基础物理(二)A全第02回(难)
高二基礎物理(二)A 全
第02回 範圍：1-3
__________年__________班 學號__________姓名__________
總 分
測驗時間：20~25分鐘
一、單一選擇題
(5題 每題10分 共50分)
（ ）1.為了慶祝雙十國慶，總統府前廣場舉行花車大遊行，各輛花車均自靜止出發以等加速度a 行駛一段時間，
達速度v 後改以等速行駛，且各輛花車保持相距d ，等速通過總統府，試求各花車啟動時間間隔應為 (C)2v a (D)d v (E)2d
v
。 （ ）2.某質點以初速v 在水平桌面上沿直線滑行，受到固定摩擦力作用，當行進d 距離時速度變為2
v
，則試求
已滑行的時間為 (A)2d (B)
43d (C)32d v (D)43d v (E)54d v
。 （ ）3.一人以初速10公尺/秒向右直線運動，其加速度a 對時間t 之關係如圖所示，
則此人離出發點向右最遠之距離為 (A)20 (B)70 (C)30 (D)10 (E)60 公尺。
（ ）4.汽車由靜止開始出發，以5公尺/秒2等加速度行駛一段時間後，再以10公尺/秒2等減速而漸停止，若 全程之位移為6公里，則汽車全程的平均速率為多少？ (A)50 (B)100 (C)0 (D)40 (E)200 公尺/ 秒。
（ ）5.沿直線運動的某運動體其位置x 與時間t 之關係為x (t ) = 2t 2 - 4t + 3（x ：公尺，t ：秒），此運動體3秒內
的平均速率為 (A)
103 (B)3 (C)2 (D)1 (E)8
3
公尺/秒。
二、多重選擇題 (3題 每題10分 共30分)
（ ）1.某運動質點位置與時間關係為x (t ) = 2t 2 - 4t + 5（SI 制），則下列敘述何者正確？ (A)質點運動軌跡為
拋物線 (B)質點3秒內位移大小為6公尺 (C)質點3秒內平均速率為2公尺/秒 (D)質點第3秒末瞬時速度大小為2公尺/秒 (E)質點作等加速運動。
（ ）2.下列有關運動函數圖形的敘述，何者正確？ (A)x - t 圖中曲線下面積表路徑長 (B)x - t 圖中曲線斜率
表速度 (C)v - t 圖中曲線下面積表位置變化 (D)v - t 圖中曲線斜率表加速度 (E)a - t 圖中曲線下面積表加速度變化。
（ ）3.作直線運動的物體，其速度v 對時間t 的函數圖如圖所示，則下列何者正確？ (A)此物體作變速運動
(B)
2(s)
-
此物體作等加速運動(C)2秒末發生折返
(D)4秒末回到出發點(E)5秒內的平均速度大小為13
5
公尺/秒。
三、題組題(2小題每小題10分共20分)
1.當等速行駛的甲車通過臺北時，停靠在月臺的乙車同時自靜止以等加速度a1加速行駛一段時間後，再以等加速度a2減速行駛，最後兩車同時抵達桃園，若臺北與桃園間距離為d，試求
(1)乙車行駛過程中最大速度為
(2)甲車速度為
t(s)
一、單一選擇題 (5題 每題10分 共50分)
1.D
2.D
3.B
4.B
5.A
二、多重選擇題 (3題 每題10分 共30分)
1.BE
2.BCD
3.ABCD
三、題組題 (2小題 每小題10分 共20分)
1.(1)D;(2)B
一、單一選擇題 (5題 每題10分 共50分)
1.
若甲、乙花車時間間隔為?t ，則圖中斜線面積為花車距離d = v ? ?t ，可得d
t v
?=。 2.22
()22v v ad =-?238v a d =，2328v v v t d =-?43d t v
=
3.向右最遠時，速度為零，則v - t 圖面積(1020)1
2(62)207022
x +=?=
?+?-?=(m)
2(s)-
(s)
?
4.若汽車行駛過程中最大速度為v max ，則max max max
(
)60005102
v v v +?=?v max = 200 (m/s) 平均速率av 6000
100510
V =
=+(m/s)
v v max 5v max 10
5.x (t ) = 2t 2 - 4t + 3 v (t ) = 4t - 4
av |2||8|10303
L V t ?-++=
==?-
(m/s) t (s)
二、多重選擇題 (3題 每題10分 共30分)
1. (A)質點運動軌跡為直線。 (C)()440dx
v t t dt
=
=-=，得t = 1，質點發生折返 故3秒內平均速率av |(3)(1)||(1)(0)|10
33
x x x x V -+-==(m/s)
(D)()44dx
v t t dt
=
=-，t = 3代入?v (3) = 8 (m/s) (E)4dv
a dt
=
=(m/s 2)?質點作等加速運動。 2.(A)x - t 圖中曲線下面積無物理意義。 (E)a - t 圖中曲線下面積表速度變化。 3.(B)v - t 圖斜率為定值?等加速運動。 (D)由對稱性可知，?x 0→2 + ?x 2→4 = 4 - 4 = 0 (E)av
4(9)15
x v
t ?+-=
==-?(m/s)
三、題組題 (2小題 每小題10分 共20分)
1.(1)若乙車行駛過程中最大速度為v max 可得max 11v t a =
、max 22
v
t a = 又v - t 函數圖面積為位移?max max max 12(
)2v v v d a a +?=
?max v
v
(2)全程需時max max 1212v v t t t a a ?=+=+ ?0d
v t ==?
