大学物理下期末考试范围及其答案.doc

第十二章答案 12-2 解 （1）在金属棒上任取一线点，方向从指向，则 方向从指向。 （2）在金属棒上任取一线元，方向从指向，则 方向从指向。 12-3 解 12-13解 利用《大学物理学学习指导》例7-4的结果，有 的方向从A指向B。 12-14解 设时长直导线电流I的方向向上。 （1）由长直导线电流I产生的通过矩形线圈ABCD回路面积的磁通为 所以 （2） 当时，表示其方向为逆时针绕向；当，表示其方向为顺时针绕向。 12-21解 设圆柱形导线半径为R，当时，由安培环路定理可得，磁能密度为 取体积为 则有 第十六章习题答案 16-3 解 简谐振动的振动表达式：x=Acos(?t+?) 由图可知，A=4×10-2m，当t=0时，将x=2×10-2m代入简谐振动表达式，得 由v?－??sin(?t?)，当t=0时，v?－??sin???，即sin?0，，取 又因t=1 s时，x=2×10-2 m，， 由t=1 s时，知，，取， 即 质点作简谐振动的振动表达式为 16-6 解 （1）已知A=0.24 m， ，如选x轴向上为正方向。 已知初始条件x0= 0.12 m，v0 0即0.12=0.24cos?， 而v??－??sin?0，sin??， （2）如图所示坐标中，在平衡位置上方0.12 m，即x=0.12 m处，有 因为所求时间为最短时间，故物体从初始位置向下运动，v0。 16-10 解 （1）由振动方程知， A=0.6 m，?=5 rad/s 故振动周期： （2）t=0时，由振动方程得： x0=－0.60 m （3）由旋转矢量法知，此时的位相： 速度 加速度 所受力 F=ma=0.2×(－7.5)=－1.5 N （4）设质点在x处的动能与势能相等，由于简谐振动能量守恒，即： 故有： 即 可得： 【16-14】解：（1）据题意，两质点振动方程分别为： （2）P、Q两质点的速度及加速度表达分别为： 当t=1s时，有： （3）由相位差 可见，P点的相比Q点的相位超前。 【16-15】解：（1）由题意得初始条件： 可得： 在平衡位置的动能就是质点的总能量 可求得： 则振动表达式为： （2）初始位置势能 当t=0时， 【16-16】解：（1）由初始条件： 可知， 且 则振动表达式为： 当t=0.5s时， （2）t=0.5s时，小球所受力： f=ma=m(-?2x)=1.48×10-3 N 因t=0.5 s时，小球的位置在x=－6.00×10-2 m处，即小球在x轴负方向，而f的方向是沿x轴正方向，总是指向平衡位置。 （3）从初始位置x0=1.2×10-1 m到x=1.2×10-1 m所需最短时间设为t，由旋转矢量法知， 则从x0到x最短相位变化为： 所以 （4）因为 ?=－?Asin(?t+?) 在x=－1.2×10-1m处, =2.96×10-1m/s2 （5）t=4 s时， =5.33×10-4J =1.77×10-4J E总=Ek+Ep=5.33×10-4+1.77×10-4=7.10×10-4J 习题答案 17-2 解 （1）如图所示，可知， 波长 ?=0.8 m 振幅 A=0.5 m 频率 周期 （2）平面简谐波标准波`动方程为： 由图可知，当t=0，x=0时，y=A=0.5 m，故?=0。 将A、?(????v)、u、?代入波动方程，得： 17-3 解 （1）如图所示，对于O点，t=0时，y=0，故 再由该列波的传播方向可知，v00 取 由图题17-3可知，，且u=0.08 m/s，则 可得O点振动表达式为： （2）已知该波沿x 轴正方向传播，u=0.08 m/s，以及O点振动表达式，波动方程为： （3）将x=?=0.40 m代入上式，P点振动方程为 （4）图中虚线为下一时刻波形，由图可知，a点向下运动，b点向上运动。 17-4 解 （1）平面简谐波标准波动方程为： 由图可知，A=0.2 m 对于图中O点，有： x=0，y=0.2 m， 代入标