大学物理教材下册习题及答案(学生用)[1]

教材下册习题及答案（校正版 2011 年 8 月） 第第 1212 章课后习题知识点章课后习题知识点 1 至 6 题应用理想气体状态方程计算 V,摩尔质量 M 和数密度 n; 7 题计算自由度; 7.8.9.10.11 题温度公式.内能公式及状态方程的综合应用计算; 12 题（供参考）考虑重力时的粒子分布; 13.14.15.16.17.18.19 应用麦氏速率函数的计算问题; 20.21.22.23 计算平均自由程和碰撞频率; 24,25 题（供参考）由粘滞系数、导热系数求分子有效直径 26 题（供参考）应用范氏方程计算压强并和理想气体计算结果进行比较. 第第 1212 章课后习题答案章课后习题答案 1 1 2.2. 0.028kg/mol0.028kg/mol 12 21 2 1 Tp Tp l l 3.3. 4.4. Vpp RTMM 21 21 35 10452 cm. 5.5. 6.6. 2.9102.9103 3PaPa 7.7.（1 1）2 2（2 2）3 3（3 3） 6 6 32 1098 mkg. 8.8. (1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) 325 10452 m.kg. 26 10315 3 301 mkg. 12 10844 sm. (5)(5)J J (6)(6)J J 21 10216 . 2 10797 . 9.(1)9.(1)J(2)J(2)J(3)20.8JJ(3)20.8J 3 10743 . 3 10492 . 10.10. J,J,J J 11.10:3,5:311.10:3,5:3 3 10675 . 4 10611 . 12.12. （题目修改为（题目修改为 273K273K） 13.13. 0.83%0.83% m. 3 10302 14.14. , , 氧气分子的三种速率为氢 13 10711 sm. 13 10841 sm. 13 10501 sm. 气分子相应速率的四分之一一 15.15. ; ; ; 1 2 500 smO p v 1 2 2000 smH p v 1 2 2 612 smOv 16.16. (1)(1) (2)(2) （有误）（有误） 应应 1 2 2 2450 smHv 0 3 2 v N a N 12 7 该为该为 (3)(3) 7 108 N 2 0 36 31 vm 17.(1)17.(1)略（略（2 2） （2 2） （有误）（有误） 应该为应该为 0 v N K 0 0 540 2 v v .; 0 0 3 ; 23 v v 18.(a)18.(a)(b)(b) 2 2 2 4 x ex kT m xf k kT k k e kT m f 2 3 1 2 4 （有误）（有误） 2 2 1 pkp mkTv 应该为应该为(a)(a)(b)(b) 2 2 4 x f xx e 32 21 k kT kk fe kT 1 2 kp kT 19.19. 20.20. , , 1 2 2 1 m m v v V U p 3 4 m. 7 10092 19 10138 s.z 21.21. (1)(1), , (2)(2) 11821182 小时小时 22.22. m. 8 1074 110 10061 s.z Pap1 . 0 23.23. (1)(1) (2)(2) 19 1077 s.z 132 1038 s. 24.24. , , 25.25. m. 8 1059 m.d 8 1003 m.d 10 1022 26.26. Pa.,Pa. 77 1044910994 第第 1313 章课后习题知识点章课后习题知识点 1.2.3.4.6.7.8.10 题是四个等值过程的功.热量和内能的计算; 5.910题有关热容量的计算; 11 题绝热过程与 12 章综合 12.13.14 计算热机效率; 15.计算卡诺热机效率; 16*17 是有关线性过程的功.