大学基础物理学复习提纲1
第一章 运动和力 一、质点运动学 1、位置矢量k z j y i x r 运动方程:k t z j t y i t x t r )()()()( 分量式:)(t x x )(t y y )(t z z (消去t 得轨道方程) 2、位移12r r r k z z j y y i x x )()()(121212 3、速度: k dt dz j dt dy i dt dx dt r d v 分量式:dt dx v x dt dy v y dt dz v z 速度大小: 2 22z y x v v v v 速度方向：沿路径的切线方向 4、速率: dt ds v (速率等于速度大小) 5、加速度 k dt dv j dt dv i dt dv dt v d a z y x 分量式: 22dt x d dt dv a x x 22dt y d dt dv a y y 2 2dt z d dt dv a z z 加速度的大小: 2 22z y x a a a a 6、角位置：)(t (运动方程) 7、角速度： dt d 8、角加度： dt d 9、切向加速度和法向加速度： n t a a a 分量式: R dt dv a t （速度大小变化产生） 2 2 R R v a n （速度方向变化产生）
总加速度大小: 2 2n t a a a 方向: n t a a tan 45 t n a a 线量与角量的关系式： 10、相对运动： 注意 : 运动学两类问题的计算 (1)已知运动方程求速度和加速度—微分 (2)已知加速度和初始条件求速度和运动方程—积分 例：1、已知：j t i t r )105()10(3 2 j t i dt v d a 602 解： adt dv dt dv a , t v tdt dv 0 6 2 3t v 又因： vdt dx dt dx v , x t dt t dx 10 23 3 10t x 二 牛顿运动定律 1、牛顿第一定律：惯性定律 2、牛顿第二定律：dt v m d dt P d F )( 当v< 第四章 静电场 本章提要 1. 库仑定律 两个静止的点电荷之间的作用力满足库仑定律，库仑定律的数学表达式为 1212 002204q q q q k r r πε==F r r 其中 922910(N m /C )k =?? 122-1 -2 018.8510(C N m ) 4k επ -= =?? ? 2. 电场强度 ? 电场强度表示单位正电荷在静电场中所受的电场力。其定义式为 q = F E 其中，0q 为静止电荷。 ? 在点电荷q 的电场中，电场强度为 02 04q r πε= E r 3. 电场强度的计算 ? 点电荷系的电场 N 2101 4i i i i q r πε== ∑r 0E ? 电荷连续分布的带电体系的电场 2 01d 4q q r πε=?r E 0 其中的积分遍及q 电荷分布的空间。 4. 高斯定理 ? 电通量 电场强度通量简称电通量。在电场强度为E 的某点附近取一个面元，规定S ?=?S n ，θ为E 与n 之间的夹角，通过S ?的电通量定义为 e cos E S θ?ψ=?=?E S 通过电场中某闭合曲面S 的电通量为 d e s ψ=??E S ? 高斯定理 在真空中，通过电场中任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面内的所有电荷电量的代数和除以0ε。即 i 0 1 d s q = ∑?? E S 内 ε 使用高斯定理可以方便地计算具有对称性的电场分布。 5. 电势 ? 电势能 电荷q 0在电场中某点a 所具有的电势能等于将q 0从该点移到无穷远处时电场力所作的功。即 0 d a a a W A q ∞ ∞==?E l ? 电势 电势是描述电场能的属性的物理量。电场中某点a 的电势定义为 0 d a a a U W q ∞ ==?E l ? 电势的计算 （1） 已知电场强度的分布，可通过电势的定义做场强的积分来计算电 势。 （2）若不知道电场强度的分布，可通过下述的求和或积分来计算电势： 点电荷系产生的电场中的电势为 N 104i a i i q U r πε==∑ 电荷连续分布的带电体系电场中的电势为 0d 4a q q U r πε=? 6. 静电场的环路定理 静电场的电场强度沿任意闭合路径的线积分为零，即 d l E l ?=?0 7. 静电场对导体的作用 一． 狭 义相对论 1． 爱因斯坦的两个基本原理 2． 时空坐标变换 3． 45（1（2）0 m m γ= v = （3）0 E E γ= v =（4） 2222 C C C C v Pv Pv Pv P E E E E ==== 二． 量子光学基础 1． 热辐射 ① 绝对黑体:在任何温度下对任何波长的辐射都能完全吸收的物体。 吸收比：(T)1B αλ、＝ 反射比：(T)0B γλ、＝ ② 基尔霍夫定律(记牢) ③ 斯特藩-玻尔兹曼定律 -vt x C v = β B B e e ：单色辐射出射度 B E ：辐出度，单位时间单位面积辐射的能量 ④ 唯恩位移定律 m T b λ?= ⑤ 普朗克假设 h εν= 2． 光电效应 （1） 光电效应的实验定律： a 、n I ∝光 b 、 0 00a a a a e U ek eU e U ek eU e U ek eU e U ek eU νννν----＝＝＝＝ （23、 4 三． 1 ② 三条基本假设 定态，，n m n m h E E h E E νν=-=- ③ 两条基本公式 2210.529o n r n r n A == 12213.6n E E eV n n -== 2． 德布罗意波 20,0.51E mc h E MeV ν=== 22 mc mc h h νν== 电子波波长： h mv λ= 微观粒子的波长： h h mv mv λλ= === 3． 测不准关系 x x P ???≥h 为什么有？会应用解题。 4．波函数 ① 波函数的统计意义： 例1① ② 例2．① ② 例3．π 例4 例5，，设 S 系中粒子例6 例7． 例8． 例9． 例10． 从钠中移去一个电子所需的能量是2.3eV ，①用680nm λ=的橙光照射，能否产生光电效应？