大學(xué)物理練習(xí)冊答案

第十章練習(xí)一一、選擇題1、下列四種運動（忽略阻力）中哪一種是簡諧振動？（）(A)小球在地面上作完全彈性的上下跳動(B)細線懸掛一小球在豎直平面上作大角度的來回擺動(C)浮在水里的一均勻矩形木塊，將它部分按入水中，然后松開，使木塊上下浮動(D)浮在水里的一均勻球形木塊，將它部分按入水中，然后松開，使木塊上下浮動2、質(zhì)點作簡諧振動，距平衡位置2.0cm時，加速度a=4.0cm/s(A)1.2s(B)2.4s(C)2.2s(D)4.4s3、如圖下所示，以向右為正方向，用向左的力壓縮一彈簧，然后松手任其振動，若從松手時開始計時，則該彈簧振子的初相位為（）(A)0(B)QUOTEπ2(C)QUOTE-π2(D)4、一質(zhì)量為的物體與一個勁度系數(shù)為的輕彈簧組成彈簧振子，當其振幅為時，該彈簧振子的總能量為。若將其彈簧分割成兩等份，將兩根彈簧并聯(lián)組成新的彈簧振子，則新彈簧振子的振幅為多少時，其總能量與原先彈簧振子的總能量相等（）(A)(B)(C)(D)二、填空題1、已知簡諧振動的周期為T，在時的質(zhì)點速度為，加速度為。2、已知月球上的重力加速度是地球的1/6，若一個單擺(只考慮小角度擺動)在地球上的振動周期為T，將該單擺拿到月球上去，其振動周期應(yīng)為。3、一質(zhì)點作簡諧振動，在同一周期內(nèi)相繼通過相距為11cm的A,B兩點，歷時2秒，速度大小與方向均相同，再經(jīng)過2秒，從另一方向以相同速率反向通過B點。該振動的振幅為，周期為。4、簡諧振動的總能量是E，當位移是振幅的一半時，，，當時，。三、計算題1、一振動質(zhì)點的振動曲線如右圖所示，試求：(l)運動學(xué)方程；(2)點P對應(yīng)的相位；(3)從振動開始到達點P相應(yīng)位置所需的時間。2、一質(zhì)量為10g的物體作簡諧運動，其振幅為24cm，周期為4.0s，當t=0時，位移為+24cm。(1)t=0.5s時，物體所在位置；(2)t=0.5s時，物體所受.力的大小與方向；(3)由起始位置運動到x=12cm處所需的最少時間；(4)在x=12cm處，物體的速度、動能以及系統(tǒng)的勢能和總能量。3、如右圖所示，絕熱容器上端有一截面積為S的玻璃管，管內(nèi)放有一質(zhì)量為m的光滑小球作為活塞。容器內(nèi)儲有體積為V、壓強為p的某種氣體，設(shè)大氣壓強為p0。開始時將小球稍向下移，然后放手，則小球?qū)⑸舷抡駝印Ｈ绻麥y出小球作諧振動時的周期T，就可以測定氣體的比熱容比γ。試證明(假定小球在振動過程中，容器內(nèi)氣體進行的過程可看作準靜態(tài)絕熱過程。)4、兩個同方向同頻率的簡諧振動，其合振動的振幅為20cm，與第一個簡諧振動的相位差為–1=/6。若第一個簡諧振動的振幅為cm=17.3cm，則第二個簡諧振動的振幅為____cm，第一、二兩個簡諧振動的相位差12為。三、計算題1、由一個電容C=4.0μF的電容器和一個自感為L=10mH的線圈組成的LC電路，當電容器上電荷的最大值Q0=6.0×10-5C時開始作無阻尼自由振蕩，試求（l）電場能量和磁場能量的最大值；（2）當電場能量和磁場能量相等時，電容器上的電荷量。2、三個同方向、同頻率的諧振動為試利用旋轉(zhuǎn)矢量法求出合振動的表達式。3、當兩個同方向的諧振動合成為一個振動時，其振動表達式為式中t以s為單位。求各分振動的角頻率和合振動的拍的周期。