新編大學物理課後答案

A. 大學物理第四章課後習題4-10，求答案過程

系統水平方向動量守恆。設炮彈與炮車相對於地的水平運動速度分別為vx,V，炮彈相專對於地的豎直速度為vy，則屬：
0=mvx-MV=mvx-MV
炮彈相對於炮車的速度為300m/s，且速度與水平方向夾角為30度
(vx+V)²+vy²=v²=300²
vy/(vx+V)=tan30
解得：V=5.09m/s
根據沖量定理，MV=Ft
F=MV/t=1.27*10^4N
墊子受到的沖擊力平均大小約為12700牛頓。

B. 大學物理課後全解

物理實驗全解

實驗一 霍爾效應及其應用
【預習思考題】
1．列出計算霍爾系數 、載流子濃度n、電導率σ及遷移率μ的計算公式，並註明單位。
霍爾系數 ，載流子濃度 ，電導率 ，遷移率 。
2．如已知霍爾樣品的工作電流 及磁感應強度B的方向，如何判斷樣品的導電類型？
以根據右手螺旋定則，從工作電流 旋到磁感應強度B確定的方向為正向，若測得的霍爾電壓 為正，則樣品為P型，反之則為N型。
3．本實驗為什麼要用3個換向開關？
為了在測量時消除一些霍爾效應的副效應的影響，需要在測量時改變工作電流 及磁感應強度B的方向，因此就需要2個換向開關；除了測量霍爾電壓 ，還要測量A、C間的電位差 ，這是兩個不同的測量位置，又需要1個換向開關。總之，一共需要3個換向開關。
【分析討論題】
1．若磁感應強度B和霍爾器件平面不完全正交，按式（5.2-5） 測出的霍爾系數 比實際值大還是小？要准確測定 值應怎樣進行？
若磁感應強度B和霍爾器件平面不完全正交，則測出的霍爾系數 比實際值偏小。要想准確測定，就需要保證磁感應強度B和霍爾器件平面完全正交，或者設法測量出磁感應強度B和霍爾器件平面的夾角。
2．若已知霍爾器件的性能參數，採用霍爾效應法測量一個未知磁場時，測量誤差有哪些來源？
誤差來源有：測量工作電流 的電流表的測量誤差，測量霍爾器件厚度d的長度測量儀器的測量誤差，測量霍爾電壓 的電壓表的測量誤差，磁場方向與霍爾器件平面的夾角影響等。
實驗二 聲速的測量
【預習思考題】
1. 如何調節和判斷測量系統是否處於共振狀態？為什麼要在系統處於共振的條件下進行聲速測定？
答：緩慢調節聲速測試儀信號源面板上的「信號頻率」旋鈕，使交流毫伏表指針指示達到最大（或晶體管電壓表的示值達到最大），此時系統處於共振狀態，顯示共振發生的信號指示燈亮，信號源面板上頻率顯示窗口顯示共振頻率。在進行聲速測定時需要測定駐波波節的位置，當發射換能器S1處於共振狀態時，發射的超聲波能量最大。若在這樣一個最佳狀態移動S1至每一個波節處，媒質壓縮形變最大，則產生的聲壓最大，接收換能器S2接收到的聲壓為最大，轉變成電信號，晶體管電壓表會顯示出最大值。由數顯表頭讀出每一個電壓最大值時的位置，即對應的波節位置。因此在系統處於共振的條件下進行聲速測定，可以容易和准確地測定波節的位置，提高測量的准確度。
2. 壓電陶瓷超聲換能器是怎樣實現機械信號和電信號之間的相互轉換的？
答：壓電陶瓷超聲換能器的重要組成部分是壓電陶瓷環。壓電陶瓷環由多晶結構的壓電材料製成。這種材料在受到機械應力，發生機械形變時，會發生極化，同時在極化方向產生電場，這種特性稱為壓電效應。反之，如果在壓電材料上加交變電場，材料會發生機械形變，這被稱為逆壓電效應。聲速測量儀中換能器S1作為聲波的發射器是利用了壓電材料的逆壓電效應，壓電陶瓷環片在交變電壓作用下，發生縱向機械振動，在空氣中激發超聲波，把電信號轉變成了聲信號。換能器S2作為聲波的接收器是利用了壓電材料的壓電效應，空氣的振動使壓電陶瓷環片發生機械形變，從而產生電場，把聲信號轉變成了電信號。
【分析討論題】
1. 為什麼接收器位於波節處，晶體管電壓表顯示的電壓值是最大值？
答：兩超聲換能器間的合成波可近似看成是駐波。其駐波方程為

