大学物理C习题册

大学物理习题册 作者： 日期：大学物理课程学习指导 石河子大学师范学院物理系普物教研室编 208年3月目 录第一章 连续体力学3第二章气体动理论2第三章 热力学17第四章 静电场24第六章 稳恒磁场34第七章 电磁感应9第八章振动与波43第九章 光的波动性50第一章 连续体力学一、本章重难点1、刚体定轴转动的特点及描述刚体定轴转动的各个物理量。理解线量与角量的关系。2、力矩、转动动能、转动惯量、刚体定轴转动定理。3、角动量,刚体定轴转动的角动量定律、角动量守恒定律、应力、应变的概念,应变的几种形式5、理解应力与应变的关系,弹性模量6、流体、理想流体、流线和流管、定常流动、流体的连续性方程、伯努利方程8、泊肃叶定律、层流、湍流、雷诺数0、粘性流体的伯努利方程、斯托克斯定律11、弯曲液面的附加压强（球形液面、柱形液面)12、毛细现象、润湿和不润湿现象、气体栓塞二、课后习题解答1-、一飞轮直径为.2m,质量为.00kg，t边缘饶一轻绳，现用恒力拉绳子的一端，使其有静止均匀地加速,经.0转速达10转/s。假定飞轮可看作实心圆柱体。求;（1） 飞轮的角加速度及在这段时间转过的转数（2） 拉力及拉力所做的功（3） 从拉动后t=1时飞轮的角速度及边缘上一点的速度和切向加速度及发向速度。解：1-2、有一根长为l、质量为的匀质细杆，两端各牢固的连接一个质量为的小球，整个系统可绕一过O点并垂直于杆的水平轴无摩察的转动,如图。当系统转到水平位置时,求：（1） 系统所受的和力矩（2） 系统的转动惯量（3） 系统的角加速度解: （1）设垂直纸面向里为z轴的正方向(即力矩的正方向）,合力矩为两小球及杆的重力矩之和。(3）由转动定理13、有一质量为m、(1>m)两物体分别悬挂在两个半径不同的组合轮上,如图。求物体的加速度及绳的张力,大,小两轮间无相对运动，且半径分别为R、r,转动惯量分别为J1、2，。轮和轴间无摩擦。解：设垂直于纸面向里为力矩 的正方向,又大小轮之间无相对运动,则它们具有共同的角加速度，由转动定理得：对m: 对m: 又: 由以上5式得1、一根质量为m1003kg,长为l=02、的均匀细棒，在一水平面内绕通过质心并与棒垂直的固定轴无摩擦的转动。棒上套有两个可沿棒划动的小物体,他们的质量均为m20.0kg开始时，两个小物体分别被家在棒心的两边,距离各为r=005m, 此系统以01ad/s的角速度转动。设系统在无其他的改变，仅将夹子松开，两物体就沿棒外划去，以至飞离棒端。求：（1） 当两个小物体达到棒端时的角速度（2） 当两个小物体飞离棒的瞬间时,系统的角速度解：(1）此过程系统所受的合外力矩为0,因此系统的角动量守恒,则 (2)两个小物体飞离棒的瞬间时，系统的角动量仍然守恒，但物体飞离，仅剩下杆的转动惯量,所以 15、一个人坐在转椅上，双手各持哑铃，哑铃与转轴的距离各为r16m，先让人以,0=rad/的角速度随转椅旋转，此后人将哑铃拉回是与转轴的距离均为 r2=02m,人对轴的转动惯量J1=k2视为不变，每一哑铃的质量M=5g轴上摩擦忽略不记。解:(1）系统所受合外力矩为0,所以系统的角动量守恒,则（2)拉回前,系统机械能为:拉回后,系统机械能为: 可见系统的机械能不守恒。这是因为人在将哑铃拉回的过程中,把自身的化学能转化为对哑铃所作的功，并最终导致系统的机械能增加。1-6、一长l0.40m的均匀棒，质量m=10kg，可绕光滑水平轴在竖直的水平面内转动，开始时棒自然地竖直悬垂。现有一质量=8.0g的子弹以v=0s的速率水平射入棒中,射入点在轴下l=3l/4处,如图。求：（1)棒开始运动时的角速度；（)棒的最大偏转角。解:以子弹和棒为研究对象。（1）系统所受合外力矩为0,所以系统的角动量守恒,则(2）系统只受保守力的作用，机械能守恒。系统的动能转化为势能。棒获得速度后向右摆动,设摆动的最大角度为，则重心升起的最大高度为p-、一根长为=5m的钢杆,横截面积为b0.2m见方的正方形。今在杆的两端各加F=400N的拉力，求杆的应力、应变、总伸长量和横截面的相对改变量。已知钢杆的Y=211N2，泊松比=09。解:1-8、在半径为的植物球形细胞内，溶液的静压强为P,细胞壁厚度为,求细胞壁上各处所受的应力。解： 1、在图122（教材第1页)所示的分支管中,以致三管的横截面积分别为S1=1c,=,S380cm2,在截面S1、S2两管中的流速分别为v14cms，和v2=30cms。求：(1)在截面S3管中的流速;()在截面2管中的体积流量。解:1-10、流体在半径为的管内作定常流动，截面上的流速按v0（1rR）分布,r为截面上某点到轴线的距离。设m，v1.m/s。求体积流量。