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同济大学大学物理答案

【篇一：大学物理复习题答案(同济大学课件)】

>1、①r?rcos?ti?rsin?tj?

htdxdyk；②vx???r?sin?t，vy??r?cos?t，2?dtdt

vz?

dvydvdvdzh2

???r?2sin?t，az?z?0 ；③ax?x??r?cos?t，ay?dt2?dtdtdt

2、在运动函数中消去t，可得轨道方程为y?x2?8 由r?2ti?(4t2?8)j，得v?

drdv

?2i?8tj，a??8j dtdt

可得在t?1时r1?2i?4j，v1?2i?8j，a1?8j 在t?2时r2?2i?8j，

v2?2i?16j，a1?8j

f3?4t3?4?3

???1.5m/s2， m1010

v3v33?4tdv

a?,dv?adt,?dv??adt,?dv??dt,v?2.7m/s

0000dt10f3?4x3?4?3dv3?4xdvdvdxdv???1.5m/s2，a???.?v，

②a?，m1010dt10dtdxdtdx

v33?4x3?4x

dx?vdv，?vdv??

dx，v?/s

001010

4、以投出点为原点，建立直角坐标系。x?v0cos?t，y?v0sin?t?gt 2

3、①a?

以(x,y)表示着地点坐标，则y??h??10m。将此值和v0，?值一并

代入得

?10?20??t??9.8?t2

解之得，t?2.78s和t??0.74s。取正数解。

着地点离投射击点的水平距离为：

x?v0cos?t?20?cos300?2.78?48.1m 5、①?0?2?n?

2??1802??180

?18.8(rad/s)，v0??0r??0.5?9.42(m/s) 6060

②由于均匀减速，翼尖的角加速恒定，??

?a??0

0?18.8

??0.209(rad/s2) 90

at??r??0.105(m/s2)负号表示切向加速度的方向与速度方向相反。 ???0??t?18.8?0.209?80?2.08(rad/s)

an??2r?

2.16(m/s2)，a??2.16(m/s2)，??arctan

0.105

?2.780 2.16

6、x?

t?2t?4?v?t?2?a?1ms2 则： 2

（1）t?2s时：v?2?2?4(s) a?1s 方向都沿x轴正方向

（2）在1~2s内，a?1?f?ma?2?1?2(n)，则

在1~2s内，i?

2dt?2(n?s) 方向沿x轴正方向

（3）在1~2s内，f所做的功：由动能定理得：

a?ek(t?2)?ek(t?1)??2?(2?2)2??2?(1?2)2?7(j)

第二章牛顿运动定律

1、小球下落过程中受重力g?mg和空气阻力f?kv作用。垂直于地面的坐标轴oy取向下为正方向。取t?0时y0?0。有：

dvdvdtmmg??kv?mg，?，t1?ln[] dtmg?kvmkmg?kvt2

因为mg?kvt?0，故k?

vln[2]mg

?5.66s ，t1?t

gvt

2、当珠子摆下角度为?时，mgcos??mat?m等式两边同乘以ds，mgcos?ds?m

dvdsds；因为：ds?ld?，?v dtdt

?v?1

glcos?d??vdv；?glcos?d???vdv；glsin??

v?2，v?002

v?2

t??mgsin??man?m；t??3mgsin?

第三章动量和角动量

1、对人和船这一系统在水平方向质心的坐标不变。

xc?

?m1x1?m2x2mx??m2x2

??11??m2x2?， ?m1x1?m2x2?m1x1，xc，xc?xc

m1?m2m1?m2

l?0.8m

m1?m2

?)?m1(x1??x1)，x2?x2??d，x1??x1?l?d，d?m2(x2?x2

2、慧星运行受的引力指向太阳，所以它对太阳的角动量守恒

mrv11?mr2v2，r2?

rv11

?5.26?1012m v2

第四章功和能

1、小球从0度旋转到?的过程中，合外力所做的功为

a??(t?mg)?dr??mg?dr??mgdrcos???mglcos?d??mglsin?

