大学物理A 2习题答案

发布 2023-05-19 05:08:28 阅读 3884

练习十一振动。

3. a 4., 5. 6.75j

7. 证:设物体平衡时两弹簧伸长分别为x1、x2,则由物体受力平衡,有。

按图示所取坐标,物体沿x轴移动位移x时,两弹簧又分别被拉伸和,即。 则物体受力为。

将式(1)代人式(2)得。

由式(3)得,,而,则得到。

式中为常数,则物体作简谐运动,振动频率。

8. 解:(l)将与比较后可得:振幅,角频率,初相,则周期,频率。

2)时的位移、速度、加速度分别为。

9. 解:由图可知,振幅a = 4cm

由旋转矢量图可确定初相。

又由图可知由初始时刻运动到p点对应时刻用去0.5s,则由旋转矢量法可知。

振动方程为

10. 解:(1)由题意知a = 0.06m、由旋转矢量图可确定初相,振动方程为。

(2)质点从运动到平衡位置的过程中,旋转矢量从图中的位置m转至位置n,矢量转过的角度(即相位差)。该过程所需时间为。

12. 解:(1)由题意可知和是两个振动方向相同,频率也相同的简谐运动,其合振动也是简谐运动,设其合振动方程为,则合振动圆频率与分振动的圆频率相同,即。

合振动的振幅为。

合振动的初相位为。

由两旋转矢量的合成图可知,所求的初相位应在第二象限,则。

故所求的振动方程为

2) 当时,即x1与x3相位相同时,合振动的振幅最大,由于,故。

当时,即x1与x3相位相反时,合振动的振幅最小,由于,故即

练习十二波动

10.解: 为便于比较,可将波动表达式写成如下形式。

当x=0时,得原点处质元振动表达式为。

因此,与题给的原点处质元振动表达式相比较,得。

已知波长为0.10m,将这些数据代入波动表达式可得。

11. 解:(1)由题给条件, t = 0.02 s,u = 100 ms-1,可得;。

当t = 0时,波源质点经平衡位置向正方向运动,因而由旋转矢量法可得该质点的初相为。若以波源为坐标原点,则波动方程为。

距波源为 x1 = 15.0 m和 x2 = 5.0 m处质点的运动方程分别为。

它们的初相分别为和。

2)距波源 16.0 m和 17.0 m两点间的相位差。

12. 解:(1)由p点的运动方向,可判定该波向左传播。

原点o处质点,t = 0时。

所以 o处振动方程为 (si)

由图可判定波长m,故波动表达式为。

si)2)距o点100m处质点的振动方程为。

si)振动速度表达式为(si)

13. 解:(1)由已知条件可知,,又由图中可知,振幅,利用旋转矢量法可得处质点的初相为,则其运动方程为。

2)由已知条件可知,波速,则波动方程为。

14. 解:(1)由已知条件可得,由图可知处质点在时刻的相位为0,则时刻的相位即初相位为,波函数为。

2)将代入波函数可得质点的运动方程

3)将代入波函数可得质点的运动方程

将t = 0代入运动方程可得振动速度为。

15. 解:(1)已知波的表达式为与标准形式。比较得。

3),两振动反相。

16. 解:

外侧:;外侧:

17. 解:(1)火车驶近时火车驶过后

由以上两式可解得火车的运动速度,汽笛振动频率。

2)当观察者向静止的火车运动时

练习十三光的干涉。

6.减少双缝间距 7.0.6 8.600 nm 9. 10.

11、解:(1)原**明纹将向下方移动。

2)用云母片覆盖一条狭缝前后,光程差发生了改变,因此条纹要移动,只要正确写出原零级明纹位置处光程差的改变量即可解出答案。

12、解:(1)正面: (反射光) 呈现出什么颜色,即该波长光振动加强,即:

当=2 时, =6688 a°(红色), 当=3 时, =4013 a°(紫色)

2)反面:(透射光)

当=2 时, =5016 a°(蓝绿色)

2)(条)14、解:设所用的单色光的波长为,则该单色光在液体中的波长为。 根据牛顿环的明环半径公式

有。充液后有。

由以上两式可得

15、解:设相邻明(或暗)条纹之间距离为,劈尖角为,细丝直径为d,玻璃板长度为l,则

16、解:由牛顿环暗环半径

得。17.解:由得

练习十四光的衍射。

1、c 2、b 3、b 4、b 5、 600 nm nm

7、第一级明纹第二级暗纹 8、

9、解:(1)

10、解:由光栅衍射主极大公式得。

当两谱线重合时有

即。由光栅公式可知

11、解:(1)

2)时缺级,当时,;当时,舍去;当时,。

当时,实际出现级数:。

当时,实际出现级数:。

12、解 (1)

(2) 等号两横线间距不小于 2.2 mm

13、解:(1)由单缝衍射明纹公式可知。取)由于

所以。则两个第一级明纹之间距为

2)由光栅衍射主极大的公式。

且有 所以

14、解:(1)**明条纹宽度。

2)浸入水中时波长。

**明纹宽度。

**明纹宽度变窄。

15、解:此光栅的光栅常数。

由光栅公式得。

光谱线最高级别取得。

可见光光谱最高级别。

即可以产生**完整的可见光谱。

16、解:已知。

1) 由光栅方程得。

2) 当时第二级亮纹出现在无穷远处。

练习十五光的偏振。

1、b 2、c.732 5、

6、完全偏振光垂直入射面部分偏振光

7、解:(1)透过第一个偏振片后的光强。

透过第二个偏振片后的光强为,2)原入射光束换为自然光,则。

8、解:设第二个偏振偏与第一个偏振片的偏振化方向间的夹角为。 透过第一个偏振片后的光强。

透过第二个偏振片后的光强为,由马吕斯定律,透过第三个偏振片后的光强为。

由题意知 所以。

9、解:设入射光光强为,自然光光强为,线偏振光光强为,透射光光强为。

由题意入射光透射光。

解得。10、解:设两光源光强分别为,由马吕斯定律得经过两偏振片后光强。

由题意则有。

练习十六相对论。

1、b 2、b 3、a 4、b.74 1.48

7、解:根据洛仑兹变换公式:

可得: 在系,两事件同时发生,,则:, 解得:,在系,上述两事件不同时发生,设分别发生于时刻,则:,由此得。

8、解:设系相对于系的运动速度为,则根据洛仑兹变换公式可得:

乙测得两事件同时发生,则,

可得,由题。

则 9、解:设相对速度为,由:

则有:,由题意,有。

则: 10、解(1)设米尺系相对于蚁蜂系的速率为,由题意知,米尺的本征长度,非本征长度则由。

2)由题意知,则非本征距离m

3) 由题意知m

则。练习十七量子物理。

1、c 2、b 3、b 4、d 5、a 6、d 7、c.51 9、 10、

11、解: 根据维恩位移定律:

太阳: 北极星:

天狼星: 12、解:

13、解:爱因斯坦光电效应方程:

14、解: 求解本题只需理解康普顿效应公式的意义就可代公式得结果。

2)由于散射能量守恒,光子的能量损失就是电子获得的动能,得。

15、 解:

16、解:由爱因斯坦光电效应方程:可知,当铜球没有充电,光子能量大于逸出功时,电子逸出铜球后还具有动能。若给铜球充电,电子逸出除克服逸出功外,还必须克服静电力做功,因此若。

则电子不能逸出,所以。

17、解:

粒子位于0-内的概率为:

18、解:由波函数归一化性质得。

解得 则在区间内的几率。

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