大学物理习题集

1大学物理习题集大学物理课部2005年1月2目录部分物理常量练习一质点力学中的基本概念和基本定律练习二流体静力学与流体的流动练习三液体的表面性质练习四伯努力方程及应用练习五黏滞流体的流动练习六流体力学习题课练习七简谐振动的特征及描述练习八简谐振动的合成练习九平面简谐波练习十波的干涉练习十一振动和波动习题练习十二光的干涉练习十三光的衍射练习十四光的偏振练习十五光学习题课练习十六理想气体动理论的基本公式3练习十七能量均分定理练习十八气体分子按速率分布律和按能量分布律练习十九热力学第一定律对理想气体的应用练习二十循环过程练习二十一热力学第二定律熵及熵增加原理练习二十二热学习题课练习二十三电场强度练习二十四高斯定理练习二十五电势练习二十六电场中的导体和电介质练习二十七电场习题课练习二十八电流及运动电荷的磁场练习二十九磁场中的高斯定理和安培环路定理练习三十电流与磁场的相互作用练习三十一磁场习题课练习三十二光的二象性粒子的波动性练习三十三量子力学4部分物理常量引力常量G=6.67×1011N2·m2·kg2重力加速度g=9.8m/s2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标准大气压1atm=1.013×105Pa玻耳兹曼常量k=1.38×1023J·K1真空中光速c=3.00×108m/s电子质量me=9.11×1031kg中子质量mn=1.67×1027kg质子质量mn=1.67×1027kg元电荷e=1.60×1019C真空中电容率0=8.85×10-12C2N1m2真空中磁导率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=2.897×10-3mK斯特藩玻尔兹常量=5.67×10-8W/m2K4说明：字母为黑体者表示矢量1练习一质点力学的基本概念和基本定律一.选择题1.一质点沿x轴作直线运动,其v—t曲线如图1.1所示,如t=0时,质点位于坐标原点,则t=4.5s时,质点在x轴上的位置为(A)0.(B)5m.(C)2m.(D)－2m.(E)－5m.2.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为r=at2i+bt2j(其中a、b为常量),则该质点作(A)匀速直线运动.(B)变速直线运动.(C)抛物线运动.(D)一般曲线运动.3.一质点作直线运动,某时刻的瞬时速度为v=2m/s,瞬时加速度为a=－2m/s2,则一秒钟后质点的速度(A)于零.(B)等于2m/s.(C)等于2m/s.(D)不能确定.4.一质点在平面上作一般曲线运动，其瞬时速度为v，瞬时速率为v，某一段时间内的平均速度为v，平均速率为v,它们之间的关系必定有(A)v=v，v≠v.(B)v≠v,v=v.(C)v≠v,v≠v.(D)v=v,v=v.5．质点作半径为R的变速圆周运动时,加速度大小为(v表示任一时刻质点的速率)(A)dv/dt.(B)v2/R.(C)dv/dt+v2/R.(D)[(dv/dt)2+(v4/R2)]1/2.二.填空题1.悬挂在弹簧上的物体在竖直方向上振动,振动方程为y=Asint,其中A、均为常量,则(1)物体的速度与时间的函数关系为;(2)物体的速度与坐标的函数关系为.t(s)v(m/s)O1–2-112342.54.5图1.122.在x轴上作变加速直线运动的质点,已知其初速度为v0,初始位置为x0加速度为a=Ct2(其中C为常量),则其速度与时间的关系v=,运动方程为x=.3.灯距地面高度为h1,一个人身高为h2,在灯下以匀速率v沿水平直线行走,如图1.2所示.则他的头顶在地上的影子M点沿地面移动的速度vM=.三、计算题1.有一质点沿x轴做直线运动，t时刻的坐标为x=4.5t2-2t3.(m)试求：（1）第二秒内的平均速度；（2）第二秒末的瞬时速度；（3）第二秒内的路程。2.