????

用动能定理，由于v0?0,得：mglsin??

mv，v?2glsin 2

2、当砝码的速度达到最大时，砝码受到的重力与弹力相等，即

mg?kx

在砝码下落的过程中，由砝码、弹簧及地球组成的系统机械能守恒，设砝码的速度达到最大时，弹簧被压缩的长度为x，即

1212kx?mv 22

由以上两式解之得，x?0.1m，v?1m/s

mgx?

第五章刚体的定轴转动 1、（1）?0?2?n?2??

1500

?50?rad/s，???0??t， 60

???0?50?1?????3.14rad/s2，??????0??0t??t2?1250?rad

t502??n??625转

（2）???0??t?(50??25?)rad/s?78.5rad/s （3）v??r?78.5m/s

at??r??3.14m/s2，an??2r?6.16?

103m/s2，a??6.16?103m/s2

mglcos?d?d?d?d?

???由转动定律可得??，??，

2jdtd?dtd?

?mglcos?mgl?12mgl

?d???d??d?，??d??cos?d???sin?，，?002j2j22j

2、(1)棒在? 位置时所受的力矩：m?mg()cos?

123gsin?1j?ml，??()2不着

ml? 3

11122llh2

选择棒最低端ep?0：m(?l)?(ml)??mg?mgh?mg(?)

223222

3、外力矩为零系统角动量守恒：mlv0?ml(?l)?

(3m?m)m2v0

解之间：h?

(m?m)2(3mg?6mg)

4、绳中拉力用t表示，对定滑轮m，由转动定律，对于轴o有：

rt?j??对于m，由牛顿第二定律，沿y方向，有：mg?t?ma 滑轮和

物体的运动学关系为：a?r? 由以上三式，可得物体下落的加速度为：a?

mr2? 2

g mm?

第六章狭义相对论基础

寿命：?t?

??68

?3.17?10?5s

这段时间内它走过的距离为：2.994?10?3.17?10

?9500m

2、设s系为速度是?0.9c的飞船在其中静止的参考系，则地面对此参考系以u?0.9c运动。以地面为参考系s?，则另一飞船相对于s?系的速度为vx??0.9c，则

vx?

vx??u0.9c?0.9c1.80

??c?0.994c 2

1?uvx?c1?0.9?0.91.81

3、以m表示合成小球的相对论的质量，mo表示它的静止质量。依据动量守恒得：

?mv，m0c?

2?mc2

解得m=2.67mo，v=0.5c，mo=2.31mo 第七章温度和气体动理论 3p31.013?105

???5.65?10?21j 1、??252n22.69?10

2、根据状态方程p?nkt，可得到单位体积内的分子数为

p1.013?105

n???2.45?1025m?3 ?23

kt1.38?10?300

（2）由状态方程得出氮气的密度：??（3）氮气分子的质量为：m? mmp??1.14kgm?3 vrt

?4.65?10?26kg

（4）分子的平均平动动能：??

kt?6.21?10?21j 2

3、根据题意，所给气体中，氦为单原子分子i=3，氢、氧为双原子分子i=5，氨、二氧化碳为多原子分子i=6，温度t=273k。各种理想气体的内能分别为：

rt?3.40?103j；双原子分子气体：e0?rt?5.67?103j 2263

多原子分子气体：e0?rt?6.81?10j

当温度升高?t时，内能增加为?e?r?t，所以当温度升高?t?1k时，各种气

单原子分子气体：e0?体的内能增加分别为：

r?t?12.5j；双原子分子气体：?e?r?t?20.8j 22i

多原子分子气体：?e?r?t?24.9j

33?238?154

4、（1）?kt??1.38?10?10?2.07?10j?1.29?10ev

单原子分子气体：?e?