②用400nm λ=的紫光照射，情况如何？若能产生光电效应，光电子的动能为多大？③对于紫光遏止电压为多大？④Na 的截止波长为多大？ 例11． 戴维森革末实验中，已知电子束的动能310k E MeV =，求①电子波的波长；②若电子束通过0.5a mm =的小孔，电子的束状特性是否会被衍射破坏？为什么？ 例12． 试计算处于第三激发态的氢原子的电离能及运动电子的德布罗意波长。 例13． 处于基态的氢原子，吸收12.5eV 的能量后，①所能达到的最高能态；②在该能态上氢原子的电离能？电子的轨道半径？③与该能态对应的极限波长以及从该能态向低能态跃迁时，可能辐射的光波波长？ 第二章 气体动理论 1. 气体的微观图像与宏观性质 ·气体是由大量分子组成的，1mol 气体所包含的分子数为2310023.6?。分子之间存在相互作用力。分子在做永不停息的无规则的运动，其运动程度与温度有关。 ·在分子层次上，理想气体满足如下条件： （1）分子本身的大小与分子之间平均距离相比可以忽略不计，分子可看作质点。 （2）除碰撞的瞬间以外，分子之间的相互作用力可以忽略不计，分子所受的重力也忽略不计。 （3）气体分子间的碰撞以及分子与器壁之间的碰撞为完全弹性碰撞。 2. 理想气体压强与温度 ·理想气体的压强公式 εn v nm p 3 2 312== 其中， 22 1 v m =ε，称分子平均平动动能，它表征了分子运动的剧烈程度。。 ·理想气体的温度公式 3 2 kT ε= 温度公式表明，温度是大量分子热运动剧烈程度的标志。 3. 阿伏伽德罗定律 在相同的温度和压强下，各种气体在相同体积内所包含的分子数相同。 4. 道尔顿分压定律 混合气体的压强等于各种气体的分压强之和。 5. 麦克斯韦速率分布 ·在平衡态下，气体分子服从如下麦克斯韦速率分布规律 232 22d 4d 2mv kT N m e v v N kT ππ- ?? = ??? ·麦克斯韦速率分布函数 2 322d ()4d 2mv kT N m f v e v N v kT ππ- ?? == ? ?? 其表征了处于起点速率为v 的单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比。 6. 分子速率的三种统计值 从麦克斯韦速率分布规律可以导出分子速率的三种统计值 ·最概然速率 P v = P v 表明气体分子速率并非从小到大平均分配，速率太大或太小的分子数很少，速 率在P v 附近的分子数最多。 ·平均速率 v = 平均速率v 是描述分子运动状况的重要参量，为所有分子的速率之和除以总分子数。 ·方均根速率 = 7. 能量均分定理 ·描述一个物体空间位置所需的独立坐标数称该物体的自由度。单原子分子的自由度为3，刚性双原子分子的自由度为5，非刚性双原子分子的自由度为6。 ·能量均分定理 在温度为T 的气体中，分子热运动动能平均分配到分子的每个自由度上，每 个自由度的平均动能都是1 2 kT 。 8. 理想气体的内能 · 每个气体分子的热运动动能以及分子与分子之间相互作用势能的和构成了气体的总能量，这个能量称为气体的内能。 · 1mol 理想气体的内能为 0A 22 i i E N kT RT ??== ??? 单项选择题 1、 波长λ=5000?的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测的屏幕上中央条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d=12mm，则凸透镜的焦距f为 1.2m 2. 1m 3.0.5m 4.0.2m 2、 根据惠更斯—菲涅耳原理，若已知光在某时刻的阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的 1.振动振幅之和 2.光强之和 3.振动振幅之和的平方 4.振动的相干叠加 3、 在玻璃（折射率n3 =1.60）表面镀一层MgF2 (折射率n2=1.38)薄膜作为增透膜，为了使波长为5000?的光从空气(n1=1.00)正入射时尽可能少反射，MgF2薄膜的最少厚度应是（） 1.1250? 2.1810? 3.2500? 4.906? 4、 在双缝干涉实验中，入涉光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5λ，则屏上原来的明纹处（） 1.仍为明条纹 2.变为暗条纹 3.既非明纹也非暗纹 4.无法确定是明纹，还是暗纹 5、 以下不是几何光学的基本实验定律的是（） 1.光在均匀介质中的直线传播定律 2.光通过两种介质分界面的反射定律和折射定律 3.发射的光的强弱满足基尔霍夫定律 4.光的独立传播定律 6、 对于温度，有以下几种说法 ①温度的高低反映了物质内部分子运动剧烈程度的不同 ②气体的温度是分子平均平动动能的量度 ③气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义 ④从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度 上述说法正确的是 1.①、②、④ 2.①、②、③ 3.②、③、④ 4.①、③、④ 7、 有两个容器，一个盛氢气，另一个盛氧气。如果这两种气体分子的方 均根速率相等，则表明（）Array 1.氧气的温度比氢气高 2.氢气的温度比氧气高 3.两种气体的温度相同 4.两种气体的压强相同 8、 大学物理学知识总结 第一篇 力学基础 质点运动学 一、描述物体运动的三个必要条件 （1）参考系（坐标系）：由于自然界物体的运动是绝对的，只能在相对的意义上讨论运动，因此，需要引入参考系，为定量描述物体的运动又必须在参考系上建立坐标系。 （2）物理模型：真实的物理世界是非常复杂的，在具体处理时必须分析各种因素对所涉及问题的影响，忽略次要因素，突出主要因素，提出理想化模型，质点和刚体是我们在物理学中遇到的最初的两个模型，以后我们还会遇到许多其他理想化模型。 质点适用的范围： 1.物体自身的线度l 远远小于物体运动的空间范围r 2.