内能和热量的计算; 18.19 题计算卡诺致冷循环效率; 20 题应用热二律证明; 21.22.23 题计算熵. 第第 1313 章课后习题答案章课后习题答案 2(1)252J，(2)放热 294J 3. (1) JE 2 1056 . 4 总 J.A 2 10325 总 总 JQ 2 1088 . 9 总 (2) J.E 2 10564 J.A 2 10043 J.Q 2 10607 (3) J.A 2 10193 4.(1) JE 3 106 . 0 总 J.A 3 1090 总 总 JQ 3 105 . 1 总 (2) JE 3 106 . 0 总 J.A 3 10231 总 总 JQ 3 1083 . 1 总 5. （原书答案此处有误，题目改为） JQV690 JQP966 5 1.01 10 pa 15. （原书答案此处有误）J.A 3 10341 16. (1):E=6232.5J A=1246.5J Q=7479J21 :E=-6232.5J A=6232.5J Q=0 :E=0 A=Q=-5184J (2)30.7%32 13 *17.超基过难。见解答。 18(1)3.22104J (2)32.2 W (3)0.28小时 21.-164J/K,184J/K,20J/K（原书答案此处有误） 23(1) (2) (3) N N n N lnkS A 2 2 2 2 k N S 2 1 144 KJ.S 其余习题已有答案，见教材。 第第 1414 章课后习题知识点说明章课后习题知识点说明 1，2，3 题：求简谐振动的特征量及振动方程； 4，5 题：由两个谐振子的关系求特征量及振动方程； 6 题：由振动曲线求振动方程； 7，9 题：组合弹簧系统求特征量及振动方程； 8 题：竖直弹簧求振动方程； 10 题：单摆计算； 11，*12 题：振动过程动力学分析与计算，较难； 13，14 题：振动能量与特征量综合计算； 15，16，17，18，23 题：同方向、同频率振动的合成； 19 题：计算拍频； 20 题：同频率垂直振动的合成。 其余为带*，建议不用。 第第 1414 章课后习题答案及勘误章课后习题答案及勘误 6 2 2cos(5) () 3 xtcm 9(1) , (2) 2, Mm TA k 2 Mm T k M AA mM 16 （原书答案此处有误） 0.06cos(2arctan0.08) ( )xtm 18. 45 0.02 2cos() ( ) 312 xtm 其余习题已有答案，见教材。 勘误 14.8 题增加初始条件：“t=0 时，x0=1.0cm,v0=5.0cm/s” 第第 1515 章课后习题知识点说明章课后习题知识点说明 1,2,3,4,5,6,8 题：平面简谐机械行波的表达式及相关物理量、物理意义； 7 题：左行波的表达与计算； 9，10 题：行波能量、能流密度计算； 12 题：杨氏模量计算； 13 题：声强级概念； 14，15，16，17 题：波的干涉； 18，19，20，21，22 题：驻波； 23，26，补充题：计算多普勒效应； *27 题：电磁波的多普勒效应 *28 题：冲击波。 11（缺条件） ，24（原程书答案错，题过难）删去。25 与 26 雷同，建议用补充 题。 第第 1515 章课后习题答案及勘误章课后习题答案及勘误 1 （2）m（原书答案此处有误） 2 5 10cos200 () 4002 x yt 23629 （原书答案此处有误） 补充题 站在铁路附近的观察者，听到迎面开来的火车笛声频率为 440Hz，当火车驶过 后，笛声的频率降为 390Hz，设声音速度为 340m/s，求火车的速度。 