（2

???1.58?106m/s 第八章热力学

1、由（p1、v1、t1）变化到（p

2、v2、t2）的直线过程所做的功是pv图上曲线与v轴围成的面积，由题知是膨胀过程，所做的功： v2?v1)?2?（1）as?(p1?p2)(

p1v2?p1v1?p2v2?p2v1

（2）系统内能的改变?e?

mii

?t?(pv22?pv11) ?22

（3）吸收的热量q??e?a

（4）摩尔热容量q?cdt

，∴c?

(pv?p1v1)(i?1)?(p1v2?p2v1)q

?22

?tm?2(p2v2?p1v1)r

2、由题目中的已知条件可判，理想气体在状态a和状态c的温度相同，

故?u?uc?ua?0

在此过程中对外所做的功：wac?wab?wbc?

padv?0?pa(vb?va)

?5.0?10?4?2.0?10(j) 由热力学第一定律：qac?wac?2.0?106(j) 3、（1）等温过程at?

rtln

?1.7?103j，?et?0，qt?at?1.7?103j v1

【篇二：大学物理实验报告答案(最全)】

txt>（包括实验数据及思考题答案全）

1.伏安法测电阻

实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。

(3) 实验方法原理

一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和

外接两个方式，以减小测量误差。实验装置待测电阻两只，0～

5ma 电流表 1 只，0－5v 电压表 1 只，0～50ma 电流表 1 只，0～

10v 电压表一只，滑线变阻器 1 只，df1730sb3a 稳压源 1 台。

实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具

体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学生参照第 2 章中

的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。

(1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 u 值和 i 值。对每一个

电阻测量 3 次。1

根据欧姆定律， r = ，如测得 u 和 i 则可计算出 r。值得注意的是，

本实验待测电阻有两只，

54.7

max

52.9

53.2

r/ ?

(1) 由

(2) 由

?= 0.075 ； ?i = i0.075ma, ?i= 0.75ma ；

max

= (3) 再由 ur

( 3v +

) (

r2 1? ； 3i ) ，求得 r1 9 10 ?

(4) 结果表示 r

(44 1)

2.光栅衍射

实验目的

(1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。

(3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长实验方法原理

(1) 调整分光计的工作状态，使其满足测量条件。

(2) 利用光栅衍射测量汞灯在可见光范围内几条谱线的波长。

①由于衍射光谱在中央明条纹两侧对称地分布，为了提高测量的准

确度，测量第k级光谱时，应测出 +k级和-k 级光谱线的位置，两

位置的差值之半即为实验时 k取1 。

②为了减少分光计刻度盘的偏心误差，测量每条光谱线时，刻度盘

上的两个游标都要读数，然后取其平均值 (角游标的读数方法与游

标卡尺的读数方法基本一致)。

③为了使十字丝对准光谱线，可以使用望远镜微调螺钉12来对准。

④测量时，可将望远镜置最右端，从 -l 级到 +1 级依次测量，以免

漏测数据。

数据处理

左1级 1级

(k=-1)

l(明)

右

(明) 左

右

(1) 与公认值比较 (明) 左

右

(2) 计算出紫色谱线波长的不确定度

其中

? ? +

(a b)sin ?

u ? ? = a + ?

cos15 60 180 092

∴k=2*10/589.0*10=3.4 最多只能看到三级光谱。

-6

-9

-6

-9

2. 当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象?为什么? 答：狭缝太宽，则分辨本领将下降，如两条黄色光谱线分不开。狭缝太窄，透光太少，光线太弱，视场太暗不利于测量。

3. 为什么采用左右两个游标读数?左右游标在安装位置上有何要求? 答：采用左右游标读数是为了消除偏心差，安装时左右应差

180o\u12290x

3.光电效应

实验目的

(1) 观察光电效现象,测定光电管的伏安特性曲线和光照度与光电流

关系曲线;测定截止电压,并通过现象了解其物理意义。

(2) 练习电路的连接方法及仪器的使用 ; 学习用图像总结物理律。实验方法原理

(1) 光子打到阴极上,若电子获得的能量大于逸出功时则会逸出，在电场力的作用下向阳极运动而形成正向电流。在没达到饱和前，光电流与电压成线性关系 ,接近饱和时呈非线性关系 ,饱和后电流不

