大學(xué)物理答案

-PAGE.z.第5章機械波y*ABCOu5-1一個余弦橫波以速度u沿*軸正向傳播，t時刻波形曲線如圖所示．試分別指出圖中A、B、y*ABCOu答：下上上5-2關(guān)于振動和波,下面幾句敘述中正確的是［］(A)有機械振動就一定有機械波；(B)機械波的頻率與波源的振動頻率相同；(C)機械波的波速與波源的振動速度相同；(D)機械波的波速與波源的振動速度總是不相等的。答：(B)5-3一平面簡諧波的表達(dá)式為(SI)，其角頻率=，波速u=，波長=。解：=125rad;，u=33817.0m5-4頻率為500Hz的波，其波速為350m/s，相位差為2π/3的兩點之間的距離為_。解：?，=0.233m5-5一平面簡諧波沿*軸負(fù)方向傳播。已知在*=-1m處質(zhì)點的振動方程為(SI)，若波速為u，則此波的表達(dá)式為。答：(SI)OPy（m）5mu=20m/s0.05OPy（m）5mu=20m/s0.050.1(A)(SI)；(B)(SI)；(C)(SI)；(D)(SI)。解：答案為(A)確定圓頻率：由圖知m，u=20m/s，得確定初相：原點處質(zhì)元t=0時，、，所以5-7一平面簡諧波的表達(dá)式為，其中表示；表示；y表示。答：-*/u是表示*處的質(zhì)點比原點處的質(zhì)點多振動的時間（*>0表明*處的質(zhì)點比坐標(biāo)原點處的質(zhì)點少振動*/u的時間，*<0表明*處的質(zhì)點比坐標(biāo)原點處的質(zhì)點多振動*/u的時間）。-是表示*處的質(zhì)點超前于坐標(biāo)原點的相位（*>0表明*處的質(zhì)點在相位上落后于坐標(biāo)原點，*<0表明*處的質(zhì)點在相位上超前于坐標(biāo)原點）。y表示*處的質(zhì)點在t時刻離開平衡位置的位移。5-8已知波源的振動周期為4.00×10-2s，波的傳播速度為300m·s-1，波沿*軸正方向傳播，則位于*1=10.0m和*2=16.0m答：5-9一列平面簡諧波沿*軸正向無衰減地傳播，波的振幅為2×10-3m，周期為0.01s，波速為400m?s-1。當(dāng)t=0時*軸原點處的質(zhì)元正通過平衡位置向y答：波沿*軸正向無衰減地傳播，所以簡諧波的表達(dá)式為的形式。其中；由、，知，代入上式，得m5-10一簡諧波，振動周期s，波長=10m，振幅A=0.1m.當(dāng)t=0時刻，波源振動的位移恰好為正方向的最大值．若坐標(biāo)原點和波源重合，且波沿此波的表達(dá)式；時刻，處質(zhì)點的位移；時刻，處質(zhì)點振動速度。解：(1)O點的振動方程為m向*軸正向傳播的波的波動方程為(2)將代入波動方程，得位移=0.1m(3)質(zhì)點振動速度為m/s將代入上式，得速度5-11如圖，一平面波在介質(zhì)中以波速u=10m·s-1沿*軸負(fù)方向傳播，已知A點的振動方程為[SI（1）以A點為坐標(biāo)原點，寫出波函數(shù)；（2）以距A點5m處的B（3）A點左側(cè)2m處質(zhì)點的振動方程；該點超前于A點的相位。**ABu解：（1）m（2）m（3）m，即比A點相位落后5-12圖示一平面簡諧波在t=1.0s時刻的波形圖，波的振幅為0.20m，周期為4.0s，求（1）坐標(biāo)原點處質(zhì)點的振動方程；（2）若OP=5.0m，寫出波函數(shù)；（3）寫出圖中Pyy（m）*（m）AOP傳播方向解：如圖所示為t=0時的波形圖，可見t=0原點處質(zhì)點在負(fù)的最大位移處，所以。（1）坐標(biāo)原點處質(zhì)點的振動方程為m（2）波函數(shù)為習(xí)題5-12解題用圖m（3）P點的坐標(biāo)*=5.0m代入上式，得P點的振動方程為m5-13已知一列機械波的波速為u,頻率為,沿著*軸負(fù)方向傳播．在*軸的正坐標(biāo)上有兩個點*1和*2．如果*1＜*2,則*1和*2的相位差為[](A)0(B)(C)(D)答：（B）習(xí)題5-13解答用圖5-14如圖所示，一簡諧波沿BP方向傳播，它在B點引起的振動方程為。另一簡諧波沿CP方向傳播，它在C點引起的振動方程為。P點與B點相距0.40m，與C點相距0.50m。波速均為u＝0.20ms-1。則兩波在P的相位差為。答：5-15如圖所示，S1和S2為兩相干波源，它們的振動方向均垂直于圖面，發(fā)出波長為的簡諧波，P點是兩列波相遇區(qū)域中的一點，已知，，兩列波在P點發(fā)生相消干涉．若S1的振動方程為，則S2的振動方程為［］(A);(B);(C);(D)。答：答案為（D）。設(shè)S2的振動方成為，在P點兩波的相位差為解得可記為。習(xí)題5-16解答用圖習(xí)題5-16解答用圖5-16如圖所示，S為點波源，振動方向垂直于紙面，和是屏AB上的兩個狹縫，＝a?！虯B，并且＝b。*軸以為坐標(biāo)原點，并且垂直于AB。在AB左側(cè)，波長為；在AB右側(cè)，波長為。求*軸上兩波相遇點的相位差。