江苏大学大学物理答案

练习 十九 知识点：理想气体状态方程、温度、压强公式、能量均分原理、理想气体内能 一、选择题

1． 容器中储有一定量的处于平衡状态的理想气体，温度为T，分子质量为m，则分子速度在x方向的分量平均值为 （根据理想气体分子模型和统计假设讨论） ( )

（A）?x?8kT3kT18kT； （B）?x?； （C）?x?； （D）?x?0。

2m3πm3πm解:(D)平衡状态下,气体分子在空间的密度分布均匀,沿各个方向运动的平均分子数相等,分子速度在各个

方向的分量的各种平均值相等,分子数目愈多,这种假设的准确度愈高.

2． 若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻耳兹曼常量，R为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为 （ ）

（A）pV/m； （B）pV/(kT)； （C）pV/(RT)； （D）pV/(mT)。 解: (B)理想气体状态方程pV?MRT?NmRT?NRT?NkT

MmolNAmNA3．根据气体动理论，单原子理想气体的温度正比于

习题11

11-1．直角三角形ABC的A点上，有电荷q1?1.8?10q2??4.8?10?9?9C，B点上有电荷

C，试求C点的电场强度(设BC?0.04m，AC?0.03m)。

??q1E1?i24??0rACq解：1在C点产生的场强：，

?E2?q2?j24??0rBq2在C点产生的场强：C，

?????44∴C点的电场强度：E?E1?E2?2.7?10i?1.8?10j；

?jC点的合场强：

E?E?E2122?3.24?10V4???m，

?i方向如图：

??arctan1.82.7?33.7?3342'。

?911-2．用细的塑料棒弯成半径为50cm的圆环，两端间空隙为2cm，电量为3.12?10正电荷均匀分布在棒上，求圆心处电场强度的大小和方向。

R解：∵棒长为l?2?r?d?3.12m，

q?9?1C的

2cm???1.0?10C?ml∴电荷线密度：

可利用补偿法，若有一均匀带电闭合线圈，则圆心处的合场强为0，有一段空隙，则圆O??x心处场强等于闭合线圈产生电场再减去d?0.02m长的带电棒在该点产生的场强，即所求问题转化为求缺口处带负电荷的塑料棒在O点产生的场强。 解法1：利用微元积分：

dEOx?EO?14??0??Rd?R2c

第二章 牛顿定律

2 -1 如图(a)所示,质量为m 的物体用平行于斜面的细线联结置于光滑的斜面上,若斜面向左方作加速运动,当物体刚脱离斜面时,它的加速度的大小为( )

(A) gsin θ (B) gcos θ (C) gtan θ (D) gcot θ

分析与解 当物体离开斜面瞬间,斜面对物体的支持力消失为零,物体在绳子拉力FＴ (其方向仍可认为平行于斜面)和重力作用下产生平行水平面向左的加速度a,如图(b)所示,由其可解得合外力为mgcot θ,故选(D)．求解的关键是正确分析物体刚离开斜面瞬间的物体受力情况和状态特征．

2 -2 用水平力FN把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止．当FN逐渐增大时,物体所受的静摩擦力Ff的大小( )

(A) 不为零,但保持不变 (B) 随FN成正比地增大

(C) 开始随FN增大,达到某一最大值后,就保持不变 (D) 无法确定

分析与解 与滑动摩擦力不同的是,静摩擦力可在零与最大值μFN范围内取值．当FN增加时,静摩擦力可取的最大值成正比增加,但具体大小则取决于被作用物体的运动状态．由题意知,物体一直保持静止状态,故静摩擦力与重力大小相等,方向相反,并保持不变,故选(A)．

2 -3 一

?西南交大物理系_2012

《大学物理CI》作业 No.05 热力学基础

班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______

一、选择题：

1. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值？ [ ] (A) 等体降压过程 (B) 等温膨胀过程

(C) 绝热膨胀过程 (D) 等压压缩过程

解：等体降压过程，系统对外作功为0，等温膨胀过程系统内能量增量为0，绝热膨胀过程系统所吸收的热量为0，而等压压缩过程系统对外作功小于0，内能的增量小于0（温度降低），由热力学第一定律知系统所吸收的热量也小于0。 故选D

2．如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p0，右边为真空。今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 [ ] (A)p0

(B) p0/2? （??Cp/Cv） (D) p0/2

P0(C)2?p0

解：绝热自由膨胀A?0,Q?0，所以?E

7． 一质量为20g的子弹以200m/s的速率射入一固定墙壁内，设子弹所受阻力与其进入墙

壁的深度x的关系如图所示，则该子弹能进入墙壁的深度为 （ ）

(A)3cm； (B)2 cm； (C)22cm； (D)12.5 cm。 解：(A)由动能定理

11?0.02?2002??20000?0.02?20000?(x?0.02)?x?0.03m 22

?1. 一质量为m的物体,以初速v0从地面抛出,抛射角为?,如果忽略空气阻力,则从抛出到刚最高点这一过程中所受冲量的大小为 ；冲量的方向为 。 解：

?