物体作平动 如果一个物体在运动时，上述两个条件一个也不满足，我们可以把这个物体看成是由许多个都能满足第一个条件的质点所组成，这就是所谓质点系的模型。 如果在所讨论的问题中，物体的形状及其在空间的方位取向是不能忽略的，而物体的细小形变是可以忽略不计的，则须引入刚体模型，刚体是各质元之间无相对位移的质点系。 （3）初始条件：指开始计时时刻物体的位置和速度，（或角位置、角速度）即运动物体的初始状态。在建立了物体的运动方程之后，若要想预知未来某个时刻物体的位置及其运动速度，还必须知道在某个已知时刻物体的运动状态，即初台条件。 二、描述质点运动和运动变化的物理量 （1）位置矢量：由坐标原点引向质点所在处的有向线段，通常用r 表示，简称位矢或矢径。 在直角坐标系中 zk yi xi r ++= 在自然坐标系中 )(s r r = 在平面极坐标系中 rr r = （2）位移：由超始位置指向终止位置的有向线段，就是位矢的增量，即 1 2r r r -=? 位移是矢量，只与始、末位置有关，与质点运动的轨迹及质点在其间往返的次数无关。 路程是质点在空间运动所经历的轨迹的长度，恒为正，用符号s ?表示。路程的大小与质点运动的轨迹开关有关，与质点在其往返的次数有关，故在一般情况下： s r ?≠? 但是在0→?t 时，有 ds dr = （3）速度v 与速率v ： 平均速度 t r v ??= 平均速率 t s v ??= 平均速度的大小（平均速率） t s t r v ??≠ ??= 质点在t 时刻的瞬时速度 dt dr v = 质点在t 时刻的速度 dt ds v = 则 v dt ds dt dr v === 在直角坐标系中 k v j v i v k dt dz j dt dy i dt dx v z y x ++=++= 式中dt dz v dt dy v dt dx v z y x = == ,, ，分别称为速度在x 轴，y 轴，z 轴的分量。 大学基础物理课后答案 主编：习岗高等教育出版社 第一章 思考题： <1-4> 解：在上液面下取A 点，设该点压强为A p ，在下液面内取B 点，设该点压强为B p 。对上液面应用拉普拉斯公式，得 A A R p p γ20= - 对下液面使用拉普拉斯公式，得 B B 02R p p γ= - 又因为 gh p p ρ+=A B 将三式联立求解可得 ??? ? ??-= B A 112R R g h ργ <1-5> 答：根据对毛细现象的物理分析可知，由于水的表面张力系数与温度有关，毛细水上升的高度会随着温度的变化而变化，温度越低，毛细水上升的高度越高。在白天，由于日照的原因，土壤表面的温度较高，土壤表面的水分一方面蒸发加快，另一方面土壤颗粒之间的毛细水会因温度升高而下降，这两方面的原因使土壤表层变得干燥。相反，在夜间，土壤表面的温度较低，而土壤深层的温度变化不大，使得土壤颗粒间的毛细水上升；另一方面，空气中的水汽也会因为温度下降而凝结，从而使得清晨时土壤表层变得较为湿润。 <1-6> 答：连续性原理是根据质量守恒原理推出的，连续性原理要求流体的流动是定常流动，并且不可压缩。伯努利方程是根据功能原理推出的，它的使用条件是不考虑流体的黏滞性和可压缩性，同时，还要求流动是定常流动。如果流体具有黏滞性，伯努利方程不能使用，需要加以修正。 <1-8> 答：泊肃叶公式适用于圆形管道中的定常流动，并且流体具有黏滞性。斯托克斯公式适用于球形物体在黏滞流体中运动速度不太大的情况。 练习题： <1-6> 解：设以水坝底部作为高度起点，水坝任一点至底部的距离为h 。在h 基础上取微元d h ，与之对应的水坝侧面面积元d S （图中阴影面积）应为坡长d m 与坝长l 的乘积。 练习题1-6用图 d h d F 第六章 稳恒磁场 本章提要 1. 磁感应强度 描述磁场力的属性的物理量是磁感应强度，常用B 来表示。其定义式为 qv F B max = 在SI 制中，B 的单位为特斯拉（T ）。B 另一个单位为高斯(G)，两者的换算关系为 1T=104G 2. 毕奥—萨伐尔定律 （1） 毕奥—萨伐尔定律 ? 毕奥—萨伐尔定律的微分形式 电流元I d l 在真空中任一点P 所产生的磁感应强度d B 的大小与电流元的大小成正比，与电流元I d l 和r 的夹角的正弦成正比，与电流元到P 点的距离的平方 成反比。d B 的方向垂直于I d l 和r 所组成的平面，指向与矢积I d l ×0r 的方向相同，即 00 2d d 4I r l r B m p ′= 其中， 7-20410N A m p -=醋，称真空磁导率。 ? 毕奥—萨伐尔定律的积分形式 00 2 d d 4l l I r μπ?==?? l r B B （2）几种典型的磁场分布 ? 无限长直电流的磁场分布 02I B r m p = ? 载流长直螺线管内的磁场分布 0B nI m = ? 运动电荷的磁场分布 00 2 4q r v r B m p ′= 3. 磁高斯定理 ? 磁通量 穿过磁场中某一面积S 的磁通量定义为 d B S m s Φ= 蝌 ? 磁高斯定理 通过空间中任意封闭曲面的磁通量必为零，即 d 0S B S =蝌 g ò 4. 安培环路定理 在真空中的稳恒磁场内，磁感应强度B 的环流等于穿过积分回路的所有传导电流强度代数和的0μ倍，即 0in d L I B r m ??ò ? 5. 安培力与洛仑兹力 （1）安培力 载流导线在磁场中受到的宏观力称安培力。安培力服从安培定律。 ? 安培定律的微分形式 放在磁场中任一点处的电流元d I l 所受到的磁场作用力d F 的大小与电流元d I l 的大小和该点的磁感应强度B 的大小成正比，还与电流元d I l 的方向和B 的方向之间的夹角θ的正弦成正比，d F 的方向为d I ?l B 所确定的方向。即 d d I =?F l B ? 安培定律的积分形式 对于任意载流导线，若将其视为由无数个电流元组成的，则其在磁场中所受的作用力为 d F l B l I =?? （2）洛仑兹力 一个定向运动的电荷在磁场中所受的力即洛仑兹力，其满足的基本规律为 q =?f υB 洛仑兹力的几个重要应用： ? 质谱仪 ? 霍耳效应 6. 磁介质 （1） 磁介质及分类 能在磁场作用下发生变化，并且能够反过来影响磁场的介质称磁介质。