西安交通大學現代遠程教育考試卷答案

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《普通物理》作業集

參考答案
第一章 質點運動學參考答案
一、單項選擇題：
1 C 2C 3D；4．C；5.B；6. B,7. D
二、填空題：
1. ； 2.加速； 3.加速；4. , ；5. ；
6. 7.
三、計算題：

第二章 牛頓定律參考答案
一、單項選擇題：
1. B；2.B；3.D；4.B；5 ；6. A, 7. C;
二、填空題：
1. 20N；2. 12N, 3. ① ；
三、計算題：
1. 解：（1）由牛頓第二定律
分離變數
積分可得
（2）由上式
積分可得
2. 解：由牛頓第二定律
積分得
再積分得
代入v0和x0得 m/s
m

第三章 動量守恆定律和能量守恆定律參考答案
一、單項選擇題：
1. D；2. A 3. B 4. A; 5. A;
二、填空題：
1. ， ；2. ；3. ， ；4. ；
三、計算題：
1.（1）由功能原理，摩擦力做功

（2）又由功的定義，摩擦力做功

因此可得

（3）靜止前運行圈數
2. 解：水平方向動量守恆
由題意，在最高點 則

由機械能守恆
解之，得彈丸所需速率的最小值為

3..取球形屋面球心為重力勢能零參考點，由機械能守恆，有

根據牛頓第二定律，有

冰塊離開屋面的條件是

由以上三式解得

4．解：取小球開始時在位置 為重力勢能的參考點，由系統的機械能守恆定律，有
（1）
小球要剛好通過最高點 的條件是
（2）
由牛頓第二定律，有
（3）
由（1），（2），（3）式解得：

5．由動量守恆定律
由機械能守恆定律

6．在沿斜面的方向上動量守恆
上滑過程機械能守恆
解得：

第四章 剛體的轉動參考答案
一、單項選擇題：
1. A
二、填空題：
1. ①ml2／3; 2. ①3mR2/2；
三、計算題：
1. 解：設A段繩子中的張力為TA，B段繩子中的張力為TB，物體A的加速度為a.可以分別列出物體A、B和定滑輪的動力學方程

式中 為滑輪的轉動慣量， 為滑輪的角加速度。
解上面的方程組可得

2.設AC段繩子中的張力為TAC，BC段繩子中的張力為TBC，滑塊A的加速度為a，可以分別列出物體A、B和定滑輪的動力學方程
式中 為滑輪的轉動慣量， 為滑輪的角加速度。2分
解上面的方程組可得
3.設子彈射入後棒的角速度為ω，由角動量守恆定律和機械能守恆定律分別可列出下面兩式：

解上面兩式得
4．

則.

5 解：

6. 解： 轉動動能定理求解

由 得

第六章 熱力學基礎參考答案
一、單項選擇題：
1．C 2．B
二、填空題：
1．15%
三、計算題：
1.解：由題意

（1）等壓過程系統吸熱
等體過程系統吸熱
（2）等壓過程作功
等體過程作功

2.解：等溫過程氣體作功
等溫過程系統吸熱
3.解：等溫膨脹作功
等溫過程
等壓壓縮作功
總功
4.解：絕熱壓縮

5.解：由 氫氣絕熱壓縮作功

6.解：由
則
7.解：空調製冷系數為 而
室內溫度恆定時，有
則空調一天所耗電功

第七章 氣體動理論參考答案
一、單項選擇題：
1．C
二、填空題：
1． ， 2． ，
三、計算題：
1． 解：

2．解：氫氣

氧氣

3．解：由題意 而
則
4．解：由

5．解：由范氏方程，其壓強為

視為理想氣體

第八章 靜電場參考答案
一、單項選擇題：
1. D； 2. C；3.D； 4.D；5. ；6。
二、填空題：
1. 2. ； 3. 4.
5.能，能。6. , 7. ① ； ② ;
三、計算題：
1.解：取柱形高斯面，由高斯定理