A（x）為合成後各點的振幅。當聲波在媒質中傳播時，媒質中的壓強也隨著時間和位置發生變化，所以也常用聲壓P描述駐波。聲波為疏密波，有聲波傳播的媒質在壓縮或膨脹時，來不及和外界交換熱量，可近似看作是絕熱過程。氣體做絕熱膨脹，則壓強減小；做絕熱壓縮，則壓強增大。媒質體元的位移最大處為波腹，此處可看作既未壓縮也未膨脹，則聲壓為零，媒質體元位移為零處為波節，此處壓縮形變最大，則聲壓最大。由此可知，聲波在媒質中傳播形成駐波時，聲壓和位移的相位差為 。令P（x）為駐波的聲壓振幅，駐波的聲壓表達式為

波節處聲壓最大，轉換成電信號電壓最大。所以接收器位於波節處，晶體管電壓表顯示的電壓值是最大值。
2. 用逐差法處理數據的優點是什麼？
答：逐差法是物理實驗中處理數據的一種常用方法，是對等間隔變化的被測物理量的數據，進行逐項或隔項相減，來獲得實驗結果的數據處理方法。逐差法進行數據處理有很多優點，可以驗證函數的表達形式，也可以充分利用所測數據，具有對數據取平均的效果，起到減小隨機誤差的作用。本實驗用隔項逐差法處理數據，減小了測量的隨機誤差。
實驗三 衍射光柵
【預習思考題】
1. 如何調整分光計到待測狀態?
答：（1）調節望遠鏡適合接收平行光，且其光軸垂直於儀器中心軸；
（2）平行光管能發出平行光，且其光軸垂直於儀器中心軸；
（3）載物台的檯面垂直於儀器中心軸。
2. 調節光柵平面與入射光垂直時，為什麼只調節載物台調平螺釘b、c，而當各級譜線左右兩側不等高時，又只能調節載物台調平螺釘a？
答：調節光柵平面與入射光垂直時，光柵放在載物台調平螺釘b、c的垂直平分線上，望遠鏡和平行光管已調好，調節載物台調平螺釘a不能改變光柵面與入射光的夾角，只能調節螺釘b或c使光柵面反射回來的「+」字像與分劃板上「 」形叉絲的上十字重合，此時光柵平面與入射光垂直。
當各級譜線左右兩側不等高時，說明光柵刻線與載物台平面不垂直，調節b、c破壞入射光垂直光柵面，只調節a即可使各級譜線左右兩側等高。
【分析討論題】
1. 利用本實驗的裝置如何測定光柵常數？
答：與實驗步驟一樣，調出光譜線，已知綠光波長 m，測量一級（ ）綠光衍射角 ，根據光柵方程 ，可計算出光柵常數d 。
2. 三棱鏡的分辨本領 ,b是三棱鏡底邊邊長，一般三棱鏡 約為1000cm-1。問邊長多長的三棱鏡才能和本實驗用的光柵具有相同的解析度？
解：已知：實驗測得 =27000， cm-1 求b。
由 得 b= (cm)
答：略。
實驗四 多用電表的設計與製作
【分析討論題】
1． 校準電表時，如果發現改裝表的讀數相對於標准表的讀數都偏高或偏低，即 總向一個方向偏，試問這是什麼原因造成的？欲使 有正有負（合理偏向）應採取什麼措施？
分流電阻或分壓電阻的阻值不符合實際情況，導致讀數都偏高或偏低。欲使 有正有負（合理偏向）應選擇合適的分流電阻或分壓電阻。
2． 證明歐姆表的中值電阻與歐姆表的內阻相等。
滿偏時（因Rx=0）
半偏時
可得中值電阻 綜合內阻
實驗五 邁克耳孫干涉儀的調整與使用
【預習思考題】
1． 邁克爾孫干涉儀是利用什麼方法產生兩束相干光的？
答：邁克爾孫干涉儀是利用分振幅法產生兩束相干光的。
2． 邁克爾孫干涉儀的等傾和等厚干涉分別在什麼條件下產生的？條紋形狀如何？隨M1、M2』的間距d如何變化？