第十一章練習(xí)一一、選擇題1、當一列機械波在彈性介質(zhì)中由近向遠傳播的時候，下列描述錯誤的是()(A)機械波傳播的是介質(zhì)原子(B)機械波傳播的是介質(zhì)原子的振動狀態(tài)(C)機械波傳播的是介質(zhì)原子的振動相位(D)機械波傳播的是介質(zhì)原子的振動能量2、已知一平面簡諧波的表達式為（a、b為正值常量），則()（A）波的頻率為a；（B）波的傳播速度為b/a；（C）波長為/b；（D）波的周期為2/a。3、一平面簡諧波的波形曲線如右圖所示，則()(A)其周期為8s(B)其波長為10(C)x=6m(D)x=6m4、如右圖所示，一平面簡諧波以波速u沿x軸正方向傳播，O為坐標原點．已知P點的振動方程為，則()（A）O點的振動方程為；（B）波的表達式為；（C）波的表達式為；（D）C點的振動方程為。二、填空題1、有一平面簡諧波沿軸的正方向傳播，已知其周期為，振幅為，波長為，且在時坐標原點處的質(zhì)點位于負的最大位移處，則該簡諧波的波動方程為。2、已知一簡諧波在介質(zhì)中的傳播速度為，若該簡諧波進入介質(zhì)時，波長變?yōu)樵诮橘|(zhì)中的波長的兩倍，則該簡諧波在介質(zhì)中的傳播速度為。3、已知一平面簡諧波的表達式為(SI)，則點處質(zhì)點的振動方程為________________________________；和兩點間的振動相位差為_____________。4、一簡諧波的波形曲線如右圖所示，若已知該時刻質(zhì)點A向上運動，則該簡諧波的傳播方向為，B、C、D質(zhì)點在該時刻的運動方向為B，C，D。三、計算題1、一橫波沿繩子傳播時的波動方程式為x，y的單位為m，t的單位為s。（l）求此波的振幅、波速、頻率和波長；（2）求繩子上各質(zhì)點振動的最大速度和最大加速度；（3）求x=0.2m處的質(zhì)點在t=1s時的相位，它是原點處質(zhì)點在哪一時刻的相位（4）分別畫出t=1s，1.25s，1.50s各時刻的波形。2、設(shè)有一平面簡諧波x，y以m計，t以s計。（1）求振幅、波長、頻率和波速。（2）求x=0.1m處質(zhì)點振動的初相位。3、已知一沿x軸正向傳播的平面余弦波在t=1/3s時的波形如右圖所示，且周期T=2s。（1）寫出O點和P點的振動表達式；（2）寫出該波的波動表達式；（3）求P點離O點的距離。練習(xí)二一、選擇題1、當一平面簡諧機械波在彈性媒質(zhì)中傳播時，下述各結(jié)論哪個是正確的？()（A）媒質(zhì)質(zhì)元的振動動能增大時，其彈性勢能減小，總機械能守恒；（B）媒質(zhì)質(zhì)元的振動動能和彈性勢能都作周期性變化，但二者的相位不相同；（C）媒質(zhì)質(zhì)元的振動動能和彈性勢能的相位在任一時刻都相同，但二者的數(shù)值不等；（D）媒質(zhì)質(zhì)元在其平衡位置處彈性勢能最大。2、下列關(guān)于電磁波說法中錯誤的是()(A)電磁波是橫波(B)電磁波具有偏振性(C)電磁波中的電場強度和磁場強度同相位(D)任一時刻在空間中任一點，電場強度和磁場強度在量值上無關(guān)3、一平面簡諧波沿軸負方向傳播，其波長為，則位于的質(zhì)點的振動與位于的質(zhì)點的振動方程的相位差為()(A)(B)(C)(D)4、一平面簡諧波沿軸正方向傳播，其波速為，已知在處的質(zhì)點的振動方程為，則在處的振動方程為()(A)(B)(C)(D)二、填空題1、已知兩頻率相同的平面簡諧波的強度之比為，則這兩列波的振幅之比為。2、介質(zhì)的介電常數(shù)為ε，磁導(dǎo)率為μ，則電磁波在該介質(zhì)中的傳播速度為。