2.解：作一半徑為r的球形高斯面，穿過此高斯面的電通量為

（1）若此高斯面在球內，它所包圍的電荷為

由高斯定理有
可解出
方向沿半徑方向。
（2）若此高斯面在球外，它所包圍的電荷為

由高斯定理有
可解出
方向也是沿半徑方向。
3.解：（1）由電勢疊加原理，有
（ ）
（ ）
（ ）
（2）

4．解：（1）兩圓柱面之間的電場
（ ）
由電勢差定義，有

(2)
5. 解： ,

6.解：

7. 解：作半徑為r的球形高斯面，由於電場分布的對稱性，可得

由高斯定理得
在r<R1時Σq=0, 故 E=0
在R1<r<R2時 ,故

在R2<r<R3時Σq=Q1,故
在r>R3時Σq=Q1+Q2, 故
8．（1）由靜電平衡條件知，導體球的電荷q全部分布在其表面, 導體球殼內、外表面的電荷分別為－q和Q＋q. 空間各處的電勢為這三個帶電球面產生的電勢之和.
故導體球的電勢為
導體球殼的電勢為
二者的電勢差為
（2）用導線把導體球和球殼聯接起來後, 全部電荷q+Q都分布在球殼的外表面. 此時導體球和球殼的電勢相等
, .

第九章 靜電場中的導體和電介質參考答案
一、單項選擇題：
1.
二、填空題：
1．C
三、計算題：

第十章 恆定電流參考答案
一、單項選擇題：
1.
二、填空題：

三、計算題：
1.解：(1)設電流I為順時針方向, 由A點出發, 繞迴路一周的電勢降為零:
－ 1＋I R1＋I(R3|| R4)＋ 2＋IR2＝0
可解出 I＝( 1－ 2)／(R1＋R2＋R3|| R4)＝0.85A
I1＝I2＝I＝0.85A
I3＝IR4／(R3＋R4)＝0.49A
I4＝IR3／(R3＋R4)＝0.36A
(2) UAB＝－ 1＋IR1＝－5.15V
2．.解：(1)設電流I為逆時針方向, 由M點出發, 繞迴路一周的電勢降為零
I( R1＋R3＋Ri3＋R4＋R5＋Ri1)＋ 3－ 1＝0
可解出 I＝( 1－ 3)／( R1＋R3＋Ri3＋R4＋R5＋Ri1)＝0.4A
UCD＝I(R3＋Ri3＋R4)＋E3＝10 V
UAB＝UCD－E2＝1V
(2) 聯接A、B兩點後形成上、下兩個迴路，設兩個迴路中的電流分別為I1和I2，均為逆時針方向. 由兩個迴路中的電勢降為0的條件可得
I1( R1＋R2＋Ri2＋R5＋Ri1)－I2(R2＋Ri2)＋ 2－ 1＝0
I2 (R3＋Ri3＋R4＋R2＋Ri2)－I1(R2＋Ri2)＋ 3－ 2＝0 可解出通過E2的電流為 I＝I1－I2＝0.154A
電流方向從C→D.

第十一章 穩恆磁場參考答案

一、單項選擇題：
1. C； 2. B 3.A。4. ；5. C
二、填空題：
1.向中心作變加速直線運動；2. ；3. ；4. 5． ；
6. 0；7 。8. 勻速率圓周 9. 10. ①2BIR; ②方向向上

三、計算題：
1．在金屬板中距P點為x處取一寬度為dx的窄條,窄條中的電流為

dI在P點產生的磁感強度為
電流I在P點產生的磁感強度

B的方向垂直紙面朝里.

第十二章 磁場中的磁介質參考答案
一、單項選擇題：
1.C
二、填空題：

三、計算題：

第十三章 電磁感應 電磁場參考答案
一、單項選擇題：
1. B 2. 3, 4. C
二、填空題：
1. 2.51V。
三、計算題：
1.解：用一連接P、O的直導線與弧形導線構成閉合迴路，穿過此閉合迴路的磁通量
由法拉第電磁感應定律
而

