 该处电流元所受安培力的大小为 整条载流直导线AB所受合力为： 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2.310-2m，试求两缝间的距离。 解：已知 D=1.0m，相邻两条纹的间距为 求缝宽b 所以 9有一单缝宽度a = 2.010-4m，如垂直投射光为 l=500nm的绿光，试确定j =1时，在屏幕上所得条纹是明还是暗？解：由衍射公式： 代入数据得 为奇数所以得到的是暗条纹。 所以 10l=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2.010-3m，求狭缝的宽度。解：由衍射公式 有图可知：所以 m11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l=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 知： 代入数据得17三个偏振片叠置起来，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：21石英晶片对不同波长光的旋光率是不同的，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是多少？解：在题设条件下，欲使d最小则： 所以此时 光部分通过符合题意。所以石英的最小厚度为7.004mm22某蔗糖溶液在20C时对钠光的旋光率是66.4cm3/gdm。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： 代入、得： 溶液浓度 习题十一(P305)5已知铂的电子逸出功是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 又知 当恰好产生光电效应的时 所以 6 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 又知 所以（有一些习题是没有答案的，大家就相互问一下吧）