大学物理第4版答案

第4章 刚体的定轴转动

习 题

一 选择题

4-1 有两个力作用在一个有固定转轴的刚体下，对此有以下几种说法：（1）这两个力都平行于轴作用时，它们对轴的合力矩一定是零；（2）这两个力都垂直于轴作用时，它们对轴的合力矩可能是零；(3）当这两个力的合力为零时，它们对轴的合力矩也一定是零；（4）当这两个力对轴的合力矩为零时，它们的合力也一定是零．对L述说法下述判断正确的是[ ]

（A）只有（l）是正确的 （B）（1）、（2）正确，（3）、（4）错误 （C）(1)、（2）、（3）都正确 （D）（1）、（2）、（3）、（4）都正确 解析：力矩是描述力对刚体转动的作用，M?r?F。因此合力为零时，合力矩不一定为零；合力矩为零时，合力也不一定为零。两者并没有一一对应的关系。答案选B。

4-2 有A、B两半径相同，质量相同的细圆环。A环的质量均匀分布，B环的质量不均匀分布，设它们对过环心的中心轴的转动惯量分别为IA和IB，则有[ ]

（A）IA?IB （B）IA?IB （C）无法确定哪个大 （D）IA?IB 解析：转动惯量I??i?miri2，由于A、B两细圆环半径相同，质量相同，

所以转动惯量相同IA?IB?mR2，而

习题10

10.1选择题

(1) 对于安培环路定理的理解，正确的是：

（A）若环流等于零，则在回路L上必定是H处处为零； （B）若环流等于零，则在回路L上必定不包围电流；

（C）若环流等于零，则在回路L所包围传导电流的代数和为零； （D）回路L上各点的H仅与回路L包围的电流有关。

[答案：C]

(2) 对半径为R载流为I的无限长直圆柱体，距轴线r处的磁感应强度B（） （A）内外部磁感应强度B都与r成正比；

（B）内部磁感应强度B与r成正比，外部磁感应强度B与r成反比； （C）内外部磁感应强度B都与r成反比；

（D）内部磁感应强度B与r成反比，外部磁感应强度B与r成正比。

[答案：B]

(3）质量为m电量为q的粒子，以速率v与均匀磁场B成θ角射入磁场，轨迹为一螺旋线，若要增大螺距则要（） （A） 增加磁场B；（B）减少磁场B；（C）增加θ角；（D）减少速率v。

[答案：B]

(4）一个100匝的圆形线圈，半径为5厘米，通过电流为0.1安，当线圈在1.5T的磁场中从θ=0的位置转到180度（θ为磁场方向和线圈磁矩方向的夹角）时磁场力做功为（） （A）0.24J；（B）2.4J；（C）0.14J；（D）14J。

[答案：A]

10.2 填

第三篇 电磁学

综合练习题

一、填空题

1、把一根导线弯成形状固定的平面曲线放在均匀磁场B中，绕其一端α点以角速率?逆时针方向旋转，转轴与B平行，如图9-52所示。则整个回路电动势为 ，ab两端的电动势为 。

图9-52

图－53

2、引起动生电动势的非静电力是 力，其非静电场强度Ek = 。 3、如图9-53所示，在通有电流为I的长直导线近旁有一导线段ab长l，离长直导线距离d，当它沿平行于长直导线的方向以速度?平移时，导线中的?i=____ 。

4、感应电场是由 产生的，它的电场线是 的，它对导体中的自由电荷的作用力大小为 。

5、如图9-54所示，导体AB长为L，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感应线垂直纸面向里，AB搁在支架上成为电路的一部分。当电路接通时，导体AB弹跳起来，此时导体AB中的电流方向为 。

6、 半径为r的小导线圆环置于半径为R的大导线圆环的中心，二者在同一平面内。且r??R。若在大导线圆环中通有电流i?I

第三章 刚体力学

3－1 一通风机的转动部分以初角速度ω0绕其轴转动，空气的阻力矩与角速度成正比，比例系数C为一常量。若转动部分对其轴的转动惯量为J，问：（1）经过多少时间后其转动角速度减少为初角速度的一半？（2）在此时间内共转过多少转？ 解：（1）由题可知：阻力矩M??C?，