设质量为2㎏的质点，所受合外力为F1=6ti(N),该质点从t=0时刻由静止开始运动。试求前二秒内，合外力所作的功。练习二流体静力学与流体的流动一.选择题1.比重计分别浸在油、水、水银中，露在液体外的长度分别为l1,l2,l3,则三者关系是（）。(A)l1＞l2＞l3（B）l1＜l2＜l3(C)l1=l2=l3(D)不能确定2.千斤顶的大小活塞之比是10：1，则要搬起100㎏的重物，用力（）就可以了。(A)10N(B)100N(C)1000N3.沉在水中的石头，体积为v,重为G，则其受到的浮力为（）(A)G(B)水gv(C)G-水gv(D)G+水gv4.理想流体作定常流动，在其中任意取一根流管，某处截面面积为s，流速为v,则下列公式成立（）(A)Q=vst(B)Q=vs(C)Q=vs(D)Q=vsth1Mh2图1.235.定常流动的流体流线如图2.1，则正确的有（）(A)VA＞VB(B)VA＜VB(C)VASB＞VASB(D)VAVB＝VASB图2.1二．填空题1.静止流体内作用于器壁上的静压力的方向的特点是.2.空气压强为Po，则水面下10米处的压强P为.3.液压机在工作时，内部流体各点的压强.三．计算题1．有一水坝长200m，截面为矩形，高为6.0m，宽为3.0m，水的深度为4.0m。求（1）水作用于坝下缘的力矩。（2）如果坝身的密度为2×103kg/m3，问由坝身重力对坝下缘所产生的力矩是否比水的压力而产生的力矩大？2．一个边长为10cm的正方形木块，悬浮在油和水的交界面处，如图2.2所示，木块的下底面在交界面下方2cm处，油的密度为0.8×103kg/m3，试求：（1）木块的质量是多少？（2）作用在木块下底面的压强是多少？图2.2练习三液体的表面性质一．选择题1.一半径为R肥皂泡内空气的压强为（）(A)Po+4/R(B)Po+2/R(C)Po-4/R(D)Po-2/R2.若某液体不润湿某固体表面时，其接触角为()(A)锐角(B)钝角(C)0(D)3.大小两个肥皂泡，用玻璃管连通着，肥皂泡将会（）(A)大的变小，小的变大，直至一样大。(B)大的变大，小的变小，直至消失。(C)维持现有状态不发生改变。4.表面活性物质能使液体的表面张力系数（）（A）增加4（B）减少（C）不变5.下面那种情况不会发生栓塞现象（）(A)潜水员快速下潜至深海。(B)房间的花移至烈日下。(C)输液时输入较大量空气。二．填空题1．一球形泡，直径等于1.0×105m，刚处在水面下，如水面上的气压为=1.0×105Pa，=7.3×102N/m，则泡内压强为＿＿＿＿＿＿Pa。2．往U形管中注水，两管的内径分别为r1=5.0×105m,r2=2.0×104m则两管水面的高度差h＝＿＿＿＿＿＿＿＿。3．在深度为h＝2m的水池底部产生许多直径d＝5.0×105m的气泡，当它们等温地上升到水面上时，这些气泡的直径为＿＿＿＿＿m。三．计算题1.把一个毛细管插入水中，使它的下端在水面下10厘米处，管内水位比周围液高出4厘米，且接触角是零，问要在管的下端吹出一个半球形的气泡所需压强是多少？2.一根内直径为1毫米的玻璃管，竖直插入盛水银的容器中，管的下端在水银面下的1厘米处。问要在管的下端吹处一个半球形气泡，管内空气的压强应为多少？如果管内空气压强比一大气压低3000N/㎡,水银和玻璃的接触角呈140°，问水银在管内会升高到多少？练习四伯努力方程及应用一.选择题1.一根粗细均匀的自来水管往成如图4.1所示形状，最高处比最低处高出h＝2米。当正常供水时测得最低处管中的压强为2×105Pa,则管道最高处的压强为（），g＝10m/s2。（A）2×105Pa（B）105Pa(C)1.8×105Pa(D)2.2×105Pa图4.12．一个20cm×30cm的矩形截面容器内盛有深度为50cm的水，如果水从容器底部面积为2.0cm2的小孔流出，水流出一半时所需时间为（）（A）28秒(B)14秒(C)42秒(D)20秒3.