一般用磁介质中的磁感应强度B 的大小与真空中的磁感应强度0B 的大小之比来描述磁介质被磁化后对原来外磁场的影响，即 《大学物理学C 》课程基本内容 第一章 质点的运动 1．直角坐标系、极坐标系、自然坐标系 ※2．质点运动的描述：位置矢量r 、位移矢量r ?=)()(t r t t r -?+、运动方程)(t r r =。 在直角坐标系中，k t z j t y i t x t r )()()()(++= 速度：t r v d d =； 加速度：22d d d d t r t v a == 在直角坐标系中，速度k v j v i v v z y x ++=，加速度k a j a i a a z y x ++= 自然坐标系中，速度 τ v v =＝τ t s d d ，加速度t n a a a +==n r v t v 2d d +τ 在极坐标系中，角量的描述：角速度t d d θ ω=，角加速度22d d d d t t θωα== 3．运动学的两类基本问题： 第一类问题：已知运动方程求速度、加速度等。此类问题的基本解法是根据各量定义求导数。 第二类问题：已知速度函数（或加速度函数）及初始条件求运动方程。此类问题的基本解法是根据各量之间的关系求积分。例如据t x v d d = ，可写出积分式?x d ＝?t v d .由此求出运动方程)(t x x =。 4．相对运动： 位移：t u r r ?+'?=? ，速度：u v v +'=，加速度：0a a a +'= 第七章 气体动理论 1．对“物质的微观模型”的认识；对“理想气体”的理解。 ※2．理想气体的压强公式23132v n p k ρε== ，其中221 v m k =ε ※理想气体物态方程：RT M m pV = 或 n k T p = 理解压强与微观什么有关，即压强的物理含义是什么。 ※3．理想气体分子的平均平动动能与温度的关系：kT k 2 3 =ε 理解温度与微观什么有关，即温度的物理含义。 第五章 恒定电流 本章提要 1.电流强度 · 当导体中存在电场时，导体中的电荷会发生定向运动形成电流。如果在t ?时间内通过导体某一截面的电量为q ?，则通过该截面的电流I 为 q I t ?=? · 如果电流随时间变化，电流I 的定义式为 t q t q I t d d lim 0= ??=→? 2.电流密度 · 导体中任意一点的电流密度j 的大小规定为单位时间内通过该点单位垂直截面的电量，j 的方向规定为通过该点的正电荷运动的方向。根据电流密度的定义，导体中某一点面元d S 的电流密度为 d d I j S ⊥ = · 对于宏观导体，当导体中各点的j 有不同的大小和方向时，通过导体任意截面S 的电流可通过积分计算，即 d j S S =???I ·电流连续性方程为 d d d j S S q t =- ?? 对恒定电流 d 0j S S =?? 此关系称为电流的恒定条件。 3.欧姆定律 · 对于一般的金属导体，在恒定条件下欧姆定律有如下表达形式 R U U I 2 1-= 其中R 为导体的电阻，21U U -为导体两端的电势差 · 欧姆定律的微分形式为 E j σ= 其中，ρσ1=为电导率。 4.电阻 ·当导体的材料与温度一定时，对一段截面积均匀的导体，其电阻的表达式为 S l R ρ = 其中l 为导体的长度，S 为导体的横截面积，ρ为导体的电阻率。该式称为电阻定律。 ·如果导体的横截面积不均匀，导体的电阻可通过下述积分来计算： d d l l R S ρ =? 5.电动势 · 非静电力将单位正电荷从电源负极经过电源内部移至电源正极时所作的功称电动势。用ε表示电动势，上述定义可表达为 q A 非= ε · 如果用E k 表示非静电场的场强，电动势也可表示为 ()() d E l k ε+-=? 6.电源电动势和路端电压 · 若电源正负极板的电势分别为U +和U -，电源内阻为r ，电路中电流为I ，则电源电动势为 ()U U Ir +-ε=-- · 路端电压为 Ir U U -=--+ε 7.接触电动势与温差电动势 第一章 思考题： <1-4> 解：在上液面下取A 点，设该点压强为A p ，在下液面内取B 点，设该点压强为B p 。对上液面应用拉普拉斯公式，得 A A R p p γ20= - 对下液面使用拉普拉斯公式，得 B B 02R p p γ= - 又因为 gh p p ρ+=A B 将三式联立求解可得 ??? ? ??-= B A 112R R g h ργ <1-5> 答：根据对毛细现象的物理分析可知，由于水的表面张力系数与温度有关，毛细水上升的高度会随着温度的变化而变化，温度越低，毛细水上升的高度越高。在白天，由于日照的原因，土壤表面的温度较高，土壤表面的水分一方面蒸发加快，另一方面土壤颗粒之间的毛细水会因温度升高而下降，这两方面的原因使土壤表层变得干燥。相反，在夜间，土壤表面的温度较低，而土壤深层的温度变化不大，使得土壤颗粒间的毛细水上升；另一方面，空气中的水汽也会因为温度下降而凝结，从而使得清晨时土壤表层变得较为湿润。 <1-6> 答：连续性原理是根据质量守恒原理推出的，连续性原理要求流体的流动是定常流动，并且不可压缩。伯努利方程是根据功能原理推出的，它的使用条件是不考虑流体的黏滞性和可压缩性，同时，还要求流动是定常流动。如果流体具有黏滞性，伯努利方程不能使用，需要加以修正。 <1-8> 答：泊肃叶公式适用于圆形管道中的定常流动，并且流体具有黏滞性。斯托克斯公式适用于球形物体在黏滞流体中运动速度不太大的情况。 练习题： <1-6> 解：设以水坝底部作为高度起点，水坝任一点至底部的距离为h 。在h 基础上取微元d h ，与之对应的水坝侧面面积元d S （图中阴影面积）应为坡长d m 与坝长l 的乘积。 练习题1-6用图 d h d F 《大学物理学》热力学基础 一、选择题 13-1．如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是 ( ) （A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （B ）b 1a 过程吸热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （C ）b 1a 过程吸热、作正功，b 2a 过程吸热、作负功； （D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 过程吸热、作正功。 