又因为转动定理 M?J??Jd? dt??C??Jd? dt?d?tC?????dt ?0?0Jln?C??t ?0J???0e当??C?tJ

1J?0时，t?ln2。 2Ct （2）角位移???0?dt??Jln2C0?0eC?tJdt?1J?0，

2C 所以，此时间内转过的圈数为n?J?0??。 2?4?C3－2 质量为M，半径为R的均匀圆柱体放在粗糙的斜面上，斜面倾角为? ，圆柱体的外面绕有轻绳，绳子跨过一个很轻的滑轮，且圆柱体和滑轮间的绳子与斜面平行，如本题图所示，求被悬挂物体的加速度及绳中张力

解：由牛顿第二定律和转动定律得

mg?T?ma

2TR?Mgsinα.R?Jα

3T T MR2 2M m 8m?4Msinα

第三篇 电磁学

综合练习题

一、填空题

1、把一根导线弯成形状固定的平面曲线放在均匀磁场B中，绕其一端α点以角速率?逆时针方向旋转，转轴与B平行，如图9-52所示。则整个回路电动势为 ，ab两端的电动势为 。

图9-52

图－53

2、引起动生电动势的非静电力是 力，其非静电场强度Ek = 。 3、如图9-53所示，在通有电流为I的长直导线近旁有一导线段ab长l，离长直导线距离d，当它沿平行于长直导线的方向以速度?平移时，导线中的?i=____ 。

4、感应电场是由 产生的，它的电场线是 的，它对导体中的自由电荷的作用力大小为 。

5、如图9-54所示，导体AB长为L，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感应线垂直纸面向里，AB搁在支架上成为电路的一部分。当电路接通时，导体AB弹跳起来，此时导体AB中的电流方向为 。

6、 半径为r的小导线圆环置于半径为R的大导线圆环的中心，二者在同一平面内。且r??R。若在大导线圆环中通有电流i?I

南开大学本科生2009——2010学年第一学期大学物理II课程期末考试试卷答案（A卷）

专业： 年级： 学号： 姓名： 成绩:

得 分 一 、

（本题共34分，每空2 分） 1. 在单缝衍射实验装置中，如果单缝变窄，则衍射峰中央零级明条纹的宽度将 变大 （变大、变小）；若入射光波长变短，则衍射峰中央零级明条纹的宽度 变小 （变大、变小）；若在同一装置中，使单缝向上平移，则中央零级明条纹的中心位置不变 （不变、向上平移、向下平移）；若入射平行光与光轴有一夹角，则中央零级明条纹的中心位置 平移 （不变、平移）。

2. 两块平板玻璃互相叠合在一起，一端相互接触，在离接触线12.50cm处用一金属丝丝垫在两板之间，以波长??5460?的单色光垂直照射，测得条纹间距为

5.46?10?7?12.5?10?2?

南开大学本科生2009——2010学年第一学期大学物理II课程期末考试试卷答案（A卷）

专业： 年级： 学号： 姓名： 成绩:

得 分 一 、

（本题共34分，每空2 分） 1. 在单缝衍射实验装置中，如果单缝变窄，则衍射峰中央零级明条纹的宽度将 变大 （变大、变小）；若入射光波长变短，则衍射峰中央零级明条纹的宽度 变小 （变大、变小）；若在同一装置中，使单缝向上平移，则中央零级明条纹的中心位置不变 （不变、向上平移、向下平移）；若入射平行光与光轴有一夹角，则中央零级明条纹的中心位置 平移 （不变、平移）。

2. 两块平板玻璃互相叠合在一起，一端相互接触，在离接触线12.50cm处用一金属丝丝垫在两板之间，以波长??5460?的单色光垂直照射，测得条纹间距为

5.46?10?7?12.5?10?2?