容器内水的高度为H，水自离自由表面h深的小孔流出，在水面下多深的地方另开一小孔可使水流的水平射程与前者相等（）(A)H-h处（B）H/2(C)h/2(D)(h)1/24.如图4.2所示，S1＞S2＞S3，则水在水平管道中作稳定流动5时，P1,P2,P3三者关系是（）（A）P1＞P2＞P3（B）P1＜P2＜P3(C)P1=P2=P3(D)不能确定5．关于伯努力方程，理解错误的是（）图4.2（A）P+gh+v2/2＝常量（B）v2/2是单位体积的流体的动能(C)gh是h高度时流体的压强二．填空题1.水流过A管后，分两支由B,C两管流去。已知SA＝100cm2，SB＝40cm2,SC＝80cm2，VA＝40cm/s,VB＝30cm/s.把水看成理想流体，则C管中水的流速VC＝＿＿cm/s.2．水中水管的截面面积在粗处为A1＝40cm2，细处为A2＝10cm2，管中水的流量为Q＝3000cm3/s。则粗处水的流速为V1＝＿＿＿＿＿＿，细处水的流速为V2＝＿＿＿＿＿。3．一个顶端开口的圆筒容器，高为40厘米，直径为10厘米。在圆筒底部中心开一面积为1cm2的小孔.水从圆筒底顶部以140cm3/s的流量由水管注入圆筒内，则圆筒中的水面可以升到的最大高度为＿＿＿＿。三．计算题1.在水管的某一点，水的流速为2cm/s，其压强高出大气压104Pa,沿水管到另一点高度比第一点降低了1m，如果在第2点处水管的横截面积是第一点处的二分之一，试求第二点处的压强高出大气压强多少？2.水由蓄水池中稳定流出，如图4.3所示，点1的高度为10m，点2和点3的高度为1m，在点2处管的横截面积为0.04m2，在点3处为0.02m2，蓄水池面积比管子的横截面积大得多。试求：（1）点2处得压强是多少？（2）一秒钟内水的排出量是多少？图4.3练习五黏滞流体的流动一．填空题1.如图5.1所示，当空气通过细管在两轻球之间向上喷出时，两球将（）（A）分开(B)上下跳动(C)靠拢(D)围绕喷嘴旋转图5.12.一粗细均匀的竖直水管中有水自上而下持续流动。管壁上不同高度的A、B、C三处开有相同的很小的孔，如图5.2所示。设这些小孔对管中水流影响很小，且已知B孔无水流出，也无气泡进入水中，（）（A）A孔有气泡进入水中，C孔有水流出。（B）A孔有水流出，C孔有气泡进入水中。(C)A.C孔均有气泡进入水中。(D)A.C孔均有水流出。6图5.23．一小钢球在盛有粘滞液体的竖直长筒中下落，其速度——时间曲线如图5.3所示，则作用于钢球的粘滞力随时间的变化曲线为（）图5.34．水在半径为R，长为L的管道中作层流，管中心流速为V，下面哪种情况下可以不作层流（）(A)半径增加为原来的2倍。(B)长度L增加。(C)水流速度明显增加。(D)将水换成甘油。5.在高速行驶火车旁的人会被火车（）(A)吸进轨道(B)甩离火车(C)倒向火车前进的方向二.填空题1．石油在半径R＝1.5×10－3m,长度L＝1.00m的水平细管中流动，测得其流量Q＝2×10-6m3/s，细管两端的压强差为P1-P2＝3.96×103Pa，则石油的粘滞系数=＿＿＿＿。2．皮下注射针头粗度增加一倍时，同样压力情况下其药液流量将增加＿＿倍。3.液体的粘滞系数随温度升高＿＿＿＿＿，气体的粘滞系数随温度升高＿＿＿＿＿。三.计算题1.20℃的水在半径为1.0cm的管内流动，如果在管的中心处流速为10cm/s，取在20℃时水的粘滞系数=1.005×10－3N·s/m2，求由于粘滞性使得沿管长为2m的两个截面间的压强降落？2.如图5.4，在一个大容器的底部有一根水平的细玻璃管，直径d=0.1cm,长l＝10cm，容器内盛有深为h=50cm的硫酸，其密度=1.9×103kg/m3，测得一分钟内由细管流出的硫酸质量为6.6克，求其粘滞系数。图5.4练习六流体力学习题课7一.选择题1.质量为m的铁锤竖直落下,打在木桩上并停下,设打击时间为t,打击前铁锤速率为v,则在打击木桩的时间内,铁锤所受平均合外力的大小为(A)mv/