大學物理活頁作業(yè)答案(全套)

1、1.質(zhì)點運動學單元練習(一)答案1. B2. D3. D4. B5. 3.0m; 5.0m (提示：首先分析質(zhì)點的運動規(guī)律，在t2.0s時質(zhì)點沿x軸反方向運動；由 位移和路程的定義可以求得答案。)6. 135m (提示：質(zhì)點作變加速運動，可由加速度對時間 t的兩次積分求得質(zhì) 點運動方程。)7解：(1) r =2ti (2-t2)j (SI)1A =2i j (m)r2 = 4i2j (m)r 二 r2= 2i 7j (m)Amhhv3j (m/s)(2)drdt(SI)-dv(SI)v2 =2i -4j(m/ s)a2 二-2j(m/s-2)8.解:t2-adt = -Acos tdt = -

2、 A sin toottx = A 亠 i vdt = A - i sin tdt 二 Acos too2.質(zhì)點運動學單元練習（二）答案一 7.27 10 J rad / s 6* 3600ds _ h dt cos2 t=1.94 10m/s(2)當旗桿與投影等長時，t二二/4兀4t1.08 10 s = 3.0h4odv d v d y d v10.解：avd t d y dtdy-k y = v dv / dy1- kyd y 二 vdv ,ky2十2 C31 2 1 .已知 y=yo，v=vo 則 C voky；2 22 2 2 2 xv = V。+ k（ y。 y ）1. D2. A

3、3. B4. C5.dtm s；dt2V 2 m s ;比 8tRm s-2;a =4et 8t2enm s6.o =2.0 rad / s ；：二 4.0rad/s； at =r：二 0.82rad/s ；an = r 2 = 20m/s27. 解：（1）由速度和加速度的定義（si）drdv“dT2 2j (SI)； “dT2i（2）由切向加速度和法向加速度的定義at=d 4t24 =dt2tt21(SI)ana =,（SI）譏2 +12（3） P = J=2（t2+12 （SI）an8.解：火箭豎直向上的速度為Vy =vsin45 - gt火箭達到最高點時垂直方向速度為零，解得vo83 m

4、 / ssin 459.解:vU34.6m/ san 3010.解uhl;vuvlh53.牛頓定律單元練習答案1. C2. C3. A1 0 2T4. T Mg = 367.5kg ； a0.98m/s22 M2 , 2- dVx, 2 dx .25. vx = k x ; 2vxkk Vxdt dtdvx 12fx = mmkdt 26. 解：(1) Ft cost - Fn sin j - maFt si Fn cost - mgFt 二 mgsinr macosn;Fn 二 mgcos masinn(2) Fn=0 時；a=gcotBo7. 解：Lm R - mg8解：由牛頓運動定律可得

5、120t40 =10史dt分離變量積分Vt/vo12t 4dt2v = 6t 4t 6(m/ s)x5.0dX =t 6t2 4t 6 dtox = 2t32t 6t 5(m)9解：由牛頓運動定律可得,dv-kv mg 二 m dt分離變量積分v kdvk tdt v kvo mgm Inmgikv。+mg ,#min/ 、 mg“ kvo kikv。+mg 丿k52. 解：假設陰極A與陽極B單位長度帶電分別為-入與入，由高斯定律求 電場分布，并進一步求出陰極與陽極間的電勢差U，由已知量求電場強度并由陰極表面的電場強度求電子剛從陰極射出時所受的電場力R2EUln -2二；r2二 oR1r In

6、=eE =eURilnRRi= 4.34 10J4N&解：（1 ）方法一：取同心球面為高斯面，利用高斯定理求電場強度的分布再求 電勢分布；E1 =0 (r : &)E24r2- Q1-E 22 e(R1 叮 r ：- R2)4“orEar2Q1OoE3Qi Q24二 or2(rR2):Q1Q2Q1Q24二 orQiQ；erdl -QiQ2r R2r 4二 or2R2V2 E2 dlTcd =R2E3dlr 4mrer dlQlQ2 er dlR2 4grV2 =24“or_Q_4 0R2RlEi-R2 -dR E2dloO R2E3 dlR2Q1尺廠嚴dl:jQer dl4 二 orQ1Q24

7、二。R14- oR2rR1方法二：帶電量為 Q,半徑為R的帶電球面對電勢的貢獻球面內(nèi)電勢：V 4oR球面外電勢：VQ4二 or有電勢的疊加求電勢分布；結(jié)果與方法(2)電勢差UR2R2 Q1RiE2 Ri7erdl隹丄4 二。RiR29.解：(1)電場作用于電偶極子的最大力矩:M max-pE =2 10；N m(2)電偶極子從受最大力矩的位置轉(zhuǎn)到平衡位置過程中，電場力作的功003A= M d 八 pEsidr pE=210 J2*10.解：帶電粒子處在h高度時的靜電勢能為W1qQ22 1/24m0（h2 + R2 ）到達環(huán)心時的靜電勢能為W2 二 qQ/ 4二 0R據(jù)能量守恒定律聯(lián)立求解得-m