由v×B的方向可知，P點的電勢較高。

2.解：由動生電動勢

電動勢方向為順時針.
3.解：（1）
（2）由 的方向可知， 端電勢較高。
4解：（1）

（2）由矢量 的方向可知，端點 的電勢較高。

4．解：由安培定律
由牛頓第二定律
解之得
當

6．解：A：自由落體，解得： ,
B：導體桿落入磁場，
C： 由牛頓第二定律，
令K= ，解得

第十四章 機械振動參考答案
一、單項選擇題：
1．B
二、填空題：
1．
2. (a) (b)
(c) (d)

三、計算題：

第十五章 機械波參考答案
一、多項選擇題：
1．B C
二、單項選擇題：
2．C 3 C; 4. C;
三、填空題：
1. (a) (b)
(c) (d)
2. ， 0.25m,
四、計算題：
1. 設該波動表式為：
由題意及圖知： A = 0.04m, λ=0.4m, u=0.08m/s
rad/s
則：t=0時，y=0, v < 0 , , .
該波動表式為：

第十六章 電磁振盪和電磁波參考答案

一、單項選擇題：
1．B C
二、填空題：
1. , , , ,
三、計算題：
1.(1)設： 有：
由於：t=0時， ，有：
電場能量：
電場能量最大值：
磁場能量：
磁場能量最大值：
(2) 由 ， 若
有：
則：
，

第十七章 波動光學參考答案
一、單項選擇題：
1.C 2. B 3．C
二、填空題：
1. 2. 0.138 m 3. 1.22 4. .
三、計算題：
1.一雙縫裝置的一個縫被折射率為1.40的薄玻璃片所遮蓋，另一個縫被折射率為1.70的薄玻璃片所遮蓋。在玻璃片插入後，屏上原來的中央極大所在點，現變為第五級明紋。假定 ，兩玻璃片厚度均為d,則d為多少？.
解：插入介質前光程差
插入介質後光程差
插入介質前後光程差變化量
由明紋條件
則
2．在楊氏雙縫實驗中，屏與雙縫間的距離1m，用鈉光燈作單色光源( =598.3nm),(1)若縫寬2mm,相鄰兩明紋間距是多少？(2)若肉眼僅能分辨兩條紋的最小間距為0.15mm,用肉眼觀察條紋，雙縫的最大間距為多少？
解：(1)相鄰兩明紋間距

(2)若 ，則

即，雙縫間距必須小於4mm，才能看到干涉條紋。
3．由牛頓環明環半徑公式：

此單色光波長：
4.(1)由光柵公式： 即：
(a+b)==2400nm
由缺級條件： ， 由題意：取：
a+b=3a 則： a=800nm b=a+b-a=1600nm.
(2)由光柵分辨本領得： , 條。 。
5．設自然光強 ,線偏振光強 。則通過偏振片合光強 。
透射光最強時 ，透射光最弱時 。
由題意： 。
則入射的自然光與線偏振光之比: 。
6．由： ， θ很小，

明紋條數： 條，（κ取整數）。
7．（1）由題意及明紋條件：
暗紋條件：
則： ，
因： 為整數， 所以： 。
（2）若要 的暗紋中心位置與 的暗紋中心位置重合，須：
， 則： ，
因： 為整數， 則： 可實現。

第十八章 相對論參考答案
一、單項選擇題：
1. B 2. D
二、填空題：
1．4.68m , 32.01min
三、計算題：

第十九章 量子物理參考答案
一、單項選擇題：
1. C 2. B 3. B
二、填空題：
1. 1.69ev, 2. ,
3． 4.
5. 6. 2.0ev, 2.0ev, 296nm.
7. 0.58m/s 8.
9. , 0, 量子力學。 10. 2, , 。
11. 12. .
15. 9.12nm, 121.5nm.
三、計算題：
1．一維無限深勢阱定態粒子概率密度: 2分。
（1）粒子處於基態時：n=1
0-- 之間概率密度： 。
（2）n=2時：
0-- 之間概率密度: 。
2． 一維無限深勢阱： n=1、2、3、、、、、
當a=0.1nm,
當 n=1 ,
當 n=2 ,
當 n=10 ,
當 n=100 ,
當 n=101 ,
當a=1.0cm,
當 n=1 ,
當 n=2 ,
當 n=10 ,
當 n=100 ,
當 n=101 ,

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