【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a 和b 两点之间的内能变化相同，bca 线是绝热过程，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+?知b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】 13-2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B ，且他们的压强相等，即A B P P =。问在状态A 和状态B 之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然 ( ) （A ）对外作正功；（B ）内能增加； （C ）从外界吸热；（D ）向外界放热。 【提示：由于A B T T <，必有A B E E <；而功、热量是 过程量，与过程有关】 13-3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( ) （A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。 【提示：等体过程不做功，有Q E =?，而2 mol M i E R T M ?= ?，所以需传5J 】 13-4．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（ ） A （） C （） B （） D （） 118 第九章 波动光学 本章提要 1. 几个基本概念 ● 相干条件：参与叠加的两束光满足振动方向相同、频率相同、相位差恒定的条件称相干条件。只有满足相干条件的光叠加时才能产生干涉现象。 ● 分波前法和分振幅法：利用普通光源获得相干光的方法有分波前法和分振幅法。分波前法是在同一波前上通过波前的分割获得相干光，分振幅法是通过对同一束光进行振幅（光强）的分割获得相干光的。 ● 光程：光走过的几何路程与路程上的介质折射率的乘积称为光程。 2. 分波前法干涉 ● 杨氏双缝干涉是利用分波前法产生干涉现象的，它是光具有波动性的经典实验，具有十分重要的意义。 ● 杨氏双缝干涉实验的基本原理是：波长为λ的自然光源通过一个狭缝后形成狭缝光源，由狭缝光源发出的光通过间距为d 的双缝后形成两束相干光，这两束相干光在屏上相遇就会形成等间距的干涉条纹。条纹间距为 D x d λ?= 其中，D 为双缝与光屏的距离。 ● 洛埃镜实验也是分波前法干涉实验，其重要意义在于显示了光的半波损失现象。即光在光疏媒质和光密媒质截面反射时，光要多走或少走2λ的光程。 3. 分振幅法干涉 分振幅法干涉的典型例子是薄膜干涉，其又可分等厚干涉和等倾干涉两种。 （1）等厚条纹 当光线垂直入射在膜表面时，在薄膜表面等厚处形成相同的干涉条纹的现象称等厚干涉。当膜两侧都是空气时，定位于膜上表面的明纹满足 0022λλk ne =+ ,3,2,1=k 对暗纹满足 2)12(220 λλ+=+k ne 0,1,2,3, k = 其中，n 为膜的折射率，e 为膜的厚度。 等厚干涉的应用有： 119 ● 利用劈尖干涉测量微小角度、微小长度、检验工件的平整度等。 ● 制备增加透射或反射的增透膜或增反膜。 ● 利用牛顿环测量透镜曲率半径或光的波长。 （2） 等倾条纹 以相同倾角i 入射到厚度均匀的平面膜上的光线，经膜上、下表面反射后产生的相干光束有相等的光程差，这样形成的干涉条纹称为等倾干涉。等倾干涉条 纹是同心圆形条纹。等倾干涉的一个重要的应用是迈克耳孙干涉仪。 4. 光的衍射现象及其分类 ● 光偏离直线传播，并且在光屏上形成光强度不均匀分布的现象称光的衍 射。 ● 光的衍射现象可分为菲涅耳衍射（或近场衍射）和夫琅禾费衍射（或远场衍射。 ● 衍射现象可以通过惠更斯－菲涅耳原理来定性解释，其表述为：波前上的各点可以看成是相干的子波波源，其后波场中的某点波的强度由各子波波源发出的子波在该点的相干叠加来决定。 5. 夫琅禾费衍射 ● 夫琅禾费单缝衍射。应用半波带法可知，当单色光垂直入射时，衍射 暗条纹中心位置满足： λθk a =sin 3,2,1=k 明条纹中心满足： 2)12(sin λ θ+=k a 3,2,1=k 其中，a 为缝宽，θ为衍射角。 ●夫琅禾费圆孔衍射。当单色光垂直入射到通光孔半径为a 的圆孔时， 设在光屏上所形成的中央亮斑（称艾里斑）的角半径为θ，其满足 a λθ61.0sin = 中央亮斑（艾里斑）的半径为 f a R λ61.0= 其中，f 为透镜的焦距。 6. 光学仪器的分辨本领 ● 根据圆孔衍射规律和瑞利判据得最小分辨角为 a λθ61.0min = ● 最小分辨角的倒数为分辨率。 ●生物显微镜的分辨本领由通过物镜所能分辨的两个物点的最小距离（称最 一选择题（每题3分，10×3＝30分） 1、质点在xoy 平面内作曲线运动，则质点速率的正确表达式为： ［］ （A ）d r v dt = ；（B ）d r v dt =； （C ）d r v dt = ；D ） ds v dt =。 2、关于可逆过程的中间状态正确说法是 ［］ A.非静态； B. 非平衡态； C. 平衡态； D. 准静态. 3、一质点作简谐振动，其运动速度与时间的曲线如图所示。若质点的振动规律用余弦函数描述，则其初相位应为［］ (A)π/6(B)5π/6(C)-5π/6 (D)-π/6(E)-2π/3 4、如图所示，理想气体由状态a 到状态f ，经历四个过程，其中acf 为绝热过程，则平均摩尔热容最大的过程为 ［］ A.acf B.adf C.aef D.abf 5、质量为m ，摩尔质量为M 的理想气体，经历了一个等压过程，温度的增量为T ?，则内能的增量为 ［］ A ．P m E C T M ?= ?；B ．V m E C T M ?=?;C ．m E R T M ?=?; D ．