8、v； W221 2mv12mgh W1V2= v：+2gh-嚴!2 兀m （R1_h2 R21/214. 導體電介質(zhì)和電容單元練習（一）答案53.54.55.56.57.58.負電；：二；E =1.06 10C/m259.解：兩個球形導體用細導線相連接后電勢相等,Q1 Q2 =2 1.0 10 C解得:2 8 8Q22.0 10 =1.33 10 C ；3V226.0 103V4 二。只21 8 8Qi2.0 10 =0.67 10 C3-6.0 103V4 -。只2依照題意dR，導體上的電荷分布基本保持不變，電場可以視為兩個長直 帶電線電場的疊加。取其中一導線軸心為坐標原點，兩根導線的垂直連

9、線為 任意一點&解:x軸。P的電場強度Ei2心。lx d - x 丿U ABd-RR E dl兒d11 dx二x d - x二。2 ；。RIn心d R兩直導線單位長度的電容二；。9.解：方法一：導體電荷的自能就是系統(tǒng)的靜電能U ABdInR11Q2C = 4二；oRW Q22CQ28 二；。R方法二：依照孤立導體球電容的能量求系統(tǒng)的靜電能方法三：依照電場能量密度對電場空間的積分求系統(tǒng)的靜電能2 2 2 2 21 C2 Qr Q dV Q 4ir dr QWeo E24 W242 r2 32兀。32兀32兀 &or8兀R*10 .解：(1)導體達到靜電平衡時，導體板上電荷分布的規(guī)律可參見物理學教

10、程習題分析與解答，根據(jù)電荷守恒定律以及 C板的電勢，有G d 2d：o 2；。S 亠 2S =Q解得:2Q3SQa2QQb(2) C板的電勢-23S ；。15.導體電介質(zhì)和電容單元練習（二）答案60. C61. B62.C63.B64. r, r65.466. 解：設芯線單位長度帶電荷 ，芯線附近的電場強度最強，當電壓增高時 該點首先被擊穿E max2 二；。；r 只1U = R2-一dr = -In匹=&ELRi 2zo srr2“。R1maxlnRRi&解：（1）電容器充滿介質(zhì)后，導體板間的電勢差不變D =。；乍=。山。 v(Sr -1 UoP - o r - 1 E( 2 )介質(zhì)表面的極

11、化電荷面密度一 _p =_ o r1 Uo9.解：依照孤立導體球電容的能量求系統(tǒng)的靜電能Q22Co若斷開電源導體所帶電荷保持不變,浸沒在相對電容率為r的無限大電介質(zhì)中電容增大為: rC,系統(tǒng)的靜電能WeQ22 ,CWo*10 .解：用D的高斯定理求得電位移的大小為-102D = ；= 8.85 X 10 C/m (0x2)真空中電場強度E。a100 V/m;0介質(zhì)中電場強度E= DCT=50 V/mr；0三r真空中電勢Ui = Eo (di -x)+Ed2= 1.5 100x (SI)各區(qū)域內(nèi)均為線性分布.E(d2 + d1-x)= 1.0 50x(SI)-102Q(1 C/m).E(V/m)

12、 8.85 1100n2 v.50口，寸U2 =U(V)12 x(cm)(Dx)曲線(Ex)曲線12 x(cm)(Ux)曲線16.恒定磁場單元練習（一）答案1. E2. D3. C4. D5. 06. 0;-。17.解：（1） mObac 二 B ds 二 B dS COS0 = B Sobac 二 0.072（Wb）SobacSobac- - 0（2）mobed 二 B dS 二 B dS cOS90 =0SobedSobed4 44（3）macde = B dS= B dS COS（COS ） = B Sacde 一 = .072（Wb）SacdeSacde55& 解：（1）電子沿軌道運動

13、時等效一圓電流，電流強度為e eeviT 2 二 a0/v2 二 a0i - ev原子核（圓心）處的磁感應強度：B00 方向：垂直紙面向外2a4 兀 a0（2）軌道磁矩:eva02方向：垂直紙面向外479.解：（1）在螺線管內(nèi)取一同心的圓為安培回路B dl “0 Ii（l 內(nèi)）B 2二r JNIB（r）二%NI2rmm叫2-rrbd,*nR2兀R1(2) m = B dS = B dS cos00SS*10 解：無限長的載流薄導體板可看作由許多無限長的載流直導線組成距板左側(cè) 為I,寬為dl的窄導體板內(nèi)電流為:由磁感應強度的疊加原理:53BP =2 二(b-l r)02(b-l r)bdln(j