第四部分 近代物理

油滴法测电子电荷

⑴ 电容器两板不水平对测量有何影响？

⑵ 为什么向电容器喷雾时，一定要使电容器二极板短路？

⑶ 为什么必须使油滴做匀速运动或静止？实验上怎样做才能保证油滴做匀速运动？ ⑷ 怎样区别油滴上电荷的改变和测量时间的误差？

⑸ 如果电场作用力仅使油滴速度改变，而未能改变方向，那么结果应如何处理？ 弗兰克-赫兹实验

⑴ 灯丝电压的大小对⑵ 说明温度对充汞F-H管⑶ 为什么温度低时充汞F-H管的光电效应法测普朗克常量

⑴ 什么是电子逸出功？如果一种物质逸出功为2.0ev，那么它做成光电管阴极时能探测的波长红限是多少？

⑵ 确定截止电位差的交点法和拐点法各是什么？

⑶ 为什么自由电子不可能吸收光子，而物质中的电子有可能吸收光子并产生光电效应？ 塞曼效应

⑴ 已知标准具间隔厚度d = 2mm，该标准具的自由光谱范围为多大？根据标准具自由光谱范围及5461?谱线在磁场中的分裂情况，对磁感应强度有何要求？若磁感应强度达到0.62T，分裂谱线中哪几条将会发生重叠？

⑵ 调节F-P标准具，如果眼睛向某方向移动，观察到干涉纹从中心冒出来，应如何调节？ ⑶ 怎样观察和分辩σ成分中的左旋和右旋圆偏振光？

⑷ 沿磁场方向观察，ΔM＝＋

习 题 四

4-1 质量为m=0.002kg的弹丸，其出口速率为300ms，设弹丸在枪筒中前进所受到的合力F?400?800x9。开抢时，子弹在x=0处，试求枪筒的长度。

[解] 设枪筒长度为L，由动能定理知

1212mv?mv0 22LL8000x 其中A??Fdx??(400?)dx

0094000L2?400L?

9 A? 而v0?0， 所以有：

4000L2400L??0.5?0.002?3002

9400L2?360L?81?0 化简可得：

L?0.45m 即枪筒长度为0.45m。

4-2 在光滑的水平桌面上平放有如图所示的固定的半圆形屏障。质量为m的滑块以初

速度v0沿切线方向进入屏障内，滑块与屏障间的摩擦系数为?，试证明：当滑块从屏障的另一端滑出时，摩擦力所作的功为W?12?2??mv0e?1 2??[证明] 物体受力：屏障对它的压力N，方向指向圆心，摩擦力f方向与运动方向相反，大小为 f??N (1)

另外，在竖直方向上受重力和水平桌面的支撑力，二者互相平衡与运动无关。 由牛顿运动定律 切向 ?f?m

大学物理习题及解答

习题一

1-1 ｜?r｜与?r有无不同?

drdt和

drdt有无不同?

dvdt和

dvdt有无不同?其不同在哪里?试举例说明．

，

?r解：（1）

（2）?r?r2?r1是位移的模，?r是位矢的模的增量，即

drdrdsdt是速度的模，即dt?v?dt.

?r?r2?r1??；

drdt只是速度在径向上的分量.

?drdrdr??r?r?（式中r?叫做单位矢）dtdt∵有r?rr，则dtdr式中dt就是速度径向上的分量，

drdr与dtdt不同如题1-1图所示.

∴

题1-1图

??dvdva?dt，dt是加速度a在切向上的分量. (3)表示加速度的模，即

??v?v?(?表轨道节线方向单位矢）∵有，所以

??dvdv?d????vdtdtdt

dv式中dt就是加速度的切向分量.

???d??dr?与dtdt的运算较复杂，超出教材规定，故不予讨论) (

1-2 设质点的运动方程为x=x(t)，y=y(t)，在计算质点的速度和加速度时，有人先求出r＝

dvdtdr22x?y，然后根据v=dt得结果，即

2d2r2，及a＝dt2而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求

=及a=

你