再增加。

(2) 电光源发光后 ,其照度随距光源的距离的平方成 (r 2 )反比即光电

管得到的光子数与 r2成反比,因此打出的电子

数也与 r 成反比,形成的饱和光电流也与 r2成反比,即 i ∝r-2。

(3) 若给光电管接反向电压 u 反，在 eu反 mv/ 2=eu时(v为具有

最大速度的电子的速度 ) 仍会有电子移动

到阳极而形成光电流，当继续增大电压 u反，由于电场力做负功使电子减速，当使其到达阳极前速度刚好为零时 u反=us，此时所

观察到的光电流为零，由此可测得此光电管在当前光源下的截止

电压 u。实验步骤

max

(1) 按讲义中的电路原理图连接好实物电路图； (2) 测光电管的伏安

特性曲线：

①先使正向电压加至30伏以上，同时使光电流达最大（不超量程），②将电压从0开始按要求依次加大做好记录； (3) 测照度与

光电流的关系：

①先使光电管距光源20cm处，适当选择光源亮度使光电流达最大(不超量程)；②逐渐远离光源按要求做好记录；实验步骤

(4) 测光电管的截止电压：①将双向开关换向；

②使光电管距光源20cm处，将电压调至“0”，适当选择光源亮度使光电流达最大（不超量程），记录此时的光电流i，然后加反向电压使光电流刚好为“0”，记下电压值u；

③使光电管远离光源（光源亮度不变）重复上述步骤作好记录。 0 s

(1) u /v -0.6 4 0 1.0 2.0 4

4.0 16.8 5 3

5.0 8

6.0 18.7 8 40.0 6 8.0 19.9 0 50.0 4 1.51

10.0 19.9 60.0 3 0.87

20.0 19.9 4

30.0 19.9 5 70.0 2 0.53

40.0 19.9 7 80.0 15 0.32

(2) l /cm 1/l

20.0 5 25.0 6 30.0 1 0

-10

伏安特性曲线照度与光电

流曲线

(3) 零电压下的光电流及截止电压与照度的关系

20.0

1.96

30.0 1.06 0.65

35.0 0.85 0.66

40.0 0.64 0.62

50.0 0.61 0.64

60.0 0.58 0.65

70.0 0.55 0.63

答：临界截止

u/v

s0.64

25.0 1.85 0.63

1. 临界截止电压与照度有什么关系?从实验中所得的结论是否同理论一致?如何解释光的波粒二象性? 电压与照度无关，实验结果与理论相符。

4.光的干涉—牛顿环

实验目的

(1) 观察等厚干涉现象及其特点。

(2) 学会用干涉法测量透镜的曲率半径与微小厚度。实验方法原理

利用透明薄膜 (空气层 )上下表面对人射光的依次反射，人射光的振

幅将分成振幅不同且有一定光程差的两部分，这是一种获得相干光

的重要途径。由于两束反射光在相遇时的光程差取决于产生反射光

的薄膜厚度，同一条干涉条纹所

对应的薄膜厚度相同，这就是等厚干涉。将一块曲率半径 r 较大的

平凸透镜的凸面置于光学平板玻璃上，在透镜的凸

面和平板玻璃的上表面间就形成一层空气薄膜，其厚度从中心接触

点到边缘逐渐增加。当平行的单色光垂直入射时，入射光将在此薄

膜上下两表面依次反射，产生具有一定光程差的两束相干光。因此

形成以接触点为中心的一系列明暗交

替的同心圆环——牛顿环。透镜的曲率半径为： r = dm dn ?