解：111、在充满水的水管中的某一点水的流速为v1=2/,高出大气压的计示压强P1=0+04（p)沿水管到另一点的高度比第一点降低了hm，如果在第二点处水管的截面积是第一点处的/2,求第二点处的计示压强。解:1-12、如图所示,一开口水槽中的水深为H在水下面h深处开有一小孔。问:（1）射出的水流在地板上的射程时多大?（2）在水槽的其他深度处能否在弄开一孔,其射出的水流有相同的射程?(）小孔开在水面下的深度为多少时？射程最远?最远射程是多少?解:(1） （)设在水面下处再开一小孔，则有(3）对射程函数求一阶导数等于零,从而得到y的最大值1-3、将比多管装在飞机机翼上,以测定飞机相对于空气的速率。假定比多管中盛的是酒精，指示的液面的高度差h=2,空气的湿度是0摄氏度，求飞机相对于空气的速率。已知酒精的密度1=0.81103kgm,空气的密度130kg/m。已知：h=26m,=0,1=0.1103kg/m， =1.kgm3；求：v解：1-14、如图所示为空气从稳定状态流过飞机机翼的流线。设流过机翼上面的气流速度v1=60m/s，流过机翼下面的气流250m/s,翼面的面积=402。求作用于机翼的升力。空气的密度1.g/。解：1-15、密度为的球形小液滴在密度为0,黏滞系数为的空气中下落,测出其最大速度为v0。现在如果在油滴的下方置一方向向下的均匀电厂，其场强为E，测出油滴下落的最大速度为v。求油滴所带的电量q(q).解:油滴在空气中下落:在空气与静电场中下落：由（）、（3）可得将(2)代入得1-16、若将单位叶表面上的气孔视为半径为r的圆管。由于两圆孔处风速不同而在两圆孔间产生压强差，从而引起饱和水蒸气在圆管中流动。设两圆孔处风速分别为v1=150cm/s,v2=12cms，圆管长l=2,半径r.641cm/s,求单位时间内通过单位面的水蒸气质量(即水汽通量)。已知在时,空气密度1=1210-3/cm3,细胞间隙内气体的黏滞系数=1.811-pas，饱和水蒸气的密度=2.01gm。解:1-7、为了测定液体的表面张力系数，可称量自毛细血管脱离的液滴重量，并测量在脱离的瞬间液滴颈的直径d，如图。已测得318滴液重4.902N,d=7mm，求此液体的表面张力系数。解:一滴液滴重为承担此液滴重量的表面张力的大小为:1-18、在2平方公里的湖面上，下了一场50mm的大雨,雨滴半径r.0m。设温度不变,求释放出来的能量。已知水的表面张力系数=.02N/m。解：1-、图中表示土壤中的悬着水，其上、其下两液面都与大气接触。已知上、下液面的曲率半径分别为RA和B(RBR),水的表面张力系数为，密度为。求悬着水的高度。解：如图所示 1-20、植物的根毛上有一层很薄的水膜套，根毛的尖端表面可视为半径为的半球形，而根毛的其它部分可视为半径为2的圆柱形。求根毛尖端及其它部分的水膜所产生的附加压强。已知R15m，土壤溶液的表面张力系数7.00-。解:根毛尖端看作是球形，其表面的附加压强为 其它部分看作是圆柱形,其表面的附加压强为 所以 1-1、在内直径1=200-3m的玻璃管中，插入一直径d2=.51-的玻璃棒,棒与管同轴。求水在管中上升的高度。已知水的密度=1.0103kg/3,表面张力系数=7.30-2N,与玻璃的接触角=0。解：由分析可知玻璃管和玻璃棒之间的液面是环行凹液面,对于此液面，它的曲率半径为R1，R2=(d-d2）/412、有一株高H=50m的树，木质部导管（树液传输管)视为均匀的圆管,其半径r=2010-4m。设树液的表面张力系数=010/m，接触角=4问跟部的最小压强应为多少时,方能使树液升到树的顶端?树液的密度=01gm3。解:如图所示，树根部的压强PA为第二章 气体动理论一、本章重难点1、热学的两种研究方法，理想气体的状态方程，压强公式，能量公式2、平衡态、自由度、分子的能量按自由度均分原则、理想气体的内能3、理想气体的微观模型 4、理解速率分布律、速率分布函数、麦克斯韦速率分布律和分布函数的物理含义 理解气体的三种统计速率二、课后习题解答-、水银气压计中混入了一个空气泡，因此,它的读数比实际的气压小。当精确的气压计的读数为1.03910，它的读数只有0.9715Pa，此时管内水银面到管顶的距离为0mm。问当此气压计的读数为 715Pa时,实际气压应是多少？设空气的温度保持不变。解：对气泡而言, 有下式成立,（设气压计管子的横截面积为）其中因此22、一端封闭的玻璃管长=700cm,贮有空气，气柱上面有一段长为=20.0cm的水银柱将气柱封住，水银面与管口对齐。今将玻璃管的开口用玻璃片盖住,轻轻倒转后，再除去玻璃片,因而使一部分水银倒出。当大气压P=0.99105a时，留在管内的水银柱有多长?解:正立时,设气柱