《大學(xué)物理》課后習(xí)題答案

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1、習(xí)題４-12圖HLHhH4-12一個(gè)器壁豎直的開口水槽，如圖所示，水的深度為H=10m，在水面下h=3m處的側(cè)壁開一個(gè)小孔。試求：（1）從小孔射出的水流在槽底的水平射程L是多少？（2）h為何值時(shí)射程最遠(yuǎn)？最遠(yuǎn)射程是多少？　解：（１）設(shè)水槽表面壓強(qiáng)為p1，流速為v1，高度為h1，小孔處壓強(qiáng)為p２，流速為v２，高度為h２，由伯努利方程得：　　　根據(jù)題中的條件可知：由上式解得：由運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：，解得:　水平射程為:(2)根據(jù)極值條件，令，Ｌ出現(xiàn)最大值，即　，解得：h=5m此時(shí)Ｌ的最大值為10m。4-14水在粗細(xì)不均勻

2、的水平管中作穩(wěn)定流動(dòng)，已知在截面Ｓ1處的壓強(qiáng)為110Ｐa，流速為0.2m/s，在截面Ｓ2處的壓強(qiáng)為５Ｐa，求Ｓ2處的流速（把水看作理想流體）?！〗猓河刹匠痰茫?-16在水管的某一端水的流速為1.0m/s，壓強(qiáng)為Pa，水管的另一端比第一端降低了20.0m，第二端處水管的橫截面積是第一端處的1/2。求第二端處的壓強(qiáng)。設(shè)管中的水為理想流體，且作穩(wěn)定流動(dòng)?！〗?由連續(xù)性方程得：由伯努利方程得：5-14當(dāng)溫度為時(shí)，可將氣體分子視為剛性分子，求在此溫度下：（1）氧分子的平均平動(dòng)動(dòng)能和平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能；（2）氧氣的內(nèi)能；

3、（3）氦氣的內(nèi)能。解：剛性雙原子氣體分子的自由度（1）氧氣分子的平均平動(dòng)動(dòng)能平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能（2）氧氣的內(nèi)能氦氣的內(nèi)能5-17儲(chǔ)有氧氣（可視為剛性分子），容積為的容器以速度運(yùn)動(dòng)，設(shè)容器突然停止，其中氧氣的的機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為氣體分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能。試求氣體的溫度及壓強(qiáng)各升高了多少？解：分子熱運(yùn)動(dòng)增加的能量為又由理想氣體內(nèi)能公式可得,則由理想氣體狀態(tài)方程可得6-10一壓強(qiáng)為,體積為的氧氣自加熱到，問：（1）當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，需要多少熱量？當(dāng)體積不變時(shí)，需要多少熱量？（2）在等壓和等體過程中各作了多少功？解：（1）壓強(qiáng)不變，

4、即等壓過程：對初狀態(tài)應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程,代入到中，得體積不變時(shí)，即等體過程：對初狀態(tài)應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程,代入到中，得（2）等體過程，系統(tǒng)對外不做功，即；等壓過程：內(nèi)能的變化量,由熱力學(xué)第一定律可得6-12的理想氣體在時(shí)，從等溫壓縮到，求氣體所做的功和放出的熱量？解：等溫過程：；6-17一卡諾熱機(jī)的低溫?zé)嵩礈囟葹?，效率為，若要將其效率提高到，問高溫?zé)嵩吹臏囟葢?yīng)提高多少？解：由得原高溫?zé)嵩吹臏囟葹闀r(shí)對應(yīng)的高溫?zé)嵩吹臏囟葹楦邷責(zé)嵩磻?yīng)提高的溫度為7-2半徑為R的均勻帶電球面的靜電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小E與距球心

5、的距離r之間的關(guān)系曲線為[]。7-3、下分析與解根據(jù)靜電場的高斯定理可以求得均勻帶電球面的電場強(qiáng)度分布為。正確答案為（B）。7-4真空中一均勻帶電量為Q的球殼，將試驗(yàn)正電荷q從球殼外的R處移至無限遠(yuǎn)處時(shí),電場力的功為[]。（A）（B）（C）（D）分析與解靜電場力是保守力，電場力做的功等電勢能增量的負(fù)值，也可以表示成這一過程的電勢差與移動(dòng)電量的乘積，由習(xí)題7-2可知電場強(qiáng)度分布，由電勢定義式可得球殼與無限遠(yuǎn)處的電勢差。正確答案為（D）。7-5關(guān)于靜電場的高斯定理有下面幾種說法，其中正確的是[]。（A）如果高斯面

6、上電場強(qiáng)度處處為零，則高斯面內(nèi)必?zé)o電荷；（B）如果高斯面內(nèi)有凈電荷，則穿過高斯面的電場強(qiáng)度通量必不為零；（C）高斯面上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度僅由面內(nèi)的電荷產(chǎn)生；（D）如果穿過高斯面的電通量為零，則高斯面上電場強(qiáng)度處處為零分析與解靜電場的高斯定理表明，高斯面上的電場強(qiáng)度是由面內(nèi)外電荷共同產(chǎn)生，而高斯面的電通量只由面內(nèi)電荷決定。正確答案為（B）。ABQP習(xí)題7-7圖7-7如圖所示，當(dāng)把正電荷Q從A點(diǎn)緩慢移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，則導(dǎo)體內(nèi)某點(diǎn)P的電場強(qiáng)度與電勢（取無限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)）的變化情況為[]。導(dǎo)體（A）電場強(qiáng)度不變，電勢升高（

7、B）電場強(qiáng)度變大，電勢升高（C）電場強(qiáng)度不變，電勢不變（D）電場強(qiáng)度變大，電勢不變分析與解靜電平衡條件下的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)恒為零，故P點(diǎn)的場強(qiáng)不變；電場線的方向是電勢降落的方向，當(dāng)正電荷從A點(diǎn)移向B點(diǎn)時(shí)，相當(dāng)于P點(diǎn)逆著電場線方向移動(dòng)靠近正電荷Q，電勢升高。正確答案為（A）。7-8一空氣平行板電容器，充電后與電源斷開，當(dāng)在極板間充滿介電體時(shí)，則下列敘述錯(cuò)誤的是[]。（A）極板間的電場強(qiáng)度變?。˙）極板間的電勢差變小（C）電容器包含的電場能變?。―）電容器的電容變小分析與解介電體放入電場中因發(fā)生極化，從而改變自身的電

8、荷分布并對電場產(chǎn)生影響。當(dāng)電容器板間填充介電體后，可以提高電容器的容電能力和耐壓能力。正確答案為（D）。OxRθdEdqθy7-157-15如圖所示，一個(gè)半徑為R的1/4圓弧狀橡皮繩，均勻地分布著線密度為λ的電荷，求其中心O處的電場強(qiáng)度和電勢。分析這是個(gè)連續(xù)帶電體問題，求解關(guān)鍵是如何取電荷元。解（1）選擇電荷元,其在圓心O點(diǎn)電場強(qiáng)度為分解得，由對稱性可知，Ex=0，積分得合場強(qiáng)E=Ey方向沿y軸負(fù)向