()P m E C R T M ?=-? 6、处于平衡态的理想气体,其分子的速率分布曲线如图,P N N ?表示速率分布在P P v v v +?之间的分子 数占总分子数的百分率,当温度降低时,则 [ ] A ．,/p p v N N ?减小也减小； B ．,/p p v N N ?增大也增大 ； C ． ,/p p v N N ?减小增大 ； D ．,/p p v N N ?增大减小 。 7、理想气体绝热地向真空自由膨胀，设初状态气体的温度为T 1， 气体分子的平均自由程为1λ ，末状态温度为T 2，自由程为2λ， 若气体体积膨胀为原来的2倍，则 ［］ A. 1 2T T =,12λλ=; B. 12T T =,1212λλ=; C.122T T =,12λλ=; D.1212T T =,12 12λλ= 8、一摩尔理想气体内能是 ［］ 宝鸡文理学院试题及参考答案 课程名称大学物理 适 用 时 间20XX 年1月8日 试卷类别 A 适用专业、年级、班电气系 电器,电子,自动化 大学物理学知识总结 第一篇力学基础 质点运动学 一、描述物体运动的三个必要条件 （1）参考系（坐标系）：由于自然界物体的运动是绝对的，只能在相对的意义上讨论运动，因此，需要引入参考系，为定量描述物体的运动又必须在参考系上建立坐标系。 （2）物理模型：真实的物理世界是非常复杂的，在具体处理时必须分析各种因素对所涉及问题的影响，忽略次要因素，突出主要因素，提出理想化模型，质点和刚体是我们在物理学中遇到的最初的两个模型，以后我们还会遇到许多其他理想化模型。 质点适用的范围： 1.物体自身的线度l远远小于物体运动的空间范围r 2.物体作平动 如果一个物体在运动时，上述两个条件一个也不满足，我们可以把这个物体看成是由许多个都能满足第一个条件的质点所组成，这就是所谓质点系的模型。 如果在所讨论的问题中，物体的形状及其在空间的方位取向是不能忽略的，而物体的细小形变是可以忽略不计的，则须引入刚体模型，刚体是各质元之间无相对位移的质点系。 （3）初始条件：指开始计时时刻物体的位置和速度，（或角位置、角速度）即运 动物体的初始状态。在建立了物体的运动方程之后，若要想预知未来某个时刻物体的位置及其运动速度，还必须知道在某个已知时刻物体的运动状态，即初台条件。 二、描述质点运动和运动变化的物理量 （1）位置矢量：由坐标原点引向质点所在处的有向线段，通常用r 表示，简称位矢或矢径。 在直角坐标系中 zk yi xi r ++= 在自然坐标系中 )(s r r = 在平面极坐标系中 rr r = （2）位移：由超始位置指向终止位置的有向线段，就是位矢的增量，即 1 2r r r -=? 位移是矢量，只与始、末位置有关，与质点运动的轨迹及质点在其间往返的次数无关。 路程是质点在空间运动所经历的轨迹的长度，恒为正，用符号s ?表示。路程的大小与质点运动的轨迹开关有关，与质点在其往返的次数有关，故在一般情况下： s r ?≠? 但是在0→?t 时，有 ds dr = （3）速度v 与速率v ： 单选题 e1c0897c124 7216a20d617 （10.0 分）1. 在双缝干涉实验中，两缝间距离为d，双缝与屏幕之间的距离为D，波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，屏幕上干涉条纹中相邻之间的距离是 A) A：2λD/d B) B：λd/D C) C：dD/λ D) D：λD/d 纠错f f8080815047 d2115f9a4a9 （10.0 分）2. 不可逆过程是 A) A：不能反向进行的过程 B) B：系统不能回复到初始状态的过程 C) C：有摩擦存在的过程或非准静态过程 D) D：外界有变化的过程 纠错f f8080815047 54894f2bd13 （10.0 分）3. 由于电子自旋-轨道相互作用将导致能级分裂，在多重能级的结构中，两个相邻能级的间隔 A) A：与两个J值中较大的值成正比 B) B：与两个J值中较小的值成正比 C) C：与较大的J的J（J+1）成正比 D) D：与较小的J的J（J+1）成正比 纠错f f8080815047 b6680999289 （10.0 分）4. 一定量某理想气体按PV r=C的规律膨胀，其中C为常数，r为绝热常数，则膨胀后理想气体的温度 A) A：将升高 B) B：将降低 C) C：不变 D) D：升高或降低，不能确定 纠错f f8080815047 8a7eae238f c （10.0 分）5. 关于物体内能的改变，下列说法中正确的是（） A) A：只有做功才能改变物体的内能 B) B：只有热传递才能改变物体的内能 C) C：做功和热传递都能改变物体的内能 D) D：做功和热传递在改变物体内能上是不等效的 纠错f f8080815047 27c4c093b70 （10.0 分）6. 活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸里，当气体温度降低，体积缩小时，其压强将（） 大学物理学习题答案 习题一答案 习题一 1.1 简要回答下列问题： (1) 位移和路程有何区别在什么情况下二者的量值相等在什么情况下二者的量值不相等 (2) 平均速度和平均速率有何区别在什么情况下二者的量值相等 (3) 瞬时速度和平均速度的关系和区别是什么瞬时速率和平均速率的关系和区别又是什么 (4) 质点的位矢方向不变，它是否一定做直线运动质点做直线运动，其位矢的方向是否一定 保持不变 (5) r ?和r ?有区别吗v ?和v ?有区别吗0dv dt =和0d v dt =各代表什么运动 (6) ， (7) 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 = dr v dt = 及 22d r a dt = 而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即 v = 及 a =你认为两种方法哪一种正确两者区别何在 (7) 如果一质点的加速度与时间的关系是线性的，那么，该质点的速度和位矢与时间的关系是否也是线性的 (8) “物体做曲线运动时，速度方向一定在运动轨道的切线方向，法向分速度恒为零，因此 其法向加速度也一定为零.”