大学物理试题集和答案

大学物理习题集上册大学物理教学部二00九年九月1目录部分物理常量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1练习一质点运动的描述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2练习二圆周运动相对运动┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3练习三牛顿运动定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5练习四功和能┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6练习五冲量和动量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8练习六力矩转动惯量转动定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10练习七转动定律(续)角动量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12练习八力学习题课┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13练习九理想气体状态方程热力学第一定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15练习十等值过程绝热过程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16练习十一循环过程热力学第二定律┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18练习十二卡诺循环卡诺定理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20练习十三物质的微观模型压强公式┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21练习十四理想气体的内能分布律自由程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄23练习十五热学习题课┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄24练习十六谐振动┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄26练习十七谐振动能量谐振动合成┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28练习十八波动方程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄29练习十九波的能量波的干涉┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31练习二十驻波多普勒效应┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33练习二十一振动和波习题课┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄34练习二十二光的相干性双缝干涉光程┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36练习二十三薄膜干涉劈尖牛顿环┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄38练习二十四单缝衍射光栅衍射┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39练习二十五光的偏振┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄41练习二十六光学习题课┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄432部分物理常量万有引力常量G=6.67×1011N·m2·kg2重力加速度g=9.8m/s2阿伏伽德罗常量NA=6.02×1023mol1摩尔气体常量R=8.31J·mol1·K1玻耳兹曼常量k=1.38×1023J·K1斯特藩玻尔兹曼常量=5.67×10-8W·m2·K4标准大气压1atm=1.013×105Pa真空中光速c=3.00×108m/s基本电荷e=1.60×1019C电子静质量me=9.11×1031kg质子静质量mn=1.67×1027kg中子静质量mp=1.67×1027kg真空介电常量0=8.85×1012F/m真空磁导率0=4×107H/m=1.26×106H/m普朗克常量h=6.63×1034J·s维恩常量b=2.897×103m·K*部分数学常量1n2=0.6931n3=1.099说明：字母为黑体者表示矢量练习一质点运动的描述一.选择题1.以下四种运动，加速度保持不变的运动是(A)单摆的运动；(B)圆周运动；(C)抛体运动；(D)匀速率曲线运动.2.质点在y轴上运动，运动方程为y=4t2-2t3，则质点返回原点时的速度和加速度分别为:(A)8m/s,16m/s2.(B)-8m/s,-16m/s2.(C)-8m/s,16m/s2.(D)8m/s,-16m/s2.3.物体通过两个连续相等位移的平均速度分别为v1=10m/s，v2=15m/s，若物体作直线运动，则在整个过程中物体的平均速度为(A)12m/s.(B)11.75m/s.(C)12.5m/s.(D)13.75m/s.4.质点沿X轴作直线运动,其v-t图象为一曲线,如图1.1,则以下说法正确的是(A)0～t3时间内质点的位移用v-t曲线与t轴所围面积绝对值之和表示,路程用v-t曲线与t轴所围面积的代数和表示；vtt1t2t3O图1.13(B)0～t3时间内质点的路程用v-t曲线与t轴所围面积绝对值之和表示,位移用v-t曲线与t轴所围面积的代数和表示；(C)0～t3时间内质点的加速度大于零；(D)t1时刻质点的加速度不等于零.5.质点沿XOY平面作曲线运动,其运动方程为:x=2t,y=19-2t2.则质点位置矢量与速度矢量恰好垂直的时刻为(A)0秒和3.16秒.(B)1.78秒.(C)1.78秒和3秒.(D)0秒和3秒.二.填空题1.一小球沿斜面向上运动,其运动方程为s=5+4t-t2(SI),则小球运动到最高点的时刻为t=秒.2.