答案：20.5m/s 勘误 15.9 题波的强度应为“910J.Sm-2” 15.16 题增加条件“已知 S1的初相为 0” 第 17 章波动光学课后习题知识点 1 题：光程概念； 2，3，4，5 题：杨氏双缝， 6，7，8 题：平行膜干涉， 91011 题：劈尖膜干涉， 12 题：牛顿环， 13，14 题：迈克尔孙干涉仪， 15，16，17 题：单缝， 18，19 题：分辨本领， 20，21，22，23，24 题：衍射光栅，25 光栅分辨本领 26，27 题：X-ray 晶体衍射， 28，29，30 题：马吕斯定律， 3，32，33 题：布儒斯特定律， 34，35 题：四分之一波片偏振光干涉 第十七章 波动光学习题与答案 171 由光源 S 发出的的单色光，自空气射入折射率 n=1.23 的一层透明物 600 nm 质，再射入空气(如图)，若透明物质的厚度为 d=1.00 cm，入射角，且 30 SA=BC=5.00cm。 求：(1) 为多大？ 1 (2) 此单色光在这层透明物质里的频率、速度和波长各是多少？ (3) S 到 C 的几何路程为多少？光程为多少？ 答案： (1) (2) 24 1 14 8 7 5 10; 2.44 10/ ; 4.88 10 Hz vm s m (3)几何路程 11.1cm; 光程 11.3cm 17.2 单色光射在两个相距 d=0.02mm 的狭缝上, 在缝后 D=100mm 处的屏幕上,第 1 明纹与第 4 明纹间的距离为 L=7.5mm,求此单色光的波长。 若用白光照射,将会看到什么现象？ 答案：500nm,白光照明将出现彩色条纹 1 A B S C 空气 空气 d n 习题 17.1 图 17.3 杨氏双缝实验中的缝距 d=2mm,受到受到nm 和nm 混合光照射,观察屏离 两缝 2m 远,试问距离中央亮纹多远处,两组干涉条纹的亮纹发生第一次重叠？答案： 0.45cm 17.4 在双缝干涉实验中,用折射率 n=1.58 的玻璃膜覆盖在一条 缝上,这时屏幕上的第 7 级明条纹移到原来的中央明纹位置,若 入射单色光波长为 550nm,试求此玻璃膜的厚度. 答案：6637nm 17.5 在杨氏干涉实验中,用波长632.8nm 的氖氖激光束,垂直照 射间距为 1.14mm 的两个小孔；小孔至屏幕的垂直距离为 1.50m.试求在下列两种情况下屏幕上干涉条纹的间距：（1）整 个装置放在空气中；（2）整个装置放在 n=1.33 的水中. 答案：0.83mm,0.63mm 17.6 太阳光以入射角 i=520射在折射率为 n2=1.4 的簿膜上,若透射光呈现绿色（波长为 =500nm）.试问该簿膜的最小厚度为多少？答案：216nm 17.7 垂直入射的白光从肥皂膜上反射,对 680nm 的光产生干涉亮纹,而对 510nm 的光产生干 涉暗纹,其它波长的光经反射并没有出现干涉暗纹,设薄膜折射率 n=1.33,厚度均匀.试问该肥 皂膜的厚度为多少？答案：383nm 17.8 采用阳极氧化过程,在抛光的铝板上淀积一层厚度为 250nm、折射率为 1.8 的透明氧化 铝薄膜.试问用此铝板制成的器具在白光下观察时呈什么颜色？假定光是垂直入射的. 答案：450nm,反射光呈蓝色 17.9 利用劈尖干涉可以测定细金属丝的直径,其方法 是把金属丝夹在两块平板玻璃之间,以形成空气劈尖.观 察板画上条纹间的距离,即可算出金属丝的直径 D设相邻条纹间的距离为 e,金属丝与劈尖顶点的 距离为 L,所用单色光波长为，求丝的直径. 答案： 2 L D e 17.10 一玻璃劈尖，折射率 n=1.52。波长 =589.3nm 的钠光垂直入射，测得相邻条纹间距 L=5.0nm 求劈尖夹角。答案：8 17.11 制造半导体元件时，常常要精确测定硅片上二氧化硅薄膜的厚度，这时可把二氧 化硅薄膜的一部分腐蚀掉，使其形成劈尖，利用等厚条纹测出其厚度。已知 Si 的折射率为 3.42，SiO2的折射率为 1.5，入射光波长为 589.3nm，观察到 7 条暗纹,如图所示。问 SiO2 薄膜的厚度 e 是多少？答案：1.28m 17.12 在牛顿环实验中,当平凸透镜和平玻璃板间充 以某种透明液体时,第九个明环的直径由 1.40102m 变为 1.27102m ,试求这种液体的折射 率. 答案:1.48 17.13 迈克尔逊干涉仪的两臂中，分别放入长 0.200 m 的玻璃管，一个抽成真空，另一个充以 的氩气。