(1) 转动读数显微镜的测微鼓轮，熟悉其读数方法；调整目镜，使

十字叉丝清晰，并使其水平线与主尺平行 (判断的方法是：转动读数显微镜的测微鼓轮，观察目镜中的十字叉丝竖线与牛顿环相切的切

点连线是否始终与移动方向平行)。

(2) 为了避免测微鼓轮的网程(空转)误差，在整个测量过程中，鼓轮

只能向一个方向旋转。应尽量使叉丝的竖线对准暗干涉条纹中央时

才读数。

(3) 应尽量使叉丝的竖线对准暗干涉条纹中央时才读数。(4) 测量时，隔一个暗环记录一次数据。

(5) 由于计算 r 时只需要知道环数差 m-n，因此以哪一个环作为第一

环可以任选，但对任一暗环其直径必须是对应的两切点坐标之差。

环的级数

％

1 8 21.86

2 27.970 22.881 4.084 16 22.041 27.811 23.162 3.561 环

的位置／mm

环的位置／mm 环的直径／mm

=0.6％

( )

? u( ) ? u( ) ? ? u( ) ? = ?y ??+m ? n ? + m ? n ?

? ? ? ? ? ?

? ?

? 20.6? 8.910 ? 35

u r

1. 透射光牛顿环是如何形成的?如何观察?画出光路示意图。答：光

由牛顿环装置下方射入，在空气层上下两表面对入射光的依次反射，形成干涉条纹，由上向下观察。

2. 在牛顿环实验中，假如平玻璃板上有微小凸起，则凸起处空气薄

膜厚度减小，导致等厚干涉条纹发生畸变。试问这时的牛顿环(暗)将局部内凹还是局部外凸?为什么? 答：将局部外凸，因为同一条纹对

应的薄膜厚度相同。

3. 用白光照射时能否看到牛顿环和劈尖干涉条纹?此时的条纹有何

特征?

答：用白光照射能看到干涉条纹，特征是：彩色的条纹，但条纹数

有限。

5.双棱镜干涉

实验目的

(1) 观察双棱镜干涉现象,测量钠光的波长。

(2) 学习和巩固光路的同轴调整。实验方法原理

d 有

个虚光源的距离，用共轭法来测，即 d =

；离距的镜目微

实验步骤

(1) 仪器调节①粗调

将缝的位置放好，调至坚直，根据缝的位置来调节其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。②细调

根据透镜成像规律用共轭法进行调节。使得狭缝到测微目镜的距离大于透镜的四倍焦距，这样通过移动透镜能够在测微目镜处找到两次成像。首先将双棱镜拿掉，此时狭缝为物，将放大像缩小像中心调至等高，然后使测微目镜能够接

收到两次成像，最后放入双棱镜，调双棱镜的左右位置，使得两虚光源成像亮度相同，则细调完成。各元件中心基本达

dd；d 为虚光源到接收屏之间的距离，在该实验中我们测的是狭缝到测。量测镜目微?测 x由，小很

到同轴。

(2) 观察调节干涉条纹

调出清晰的干涉条纹。视场不可太亮，缝不可太宽，同时双棱镜棱脊与狭缝应严格平行。取下透镜，为方便调节可

先将测微目镜移至近处，待调出清晰的干涉条纹后再将测微目镜移到满足大于透镜四倍焦距的位置。

(3) 随着 d 的增加观察干涉条纹的变化规律。 (4) 测量

【篇三：同济大学2012 — 2013学年第一学期大学物

理期终考试试卷】

（ a 卷）学号级专业姓名

1、一束自然光自空气射向一块平板玻璃（如图），设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光是[

]

（a）自然光

（b）线偏振光，光矢量的振动方向垂直于入射面（c）线偏振光，

光矢量的振动方向平行于入射面（d）是部分偏振光

2、一束光强为i0的自然光，相继通过三个偏振片p1、p2、p3后，出射光的光强为

i?0，已知p1和p3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，

旋转p2最少要

8转过多大角度，才能使出射光的光强为零。 [

]

（a）30?（b）45? （c）60? （d）90?