習(xí)題5-16解答用圖習(xí)題5-16解答用圖解：如解答用圖所示，坐標(biāo)為*的P點，兩列波引起的分振動的相位差為5-17如圖所示，兩列波長均為的相干簡諧波分別通過圖中的O1和O2點，通過O1點的簡諧波在M1M2平面反射后，與通過O2點的簡諧波在P點相遇。假定波在M1M2平面反射時有由半波損失。O1和O2兩點的振動方程為和，且，（為波長），求：(1)兩列波分別在P點引起的振動的方程；(2)兩列波在P點合振動的強度（假定兩列波在傳播或反射過程中均不衰減）。PPM1M2mO2O1解：（1）在P點引起的振動為=在P點引起的振動為（2）在P點二振動反相，合振動的振幅為0，，所以P點合振動的強度為0。5-18在駐波中，兩個相鄰波節(jié)間各質(zhì)點的振動［］(A)振幅相同，相位相同．(B)振幅不同，相位相同．(C)振幅相同，相位不同．(D)振幅不同，相位不同．答：（B）5-19在波長為的駐波中，相對同一波節(jié)距離為/8兩點的振幅和相位分別為答：（B）(A)相等和0；(B)相等和；(C)不等和0；(D)不等和。［］5-20一靜止的報警器，其頻率為1000Hz，有一汽車以79.2km的時速駛向和背離報警器時，坐在汽車?yán)锏娜寺牭綀缶暤念l率分別是和（設(shè)空氣中聲速為340m·s-1）。解：汽車速度為m?s-1駛向報警器接收的頻率為：Hz背離報警器接收的頻率為：939Hz第8章氣體動理論8-1容器中儲有1mol的氮氣，壓強為1.33Pa，溫度為7℃，則（1）1m3中氮氣的分子數(shù)為多少"（2）解：（1）由得3.44×1020m（2）由理想氣體狀態(tài)方程，得1.6×10-5kg·m-38-2質(zhì)量為4.4g的二氧化碳?xì)怏w，體積為1×10-3m3，溫度為-23，試分別用真實氣體的狀態(tài)方程與理想氣體的狀態(tài)方程計算二氧化碳的壓強是多少？并將兩種結(jié)果進(jìn)行比較。已知二氧化碳的范德瓦耳斯常數(shù)a=3.64×10-1Pa·m6·mol-2,b=4.27×10-5m3解：（1）由理想氣體狀態(tài)得Pa（2）由真實氣體狀態(tài)方程得p=2.05×105Pa8-3若室內(nèi)生起爐子后溫度從15℃升高到27解：由得8-4日冕層是太陽大氣的最外層，由等離子體組成（主要為質(zhì)子、電子和氦離子，我們統(tǒng)稱為帶電粒子），溫度為5×106K，分子數(shù)密度約為2.7×1011個粒子/m3。若將等離子體視為理想氣體，求（1）等離子氣體的壓強；（2）帶電粒子的平均平動動能（3）質(zhì)子的方均根速率。已知質(zhì)子的質(zhì)量為1.673×10-27kg解：（1）Pa；（2）J；（3）m/s8-5有體積為2×103m3的氧氣，其內(nèi)能為6.75×10（1）試求氣體的壓強；（2）設(shè)分子總數(shù)為5.4×1022個，求分子的平均能量及氣體的溫度；（3）分子的方均根速率為多少？解：（1）由內(nèi)能得Pa（2）由知J。因為，所以K8-6容積為9.6×10-3m3的瓶子以速率v＝200m·s1勻速運動，瓶子中充有質(zhì)量為解：因氫氣的定向運動動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即K由理想氣體狀態(tài)方程，得Pa8-71mol的氦氣和氧氣，在溫度為的平衡態(tài)下分子的平均平動動能和平均動能分別為多少？內(nèi)能分別為多少？解：氧氣：J；J；J氦氣：J；J；J8-8在相同的溫度和壓強下，單位體積的氫氣（視為剛性雙原子分子氣體）與氦氣的內(nèi)能之比為多少？質(zhì)量為1kg的氫氣與氦氣的內(nèi)能之比為多少？解：因溫度和壓強相同，由知相同單位體積的內(nèi)能之比為；質(zhì)量為1kg的氫氣與氦氣的內(nèi)能之比為8-9溫度為的水蒸汽在常壓下可視為理想氣體，求分子的平均平動動能、分子的方均根速率和18g水蒸汽的內(nèi)能？解：J;m/s；J8-101mol氮氣，由狀態(tài)A（p1,V）變到狀態(tài)B（p2,V），氣體內(nèi)能的增量為多少"解：，由理想氣體狀態(tài)方程，得8-11一容器器壁由絕熱材料制成，容器被中間隔板分成體積相等的兩半，一半裝有氦氣，溫度為，另一半裝有氧氣，溫度為，若兩者壓強相同。求去掉隔板兩種氣體混合后的溫度。解：設(shè)擴(kuò)散后的溫度為T，擴(kuò)散前氦氣的溫度為T1，氧氣的溫度為T2。由于擴(kuò)散前后能量守恒，有由所以K8-121摩爾溫度為T1的氫氣與2摩爾溫度為T2的氦氣混合后的溫度為多少？設(shè)混合過程中沒有能量損失。解：設(shè)混合后的溫度為T，有8-132摩爾的水蒸氣在溫度為67℃解：由化學(xué)方程式2H2O→2H2＋O22mol的水蒸氣將分解成2mol的氫氣和1mol的氧氣。H2O為自由度i＝6，平動自由度t＝3的多原子分子，H2和O2都是i＝5，t＝3的雙原子分子。因分解后氣體的溫度未變，分子的平動