今用汞绿线 5 1.01 10(1)Paatm 照明，在将氩气徐徐抽出最终也达到真空的过程中，发现有 205 个条纹移过视 546nm 习题 17.9 图 2 SiO Si e 习题 17.11 图 L 习题 17.4 图 场，问氩气在时的折射率是多少？答案：1.0028 5 1.01 10 Pa 17.14如果迈克尔逊干涉仪中反射镜移动距离 0.233mm，则数得的条纹移动数为 2 M 792，求所用光波的波长。答案：588.4nm 17.15 用波长的激光垂直照射单缝时，其夫琅禾费衍射图样的第 1 极小与单 632.8 nm 缝法线的夹角为，试求该缝的缝宽。答案：7.26m 5 17.16.一单色平行光垂直入射一单缝，其衍射第 3 级明纹位置恰与波长为 600nm 的单色光 垂直入射该缝时衍射的第 2 级明纹位置重合，试求该单色光波长。答案：429nm 17.17 有一缝宽为 a=0.10mm 的单缝,在缝后放一焦距为 f=0.50m 的透镜,在透镜的焦平面上 放一屏,用波长为 546.1nm 的平行单色光垂直照射在该缝上,试求：（1）中央明条纹的宽度； （2）第 k 级明条纹的宽度,k=1,2,.（3）中央明条纹中心到第 3 条暗纹间的距离. 答案：(1)5,46mm (2)2.73mm (3)8.19mm 17.18 汽车两前灯相距 1.2m,设车灯波长为 500nm,人眼的瞳孔直径为 5.0mm.汽车迎面开来, 当车离人不超过多远时,人才能分辨出这是两盏灯? 答案：9836m 17.19 宇航员瞳孔直径取为 5.0mm，光波波长。若他 550 nm 恰能分辨距其 160km 地面上的两个点光源，只计衍射效应，求这 两点光源间的距离。答案：21.4m 17.20 光源发射的混合光波长范围为 450nm600nm.用此光源垂直 照射衍射光栅,观察到两相邻级次的光谱刚好在 300角的方向上相互重叠.试问此光栅上每厘 米刻有多少条缝？ 答案：2278 17.21 含有 559.0nm 和 559.5nm 两种波长的光,垂直入射到每米刻有 2105条缝的光栅上,求 第二级光谱中两谱线的衍射角之差. 答案： 4 1.0 10rad 17.22 用波长为 760nm 的平行单色光垂直照射在光栅上,测得第 5 级明条纹的衍射角为 300, 若用该平行单色光垂直照射在缝宽与上述光栅的透光缝相等的单缝上,测得第 2 级明条纹的 衍射角亦为 300,然后,用另一单色光垂直照射在上述光栅上,若测得第 11 级明条纹的衍射 角为 450.试求：(1)光栅常数（ab）及透光缝的宽度a；(2)另一单色光的波长；(3)用另 一单色光垂直照射该光栅时,出现明条纹（包括中央明条纹的总数. 答案：(1)7.6m,3.8m (2)488.5nm (3) 17 17.23 波长为 600nm 的单色光垂直入射在一光栅上,相邻两级谱线分别出现在衍射角满 足关系式 sin=0.20 和 sin=0.30 处,第四级缺级.试求该光栅的光栅常量 d 以及光栅狭缝 的最小可能宽度 a,然后,按此 d 和 a 值,列出屏幕上可能呈现的谱线的全部级数. 答案: 6m, 1.5m 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9 17.24 波长为 500nm 的单色光,以 300的入射角照射到光栅上, 此时,第 2 级明条纹的位置恰与垂直照射时的中央明条纹的位 置重合,试问：(1)该光栅每厘米上有多少条透光缝？(2)能看到 L D 习题 17.18 图 i 习题 17.24 图 多少条明纹(包括中央明纹)？(3)若是垂直照射,最多能看到第几级明条纹？ 答案：(1)5000 (2)5 (3)3 17.25 一光源含有氢原子和氘原子的混合物,它所发射的光的中心波长为=656.3nm 的红双 线,波长间隔=0.18nm,若能用一光栅在第一级谱线中将这两条谱线分辨开来,光栅的刻痕数 目 N 至少应是多少？答案：3647 17.26 用波长为 0.11nm 的 X 射线照射某晶体,在入射角为 11015时获得第 1 级极大,求晶面 间距. 