3、在单缝衍射实验中，波长为? 的单色光垂直入射在宽度为a = 4? 的单缝上，对应于衍射角为30?的方向，单缝处波阵面可分成的半

波带数目为 [ （a）2个（b）4个（c）6个（d）8个

4、一简谐振动曲线如图所示，其振动周期是（a） 0.382 s （b）

0.42 s （c） 2.40 s （d） 2.62 s

]

[ ]

5、有两列在x轴上传播的相干波，其波函数分别为y1?acos2???t? ??和

y2?acos2???t?x??

，这两列波相干叠加后的结果是[ ]

——第1页共5页本科a卷——

（a）得到一列简谐行波，波幅为2a . （b）得到一列简谐行波，波

幅仍为a . （c）得到一列驻波，其波函数为y?(2acos

x)cos2??t.

（d）得到一列驻波，x轴上的每个点都做简谐振动，且振动相位相同。

6、如图所示的是用劈尖干涉来检验待测平面表面的平整度，图中的

劈尖角是被夸张了的。当波长为?的单色光垂直入射时，观察到视场

中的干涉条纹如下图所示，每一个暗纹弯曲部分的顶点恰好与右边

相邻暗纹的直线部分相切，由图可判断待测平面表面的情况是[

]

? 4?

（b）有一凸起的梗，高为

（c）有一凹陷的槽，深为

（d）有一凹陷的槽，深为

（a）有一凸起的梗，高为

7、下列哪一条可以作为判断“光是一种波”的证据？[ （a）我们能

够观察到某一束光的强度表现为时强时弱。（b）光能够传递能量。（c）在光电效应中有一个“截止频率”。

（d）上一题（选择题第六题）中所观察到的现象。

待测平板

]

8、以微观粒子的能量为例，对“不确定关系”的正确理解应该是 [ ]（a）微观粒子与宏观经典粒子是有区别的，它的能量没有一个确

定值。（b）当我们测量微观粒子的能量时，能够得到一个确定值，这个值是由量子系统

决定的一组能量允许值中的一个，但对每一次测量来说，这个测量

值是不可预言的。

（c）就系统本身而言，微观粒子的能量是确定的，只是由于测量

误差的原因，我

们测不准它，因而它是不确定的。

（d）微观粒子的能量实在太小了，它与仪器的相互作用太弱了，

因而测不准，也

就不确定了。

9、一质点作谐振动，周期为t，当质点由平衡位置向x轴正方向运

动时，由平衡位置运动到二分之一最大位移处所需要的时间 ?t? 。10、两相干波必须满足的条件是。在波长为?的驻波中两相邻波腹的

距离为_________________，两相邻波节内各点的振动相位差为

_________________。

12、已知某平面简谐波的波源的振动表达式为y?0.06sin?t （si），波速为2m/s，则离波源5m处质点的振动表达式为

__________________________。

为十万分之一，则其位置的不

16、用经典的电磁理论来解释光电效应的实验规律碰到了哪些困难？爱因斯坦是如何解决的？

——第3页共5页本科a卷——

（1）为什么光的粒子说不能解释实验得到的干涉图样？

（2）杨氏通过这个实验测量了光波的波长，

从而使当时的长度测量技术达到了10米的数量级。请说明这一测量原理。（3）1961年琼森完成了电子双缝实验。电子束穿过双缝后，得到的干涉图样与杨氏双缝实验相似。琼森的实验结果说明了什么？

18、一立方木块浮于静水中，其浸入部分的高度为a,今用手指沿竖

直方向将其慢慢压下，使其浸入部分的高度为b,然后放手任其运动。若不计水对木块的阻力，试证明木块的运动是简谐振动，并求振动

的周期t和振幅。

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20、（本题为附加题，附加分为10分，可用中文解答）

when sunlight reflects from a thin film of soapy water, the film appears multicolored, in part because destructive interference removes different wavelengths from the light reflected at different places, depending on the thickness of the film. as the film becomes thinner and thinner, it looks darker and darker in reflected light, appearing black just before it breaks. the blackness means that destructive interference removes all wavelengths from the reflected light when the film is very thin. explain why.

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