3、若電磁波的電場強度為E，磁場強度為H，則該電磁波的能流密度為。4、一平面簡諧波，頻率為，波速為，振幅為，在截面面積為的管內(nèi)介質(zhì)中傳播，若介質(zhì)的密度為，則該波的能量密度__________________；該波在60s內(nèi)垂直通過截面的總能量為_________________。三、計算題1、一平面簡諧聲波的頻率為500Hz，在空氣中以速度u=340m/s傳播。到達人耳時，振幅A=10-4cm，試求人耳接收到聲波的平均能量密度和聲強（空氣的密度ρ=1.29kg/m32、一波源以35000W的功率向空間均勻發(fā)射球面電磁波，在某處測得波的平均能量密度為7.8×10-15J/m3，求該處離波源的距離。電磁波的傳播速度為3.0×108m3、一列沿x正向傳播的簡諧波，已知t1=0和t2=0.25s時的波形如右圖所示。試求：（l）P的振動表達式；（2）此波的波動表達式；（3）畫出O點的振動曲線。練習(xí)三一、選擇題1、兩列波要形成干涉，要滿足相干條件，下列選項中不屬于相干條件的是()(A)頻率相同(B)振動方向相同(C)相位差恒定(D)振幅相同2、在波長為的駐波中，兩個相鄰波腹之間的距離為()(A)/4(B)/2(C)3/4(D)3、下列關(guān)于駐波的描述中正確的是()(A)波節(jié)的能量為零，波腹的能量最大(B)波節(jié)的能量最大，波腹的能量為零(C)兩波節(jié)之間各點的相位相同(D)兩波腹之間各點的相位相同4、設(shè)聲波在媒質(zhì)中的傳播速度為u，聲源的頻率為。若聲源S不動，而接收器R相對于媒質(zhì)以速度沿著S、R連線向著聲源S運動，則位于S、R連線中點的質(zhì)點P的振動頻率為()（A）； （B）； （C）； （D）。P二、填空題P1、如圖所示，有兩波長相同相位差為的相干波源,,發(fā)出的簡諧波在距離為，距離為（b>a）的點相遇，并發(fā)生相消干涉，則這兩列簡諧波的波長為。2、當一列彈性波由波疏介質(zhì)射向波密介質(zhì)，在交界面反射時，反射波與入射波間有π的相位突變，這一現(xiàn)象被形象化地稱為。3、如圖所示，兩列相干波在P點相遇。一列波在B點引起的振動是；另一列波在C點引起的振動是；令，，兩波的傳播速度。若不考慮傳播途中振幅的減小，則P點的合振動的振動方程為____________________________________。4、一列火車以20m/s的速度行駛，若機車汽笛的頻率為600Hz，一靜止觀測者在火車前和火車后所聽到的聲音頻率分別為______和_____________（設(shè)空氣中聲速為340m三、計算題1、同一介質(zhì)中的兩個波源位于A、B兩點，其振幅相等，頻率都是100Hz，相位差為π，若A、B兩點相距為30m，波在介質(zhì)中的傳播速度為400m/s，試求AB連線上因干涉而靜止的各點的位置。2、兩個波在一很長的弦線上傳播，設(shè)其波動表達式為用SI單位，求：（1）合成波的表達式；（2）波節(jié)和波腹的位置。3、（1）火車以90km/h的速度行駛，其汽笛的頻率為500Hz。一個人站在鐵軌旁，當火車從他身旁駛過時，他聽到的汽笛聲的頻率變化是多大？設(shè)聲速為340m/s。（2）若此人坐在汽車里，而汽車在鐵軌旁的公路上以54km/h的速率迎著火車行駛。試問此人聽到汽笛聲的頻率為多大？