14、r1. B2. C3. A4. C5. 3986.二R2IB/2，垂直于磁場向上，9007.解：電子在垂直于磁場的平面內(nèi)作勻速圓周運動2v2evB = m mRR軌道半徑：R空=5.69 10（m） eB旋轉(zhuǎn)頻率：1 eB9_i=2.80 疋 10 （S8.解：（1） U AA= UA U A = 6.55mV 0根據(jù)洛侖茲力公式可判斷：載流子為帶負電的電子，因而半導體是 n型半導體IB由于Uaa nqan = qaUAAIB = 286 1020 （個 /m3）9.解：經(jīng)分析可知，同軸電纜內(nèi)外磁場具有柱對稱性，所以取 同心的圓為安培環(huán)路: H d =為I（l內(nèi)）B - 0H-Ir2Rr :

15、Ri : H 2 二r 7 7 r2 nR-jRp ： r : R2 : H 2r= I2rR2r R3: H 2 r = Iz 22X仆32卞2） - 2%I（R； -r2）2r（R； -R；）r R3 : H 2 二 r = 0*10.半徑為R的均勻帶電薄圓盤，總電荷為q .圓盤繞通過盤心且垂直盤面的軸線以角速度勻速轉(zhuǎn)動，求（1）盤心處的磁感強度；（2）圓盤的磁矩.解：（1）均勻帶電薄圓盤轉(zhuǎn)動后在圓盤面上會形成許多半徑不同的圓電流半徑為r,厚度為dr的圓環(huán)轉(zhuǎn)動后形成的圓電流為：dqcr2 兀 rdroqrdrdi2dt 2二/二 R此圓電流在盤心處產(chǎn)生的磁感應強度為:dBS0di _ 丄0

16、 qdr_2盤心處的磁感應強度：B嚴譏畀驚（2）2r 2R國 qrdr 2oqr3drdm = di S廠 r2兀RR圓盤的磁矩：R3r ,rqr dr 1 jm - dm2qRS0 R24 M磁矩的方向：根據(jù)電流的方向用右手定則判斷18.電磁感應單元練習(一)答案1. C2. B3. B4. D5. -n 二a I m cos t2nR a6. -87. 解：用導線連接MN與圓環(huán)一起構(gòu)成閉合環(huán)路，環(huán)路電動勢為零，因而半圓環(huán) 動生電動勢等于直導線 MN的電動勢。由動生電動勢的關(guān)系式：a RolVa-R 2 二 r電動勢方向向左。1 “&解：感應電荷Q二- 一-匕；G二BSR解得 B=0.05(

17、T)9金屬圓板的感應電動勢的大小-RE = v B dl Br dr = BR2JLJ02方向：中心指向邊緣#*10 .解：由麥克斯韋電磁場方程,花d一仃皀dsk弋七:tr a 時,-Bz二a2 = B。; a2 sin門 t 很 iEk2r2Bo a sinict 很 i5519.電磁感應單元練習(二)答案571. C2. C3. D4. C5. =6.-o E o. t / RC芯e ，相反7.解：(1 )設回路中電流為B12nx沿導線方向單位長度對應回路面積上的磁通量為d -xBdx =r 2nxdJ JoId _rd x0 d xr 2n（d-x）loldInr%I . d rln 一

18、r :%II,在導線回路平面內(nèi)，兩導線之間的某點的磁感強度 lol2兀(d - x)d Inr(2)磁場的能量1LI2d In 2n r&解：(1)先求出回路的磁通量，再求互感系數(shù)。討ba 2 x2:(2)由互感電動勢的定義E二- Mdi loClo、. X1 a b sin tindt 2 二a9解 方法一：由自感磁場能量的方法求單位長度電纜的磁場能量。#3drRi 2 二rfl2 二inR2in匹2 二R,Wm Ll 2 224inR4 二R,方法二：由磁場能量密度的體積分求單位長度電纜的磁場能量。B2 叫叩2wm -mWmRrl 2卩0片|2 R27MdV 珂1 8 rdr=4沢1nRi

19、*10 解：(1 )電容器板極板上的電量ttQ 二 idt 二 0.2edt = 0.21-eLoLo,l Qd0.2d(1-e)U = Ed2%S“R(2)忽略邊緣效應，t時刻極板間總的位移電流dEdt-0.2e(3)由安內(nèi)環(huán)路定律B dljd dS，可求感應磁場的分布LSB 2 r0.2et.兀R220.幾何光學單元練習答案O.IJreB 2 r = 02ie0.1 oeA6167. B 68. D69. C70. 凹透鏡，凸透鏡71. 凸透，實，虛72. MN , CO, OA,v,水，空氣73. 由O點發(fā)出的光線在圓形荷葉邊緣處恰好發(fā)生 全反射則 sin i = 1/ n，r = htan i = htan(arcsin ) n74. 如圖20-2所示，物距 s 二-0.05m , r 二-0.20m ,1 1 2則由公式一上可得s s rs =0.10m即所成的是在