?mv0??I???????I?mv?mv0?mv0cos?i?(mv0cos?i?mv0sin?j)??mv0sin?jmv0sin?;向下

?mv

2. 人从10m深的井中匀速提水，桶离开水面时装有水10kg。若每升高1m要漏掉0.2kg

的水，则把这桶水从水面提高到井口的过程中，人力所作的功为 。

210解：拉力T?10g?0.2gx,A??Tdx??(10g?0.2gx)dx?(98x?0.98x)0?882J

00h10

1． 摩托快艇以速率?0行驶，它受到的摩擦阻力与速率平

习题解答 习题一

1-1 ｜?r｜与?r 有无不同?

drdrdvdv和有无不同? 和有无不同?其不同在哪里?dtdtdtdt试举例说明．

解：（1）

???r是位移的模，?r是位矢的模的增量，即?r?r2?r1，?r?r2?r1；

（2）

dsdrdr是速度的模，即. ?v?dtdtdtdr只是速度在径向上的分量. dt?（式中r?叫做单位矢）∵有r?rr，则

式中

?drdrdr??r ?rdtdtdtdr就是速度径向上的分量， dt∴

drdr与不同如题1-1图所示. dtdt题1-1图

?dvdv?dv (3)表示加速度的模，即a?，是加速度a在切向上的分量.

dtdtdt??∵有v?v?(?表轨道节线方向单位矢），所以

??dvdv?d????v dtdtdtdv式中就是加速度的切向分量.

dt???d??dr(?的运算较复杂，超出教材规定，故不予讨论) 与dtdt221-2 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

d2rdr出r＝x?y，然后根据v =，及a＝2而求得结果；又有人先计算速度和加速度

dtdt的分量，再合成求得结果，即

?dx??dy?=?????及a=

dt???dt?2

大大学学物物理理课课后后习习题题答答案案（（上上））

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全国高校统一大学物理

1-1 分析与解 (1) 质点在t 至(t ＋Δt)时间内沿曲线从P 点运动到P′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs ＝PP′, 位移大小｜Δr｜＝PP′,而Δr ＝｜r｜-｜r｜表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注：在直线运动中有相等的可能)．但当Δt→0 时,点P′无限趋近P点,则有｜dr｜＝ds,但却不等于dr．故选(B)．

(2) 由于｜Δr ｜≠Δs,故

ΔrΔs?,即｜v｜≠v． ΔtΔt但由于｜dr｜＝ds,故

drds?,即｜v｜＝v．由此可见,应选(C)． dtdtdr表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在极坐标系中叫径向dtdr速率．通常用符号vr表示,这是速度矢量在位矢方向上的一个分量；表示速度矢量；在自

dtds然坐标系中速度大小可用公式v?计算,在直角坐标系中则可由公式

dt1-2 分析与解

?dx??dy?v??????求解．故选(D)．

?dt??dt?d

11-1.直角三角形ABC的A点上，有电荷q1?1.8?10?9C，B点上有电荷

q2??4.8?10?9C，试求C点的电场强度(设BC?0.04m,解：q1在C点产生的场强 E1?AC?0.03m).

q1

4??0AC2q2

4??0BC2 q2在C点产生的场强 E2?2?3.24?104V C点的合场强 E?E12?E2m 方向如图

11-14. 一电偶极子的电矩为p，放在场强为E的匀强电场中，p与E之间

夹角为?，如图所示．若将此偶极子绕通过其中心且垂直于p、E平面的轴转

180?，外力需作功多少？

? 解：M?p?E M?pEsin W??Md???????pEsin??d?p2Ec?o s11-15. 两根相同的均匀带电细棒，长为l，电荷线密度为?，沿同一条直线

放置．两细棒间最近距离也为l，如图所示．假设棒上的电荷是不能自由移动的，试求两棒间的静电相互作用力．

解：以棒的一端为坐标原点，棒长为x轴方向

dF?dq?E

3llλdx F??λdr?

2l04πε(r?x)20λ2 ?4πε0?3l2l(11?)dr r?lrλ24

班级 学号 姓名

第1章 质点运动学

t?tr?ei?3ej?6k。(1)求：自t=0至t=1质点1-1 已知质点的运动方程为

的位移。(2)求质点的轨迹方程。

????????解：(1) r?0??i?3j?6k r?1??ei?3e-1j?6k ??3??? 质点的位移为?r??e?1?i???3?j

?e?(2) 由运动方程有x?et，y?3e?t， z?6 消t得 轨迹方程为 xy?3且z?6

1-2运动质点在某瞬时位于矢径r?x,y?的端点处，其速度的大小为 [ D ] drdr?dx??dy?dr(A) (B) (C) (D)?????

dtdtdtdt???dt?221-3如图所示，堤岸距离湖面的竖直高度为h，有人用绳绕过岸边的定滑轮拉湖中的小船向岸边运动。设人以匀速率v0收绳，绳不可伸长且湖水静止。求：小船在离岸边的距离为s时，小船的速率为多大？(忽略滑轮及船的大小)

解：如图所示，在直角坐标系xOy中，t时刻船离岸边的距离为x?s，船的位置矢量可表示为

?????r?xi??hj ???drdx?

大学物理（一）练习册 参考解答

第1章 质点运动学

一、选择题

1(D)，2(D)，3(B)，4(D)，5(B)，6(D)，7(D)，8(E)，9(B)，10(B)， 二、填空题 (1).

12?2n?1??? (n = 0,1,… ), ?A?2sin?t

(2). 8 m，10 m. (3). 23 m/s. (4). 16Rt2 ?

(5). 4t3-3t2 (rad/s)，12t2-6t (m/s2). (6).

13ct，2ct，ct/R.

324

(7). 2.24 m/s2，104o

??(8). 50(?sin5ti?cos5tj)m/s，0，圆. (9). xmax?mv0/K (10).

1v?kt22?1v0

三、计算题

1. 有一质点沿x轴作直线运动，t时刻的坐标为x = 4.5 t2 – 2 t3 (SI) ．试求：

(1) 第2秒内的平均速度；

(2) 第2秒末的瞬时速度； (3) 第2秒内的路程．

解：(1) v??x/?t??0.5 m/s

(2) v = d x/d t = 9t