答案第十章練習(xí)一一、選擇題1、(C)；A中小球沒有受到回復(fù)力的作用；B中由于是大角度，所以θ與sinθ不能近似相等，不能看做簡諧振動；D中球形木塊所受力F與位移x不成線性關(guān)系，故不是簡諧振動2、(C)；3、(D)；則4、(A)；二、填空題1、QUOTE-2πAsin（π+φ0）T2、單擺拿到月球上，3、7﹒78cm、8s4、、、當位移是振幅的一半時，當三、計算題1、解：（1）設(shè)由圖可知，A=0.10m，x0=A/2=0.05m，v0＞0，所以t=1s時，x1=0，故所以質(zhì)點振動的運動方程為（2）P點的相位為零（3）由得t=0.4s2、解：已知A=24cm，T=4.0s，故ω=π/2t=0時，x0=A=24cm，v0=0，故所以振動方程為（1）（2），故指向平衡位置（3）由振動方程得，因為此時v＜0，相位取正值，所以t=0.67s（4）3、證明：小球平衡時有小球偏離x時，設(shè)容器內(nèi)氣體狀態(tài)為(p1,V1)，有，則由于氣體過程是絕熱過程，有，則小球作微小位移時xS遠小于V，則上式可寫為所以，小球的運動方程為此式表示小球作簡諧振動，振動周期為所以比熱容比為練習(xí)二一、選擇題1、(C)；2、(D)；3、(A)；4、(B)；二、填空題1、摩擦阻尼、輻射阻尼2、臨界阻尼3、、、4、共振三、計算題1、解：由阻尼振動周期得阻尼因子為阻力系數(shù)為阻力為2、解：阻尼振動的振幅為將t=0，A0=0.03m和t1=10s，A1=0.01m代入上式解得則振幅減為A2=0.003m所需時間為3、由題意知彈簧的勁度系數(shù)為則車廂的固有頻率為當火車以速率v勻速行駛時，受撞擊的角頻率為當ω0=ω時車廂將發(fā)生共振，此時速率即為危險速率，則解決火車提速問題的措施之一是采用長軌無縫鐵軌。練習(xí)三一、選擇題1、(D)；2、(C)；3、(D)；4、(C)；二、填空題1、4×10-2m2、(SI)3、；由于位相差為，合成后位相與同相即為,。4、10、三、計算題1、解：由題可知，電容器極板上電荷量的初相為零，所以，其中（1）電場能和磁場能的最大值相等，即為電路的總電磁能（2）電場能量和磁場能量相等時，有，其中則所以，一個周期內(nèi)電場能量和磁場能量相等時的相位為此時電容器上的電荷量為2、解：如圖下所示，由旋轉(zhuǎn)矢量的合成得A=0.2m，所以和振動的表達式為3、解：由題意有，解得ω1=47.9rad/s，ω2=47.9rad/s所以拍的周期第十一章練習(xí)一選擇題1、(A)；2、(D)；由，可知周期。波長為。3、(D)；4、(C)；二、填空題1、2、；3、(SI)、。解：（1）的振動方程為（2）因的振動方程為所以與兩點間相位差4、向x軸正方向傳播、向上、向下、向上三、計算題1、解：（1）由波動方程式有A=0.05m，ν=5Hz，λ=0.5m，且，（2），（3）x=0.2m處質(zhì)點在t=1s時的相位為與t時刻前坐標原點的相位相同，則得t=0.92s（4）t=1s時，t=1.25s時，t=1.50s時，分別畫出圖形如下圖所示2、解：（1）由波動方程有A=0.02m，λ=0.3m，ν=100Hz，，且（2）3、解：由波形曲線可得A=0.1m，λ=0.4m，且，（1）設(shè)波動表達式為由圖可知O點的振動相位為，即得O點的初相所以O(shè)點的振動表達式為同樣P點的振動相位為，得所以P點的振動表達式為（2）波動表達式為（3）P點離O點的距離為練習(xí)二選擇題1、(D)；2、(D)；3、(B)；4、(C)；二、填空題1、2、3、4、、。解：（1）（2）。三、計算題1、解：人耳接收到聲波的平