这种说法正确吗 (9) 任意平面曲线运动的加速度的方向总指向曲线凹进那一侧，为什么 (10) 质点沿圆周运动，且速率随时间均匀增大，n a 、t a 、a 三者的大小是否随时间改变 (11) 一个人在以恒定速度运动的火车上竖直向上抛出一石子，此石子能否落回他的手中如果石子抛出后，火车以恒定加速度前进，结果又如何 @ 一质点沿x 轴运动，坐标与时间的变化关系为224t t x -=，式中t x ,分别以m 、s 为单位，试计算：(1)在最初s 2内的位移、平均速度和s 2末的瞬时速度；(2)s 1末到s 3末的平均加速度；(3)s 3末的瞬时加速度。 1、 波长λ=5000?的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测的屏幕上中央条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d=12mm，则凸透镜 的焦距f为 1.2m 2.1m 3.0.5m 4.0.2m 2、 根据惠更斯—菲涅耳原理，若已知光在某时刻的阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的 1.振动振幅之和 2.光强之和 3.振动振幅之和的平方 4.振动的相干叠加 3、 在玻璃（折射率n3 =1.60）表面镀一层MgF2 (折射率n2=1.38)薄膜作为增透膜，为了使波长为5000?的光从空气(n1=1.00)正入射时尽可能少反射，MgF2 薄膜的最少厚度应是（） 1.1250? 2.1810? 3.2500? 4.906? 4、 在双缝干涉实验中，入涉光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝， 若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5λ，则屏上原来的明纹处（） 1.仍为明条纹 2.变为暗条纹 3.既非明纹也非暗纹 4.无法确定是明纹，还是暗纹 5、 以下不是几何光学的基本实验定律的是（） 1.光在均匀介质中的直线传播定律 2.光通过两种介质分界面的反射定律和折射定律 3.发射的光的强弱满足基尔霍夫定律 4.光的独立传播定律 6、 对于温度，有以下几种说法 ①温度的高低反映了物质内部分子运动剧烈程度的不同 ②气体的温度是分子平均平动动能的量度 ③气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义 ④从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度 上述说法正确的是 1.①、②、④ 2.①、②、③ 3.②、③、④ 4.①、③、④ 7、 有两个容器，一个盛氢气，另一个盛氧气。如果这两种气体分子的方均根速 大学物理课后习题答案 L1木杲的一个卫尿——木卫丨上面的珞JI火山瞰发岀的岩块上升高度町达200km曲峻石块的區出速搜是多大？已知木卫1上的蛋力加速度为l?80m/出.而冃在木卫1上股有空气减 v- Vhh = /2X L80X2O0yi0! =849 m/s L2 一种喷吒推进的实脸车*从静止开始可ft l*80s内加速fl 1600 km/h的速專。按匀加連运动计算'它的加速度是否超过f人可以忍曼的加速度25^? 31.80 5内该车跑了多大距离？ 解实脸车的加速度为 V 应=—= i1600 XI0" 豹“PT n* ，［?x 3600XLa<>-2-47x10 m/s s 基本上来超过鬲埶 L80s内实验车跑的距离为 5 —=恍隸XL80 = 400 m L3 一辆卡车为了趙车，以90 km/h的速度頼人左侧逆行適时,捡然发现前方80 m 处一辆汽车正迎面驶来“假定该疽车以65 km/h的速度石驶■同时也发规f卡车超车. 设两诃机的反应时闻都是①70鼠即司机发现险犒到实际刹车所经过的时间人他们刹车速度都是7.5 m/孑，试问两车是否会相捶？如果会相擅，相撞吋卡车的速度名大？ 解如=90 km/h=25 m/s T =65 km/h=18 m/s f s t =80 m* A( =0.70 s> a = 7.5 m/s3* 两车开始洌车时，它削之问的距离为 J/ —so — (v w +t^c)Ax = 80 — (25 + 18) X 0* 70= 50 m 卡车到停止需罐巍开行的距离 光见吵呎 汽车到停止需继续开行的距离 因为“+去＞ V,所以两车会相撞。 以￡灰示两牴刹乍后到相撞所用的时间，则有 v\ = So — M = 25 — 7. 5 X 1. 62 = 12. 9 m/s = 46 km/h 1.4跳伞运动员从1200 m i?5空下跳，起初不打开降落伞做加速运动。由于空气01 力的作用，会加速到一“终极速率”200 km/h 而开始匀速下降。下降到离地面50 m 处时 打开降落伞，很快速率会变为18 km/h 而匀速下降着地。若起初加速运动阶段的平均加 速度按g/2计，此跳伞运动员在空中一共经历了多长时间？ 解 力0= 1200 m, Vj= 200 km/ h = 55.6 m/s. 5— 18km/h = 5 m/s. A 2— 50m o 运动员加速下落的时间 11.3 s 加速下落的距离 以速率S 匀速下瘠的时间 以速率5匀速下落的时间 $ ■如■曽■ 10 s 5 5 运动员在空中总共经历的时间为 t = ti +/：+" = 11.3 + 15.0 + 10 = 36. 3 s 252 2X7.5 =4L 7 m 182 2X7.5 =2L 7 m 代入已知数，为 50 = (25+18并 7. 5z 2 解此方程可得 t = !? 62 = 4.11 s (舍去) —ar : + — at" = (vio + v^)c~ at 由此得碰撞时卡车的速度为 1200 — 315-50 55?6 15. 0 s 2 X 55, 6 9.8 =315 m大学基础物理学答案(习岗)第4章
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