答案：0.282nm 17.27 用波长为=0.097nm 的 X 射线,以 300的掠射 角投射在某晶体上时,出现第 1 级反射极大；然后用 另一波长为的 X 射线投射在上述晶体上,当掠射 角为 600时,给出第 3 级反射极大.试求. 答案：0.056nm 17.28 将 4 个偏振片叠在一起,使每一片的偏振化方 向都比它前面的一片转过了 300角,从而使最后一片 的偏振化方向与第一片的偏振化方向相垂直.试问自 然光能透过这个系统的光强占多大的百分比？ 答案：21% 17.29 自然光入射到两个相互重叠的偏振片上。如果透射光强为(1)透射光最大强度的三分 之一，或(2)入射光强的三分之一，则这两个偏振片的偏振化方向间的夹角为多少? 答案：5444; 3516 17.30. 两偏振片 A 和 B 如图放置，两者的偏振化方向成角，设入射光线是线偏振光， 45 它的偏振方向与 A 的偏振化方向相同，试求：同一强度入射光分别从装置的左边及右边入 射时，透射光的强度之比。答案：2 17.31 一束平行的自然光，以角入射到一平面玻璃的表面上，反射光是全偏振光。 58 问：(1)折射光的折射角是多少？ (2)玻璃的折射率是多少？答案：(1)32 (2)1.60 17.32. 已知从一池净水的表面反射出来的太阳光是线偏振光，此时太阳在地平线上多大仰 角处？答案：3656 17.33以自然光或偏振光入射到两种各向同性介质（它们的折射率分别为 n1和 n2）的分 界面上.在如图 17-77 所示六种情况下,试分析反射和折射光的性质,用短线与点子表示出反 射光、折射光的振动方向及偏振的程度.图中,ii0.)/arctan( 120 nni 习题 17.33 图 d 习题 17.27 图 n1 n2 i n1 n2 i n1 n2 i n1 n2 i0 n1 n2 i0 n1 n2 i0 (a) (b) (c) (d)(e)(f) 17.34 某四分之一晶片适用于波长为 589nm 的荧光,其 ne=1.456,no=1.732,则此晶片的最小厚 度为多少？答案：535.5nm 17.35 已知石英的主折射率 no=1.5443,ne=1.5534,用石英制作适用于钠灯(=589.3nm)和汞灯 (=546.1nm)的 1/4 波片,其最小厚度分别是多少？在已经有一自然光和一偏振片的情况下, 怎样用此 1/4 波片产生圆偏振光？答案：16.19m,15.00m 第第 1818、1919 章课后习题知识点说明章课后习题知识点说明 18.1,18.2 黑体辐射 18.4,18.5 光电效应 18.6 光子能量 18.7,18.8 康普顿散射 18.14,18.15,18.16,18.17 德布罗意波 18.18,18.19, 19.22 位置与坐标的不确定关系计算 *18.21,*18.22, 能量与时间的不确定关系计算 *18.23,*18.24 位置与坐标的不确定关系估算 *18.25,*18.26,*18.27,18.29,18.30 波函数的物理意义 18.32,18.33,18.34, 一维无限深势阱中的粒子 *18.38 一维势垒 19.1,19.2,19.3,19.4,氢原子的量子理论 19.8,19.9,四个量子数及其物理意义 19.11 原子的电子壳层结构 19.21 激光原理 以上习题中带*的题，内容稍微超出基本要求程度，但可供提高训练选用。书后 习题未在此列出者，可不考虑。 第第 1818、1919 章课后习题答案章课后习题答案 18.1 5794K , 6737K , 9989K 18.2 (1)999nm , （2）4.011011W , （3）4.01108W 18.4 4.831014Hz , 1.451V , 5.1105ms-1 18.5 1.742V 18.6 141个 18.7 7.3210-11m , 0.576eV , 7.5710-11m , 1.14eV 18.8 900,2.4104eV 18.9 （1）91.4nm,122nm；（2）45.6nm；（3）97.3nm 18.13 1875.2nm,820.4nm 18.14 （1