答：（1）等傾干涉條紋的產生通常需要面光源，且M1、M2』應嚴格平行；等厚干涉條紋的形成則需要M1、M2』不再平行，而是有微小夾角，且二者之間所加的空氣膜較薄。
（2）等傾干涉為圓條紋，等厚干涉為直條紋。
（3）d越大，條紋越細越密；d 越小，條紋就越粗越疏。
3． 什麼樣條件下，白光也會產生等厚干涉條紋？當白光等厚干涉條紋的中心被調到視場中央時，M1、M2』兩鏡子的位置成什麼關系？
答：白光由於是復色光，相干長度較小，所以只有M1、M2』距離非常接近時，才會有彩色的干涉條紋，且出現在兩鏡交線附近。
當白光等厚干涉條紋的中心被調到視場中央時，說明M1、M2』已相交。
【分析討論題】
1． 用邁克爾孫干涉儀觀察到的等傾干涉條紋與牛頓環的干涉條紋有何不同？
答：二者雖然都是圓條紋，但牛頓環屬於等厚干涉的結果，並且等傾干涉條紋中心級次高，而牛頓環則是邊緣的干涉級次高，所以當增大（或減小）空氣層厚度時，等傾干涉條紋會向外湧出（或向中心縮進），而牛頓環則會向中心縮進（或向外湧出）。
2． 想想如何在邁克爾孫干涉儀上利用白光的等厚干涉條紋測定透明物體的折射率？
答：首先將儀器調整到M1、M2』相交，即視場中央能看到白光的零級干涉條紋，然後根據剛才鏡子的移動方向選擇將透明物體放在哪條光路中（主要是為了避免空程差），繼續向原方向移動M1鏡，直到再次看到白光的零級條紋出現在剛才所在的位置時，記下M1移動的距離所對應的圓環變化數N，根據 ，即可求出n。
實驗六 用牛頓環法測定透鏡的曲率半徑
【預習思考題】
1．白光是復色光，不同波長的光經牛頓環裝置各自發生干涉時，同級次的干涉條紋的半徑不同，在重疊區域某些波長的光干涉相消，某些波長的光干涉相長，所以牛頓環將變成彩色的。
2．說明平板玻璃或平凸透鏡的表面在該處不均勻，使等厚干涉條紋發生了形變。
3．因顯微鏡筒固定在托架上可隨托架一起移動，托架相對於工作台移動的距離也即顯微鏡移動的距離可以從螺旋測微計裝置上讀出。因此讀數顯微鏡測得的距離是被測定物體的實際長度。
4．（1）調節目鏡觀察到清晰的叉絲；（2）使用調焦手輪時，要使目鏡從靠近被測物處自下向上移動，以免擠壓被測物，損壞目鏡。（3）為防止空程差，測量時應單方向旋轉測微鼓輪。
5．因牛頓環裝置的接觸處的形變及塵埃等因素的影響，使牛頓環的中心不易確定，測量其半徑必然增大測量的誤差。所以在實驗中通常測量其直徑以減小誤差，提高精度。
6．有附加光程差d0,空氣膜上下表面的光程差 =2dk+d0+ ,產生k級暗環時, =(2k+1) /2，k=0,1,2…,暗環半徑rk= ；則Dm2=(m —d0)R，Dn2= (n —d0)R，R= 。
【分析討論題】
1． 把待測表面放在水平放置的標準的平板玻璃上，用平行光垂直照射時，若產生牛頓環現象，則待測表面為球面；輕壓待測表面時，環向中心移動，則為凸面；若環向中心外移動，則為凹面。
2．牛頓環法測透鏡曲率半徑的特點是：實驗條件簡單，操作簡便，直觀且精度高。
3．參考答案
若實驗中第35個暗環的半徑為a ,其對應的實際級數為k,
a2=kR k=
=2d35+ +d0=(2k+1) (k=0,1,2…)
d=
實驗七感測器專題實驗
電渦流感測器
【預習思考題】
1．電渦流感測器與其它感測器比較有什麼優缺點？
這種感測器具有非接觸測量的特點，而且還具有測量范圍大、靈敏度高、抗干擾能力強、不受油污等介質的影響、結構簡單及安裝方便等優點。缺點是電渦流位移感測器只能在一定范圍內呈線性關系。