一质点沿X轴运动,v=1+3t2(SI),若t=0时,质点位于原点.则质点的加速度a=(SI)；质点的运动方程为x=(SI).3.一质点的运动方程为r=Acosti+Bsintj,其中A,B,为常量.则质点的加速度矢量为a=,轨迹方程为.三．计算题1.湖中有一条小船，岸边有人用绳子通过岸上高于水面h的滑轮拉船，设人收绳的速率为v0，求船的速度u和加速度a.2.一人站在山脚下向山坡上扔石子,石子初速为v0,与水平夹角为(斜向上),山坡与水平面成角.(1)如不计空气阻力,求石子在山坡上的落地点对山脚的距离s；(2)如果值与v0值一定,取何值时s最大,并求出最大值smax.练习二圆周运动相对运动一.选择题1.下面表述正确的是(A)质点作圆周运动,加速度一定与速度垂直；(B)物体作直线运动,法向加速度必为零；(C)轨道最弯处法向加速度最大；(D)某时刻的速率为零,切向加速度必为零.2.由于地球自转，静止于地球上的物体有向心加速度，下面说法正确的是4(A)静止于地球上的物体,其向心加速度指向地球中心；(B)荆州所在地的向心加速度比北京所在地的向心加速度大；(C)荆州所在地的向心加速度比北京所在地的向心加速度小；(D)荆州所在地的向心加速度与北京所在地的向心加速度一样大小.3.下列情况不可能存在的是(A)速率增加,加速度大小减少；(B)速率减少,加速度大小增加；(C)速率不变而有加速度；(D)速率增加而无加速度；(E)速率增加而法向加速度大小不变.4.质点沿半径R=1m的圆周运动,某时刻角速度=1rad/s,角加速度=1rad/s2,则质点速度和加速度的大小为(A)1m/s,1m/s2.(B)1m/s,2m/s2.(C)1m/s,2m/s2.(D)2m/s,2m/s2.5.一抛射体的初速度为v0,抛射角为,抛射点的法向加速度,最高点的切向加速度以及最高点的曲率半径分别为(A)gcos,0,v02cos2/g.(B)gcos,gsin,0.(C)gsin,0,v02/g.(D)g,g,v02sin2/g.二.填空题1.一人骑摩托车跳越一条大沟,他能以与水平成30°角,其值为30m/s的初速从一边起跳,刚好到达另一边,则可知此沟的宽度为.2.任意时刻at=0的运动是运动；任意时刻an=0的运动是运动；任意时刻a=0的运动是运动；任意时刻at=0,an=常量的运动是运动.3.已知质点的运动方程为r=2t2i+costj(SI),则其速度v=；加速度a=；当t=1秒时,其切向加速度a=；法向加速度na=.三.计算题1.一轻杆CA以角速度绕定点C转动,而A端与重物M用细绳连接后跨过定滑轮B,如图2.1.试求重物M的速度.(已知CB=l为常数,=t,在t时刻∠CBA=,计算速度时作为已知数代入).2.升降机以a=2g的加速度从静止开始上升,机顶有一螺帽在t0=2.0s时因松动而落下,设升降机高为h=2.0m,试求螺帽下落到底板☉ABCMr图2.15所需时间t及相对地面下落的距离s.练习三牛顿运动定律一.选择题1.下面说法正确的是(A)物体在恒力作用下，不可能作曲线运动；(B)物体在变力作用下，不可能作直线运动；(C)物体在垂直于速度方向，且大小不变的力作用下，作匀速园周运动；(D)物体在不垂直于速度方向力的作用下,不可能作园周运动；(E)物体在垂直于速度方向，但大小可变的力的作用下，可以作匀速曲线运动.2.如图3.1(A)所示，mAmB时,算出mB向右的加速度为a,今去掉mA而代之以拉力T=mAg,如图3.1(B)所示,算出mB的加速度a,则(A)aa.(B)a=a.(C)aa.(D)无法判断.3.把一块砖轻放在原来静止的斜面上，砖不往下滑动，如图3.2所示，斜面与地面之间无摩擦，则(A)斜面保持静止.(B)斜面向左运动.(C)斜面向右运动.(D)无法判断斜面是否运动.4.如图3.3所示，弹簧秤挂一滑轮，滑轮两边各挂一质量为m和2m的物体，绳子与滑轮的质量忽略不计，轴承处摩擦忽略不计，在m及2m的运动过程中，弹簧秤的读数为(A)3mg.(B)2mg.(C)1mg.(D)8mg/3.5.如图3.4所示,手提一根下端系着重物的轻弹簧,竖直向上作匀加速运动,当手突然停止运动的瞬间,物体将(A)向上作加速运动.(B)向上作匀速运动.(C)立即处于静止状态.(D)在重力作用下向上作减速运动.mBmAmBT(A)(B)图3.1Mm图3.2=0＜＜＜＜＜m2m图3.3＜＜＜＜＜图3.4aTmg图3.56二.填空题1.如图3.5所示，一根绳子系着一质量为m的小球，悬挂在天花板上，小球在水平面内作匀速圆周运动，有人在铅直方向求合力写出Tcosmg=0(1)也有人在沿绳子拉力方向求合力写出Tmgcos=0(2)显然两式互相矛盾，你认为哪式正确？答.理由是.2.如图3.6所示，一水平圆盘,半径为r，边缘放置一质量为m的物体A，它与盘的静摩擦系数为，圆盘绕中心轴OO转动，当其角速度小于或等于时，物A不致于飞出.3.一质量为m1的物体拴在长为l1的轻绳上，绳子的另一端固定在光滑水平桌面上,另一质量为m2的物体用长为l2的轻绳与m1相接,二者均在桌面上作角速度为的匀速圆周运动,如图3.7所示.则l1,l2两绳上的张力T1=；T2=.三.计算题1.一条轻绳跨过轴承摩擦可忽略的轻滑轮,在绳的一端挂一质量为m1的物体,在另一侧有一质量为m2的环,如图3.8所示.求环相对于绳以恒定的加速度a2滑动时,物体和环相对地面的加速度各为多少？环与绳之间的摩擦力多大？2.质量为m的子弹以速度v0水平射入沙土中,设子弹所受阻力与速度成正比,比例系数为k,忽略子弹的重力,求(1)子弹射入沙土后,速度随时间变化的函数关系式；(2)子弹射入沙土的最大深度.练习四功和能一.选择题1.以下说法正确的是(A)功是标量,能也是标量,不涉及方向问题；(B)某方向的合力为零,功在该方向的投影必为零；(C)某方向合外力做的功为零,该方向的机械能守恒；m1m2a2图3.8图3.7水平面m1m2l1l2OOAr图3.67(D)物体的速度大,合外力做的功多,物体所具有的功也多.2.以下说法错误的是(A)势能的增量大,相关的保守力做的正功多；(B)势能是属于物体系的,其量值与势能零点的选取有关；(C)功是能量转换的量度；(D)物体速率的增量大,合外力做的正功多.3.如图4.1,1/4圆弧轨道(质量为M)与水平面光滑接触,一物体(质量为m)自轨道顶端滑下,M与m间有摩擦,则(A)M与m组成系统的总动量及水平方向动量都守恒,M、m与地组成的系统机械能守恒；(B)M与m组成系统的总动量及水平方向动量都守恒,M、m与地组成的系统机械能不守恒；(C)M与m组成的系统动量不守恒,水平方向动量不守恒,M、m与地组成的系统机械能守恒；(D)M与m组成的系统动量不守恒,水平方向动量守恒,M、m与地组成的系统机械能不守恒.4.悬挂在天花板上的弹簧下端挂一重物M,如图4.2所示.开始物