2．本試驗採用的變換電路是什麼電路。
本實驗中電渦流感測器的測量電路採用定頻調幅式測量電路。
【分析討論題】
1．若此感測器僅用來測量振動頻率，工作點問題是否仍十分重要？
我們所說的工作點是指在振幅測量時的最佳工作點，即感測器線性區域的中間位置。若測量振幅時工作點選擇不當，會使波形失真而造成測量的誤差或錯誤。但僅測量頻率時波形失真不會改變其頻率值。所以，僅測量頻率時工作點問題不是十分重要。
2．如何能提高電渦流感測器的線性范圍？
一般情況下，被測體導電率越高，靈敏度越高，在相同的量程下，其線性范圍越寬線性范圍還與感測器線圈的形狀和尺寸有關。線圈外徑大時，感測器敏感范圍大，線性范圍相應也增大，但靈敏度低；線圈外徑小時，線性范圍小，但靈敏度增大。可根據不同要求，選取不同的線圈內徑、外徑及厚度參數。
霍爾感測器
【預習思考題】
1．寫出調整霍爾式感測器的簡明步驟。
（1）按圖6.2-6接線；
（2）差動放大器調零；
（3）接入霍爾式感測器，安裝測微頭使之與振動台吸合；
（4）上下移動測微頭±4mm，每隔0.5mm讀取相應的輸出電壓值。
2．結合梯度磁場分布，解釋為什麼霍爾片的初始位置應處於環形磁場的中間。
在環形磁場的中間位置磁感應強度B為零。由霍爾式感測器的工作原理可知，當霍爾元件通以穩定電流時，霍爾電壓UH的值僅取決於霍爾元件在梯度磁場中的位移x，並在零點附近的一定范圍內存在近似線性關系。
【分析討論題】
1．測量振幅和稱重時的作用有何不同？為什麼？
測量振幅時，直接測量位移與電壓的關系。要求先根據測量數據作出U~x關系曲線，標出線性區，求出線性度和靈敏度。稱重時測量電壓與位移的關系，再換算成電壓與重量的關系。振動台作為稱重平台，逐步放上砝碼，依次記下表頭讀數，並做出U~W曲線。在平台上另放置一未知重量之物品，根據表頭讀數從U~W曲線中求得其重量。
2．描述並解釋實驗內容2的示波器上觀察到的波形。
交流激勵作用下其輸出～輸入特性與直流激勵特性有較大的不同，靈敏度和線性區域都發生了變化。示波器上的波形在振幅不太大時為一正弦波。若振幅太大，超出了其線性范圍，則波形會發生畸變。
試驗八 鐵磁材料磁滯回線的測繪
【預習思考題】
1. 測繪磁滯回線和磁化曲線前為何先要退磁？如何退磁？
答：由於鐵磁材料磁化過程的不可逆性即具有剩磁的特點，在測定磁化曲線和磁滯回線時，首先必須對鐵磁材料預先進行退磁，以保證外加磁場H=0時B=0。退磁的方法，從理論上分析，要消除剩餘磁感應強度Br，只需要通以反向電流，使外加磁場正好等於鐵磁材料的矯頑力即可，但實際上矯頑力的大小通常並不知道，則無法確定退磁電流的大小。常採用的退磁方法是首先給要退磁的材料加上一個大於（至少等於）原磁化場的交變磁場（本實驗中順時針方向轉動「U選擇」旋鈕，令U從0依次增至3V），鐵磁材料的磁化過程是一簇逐漸擴大的磁滯回線。然後逐漸減小外加磁場，（本實驗中逆時針方向轉動旋鈕，將U從最大值依次降為0），則會出現一簇逐漸減小而最終趨向原點的磁滯回線。當外加磁場H減小到零時，鐵磁材料的磁感應強度B亦同時降為零，即達到完全退磁。
2. 如何判斷鐵磁材料屬於軟、硬磁性材料？
答：軟磁材料的特點是：磁導率大，矯頑力小，磁滯損耗小，磁滯回線呈長條狀；硬磁材料的特點是：剩磁大，矯頑力也大，磁滯特性顯著，磁滯回線包圍的面積肥大。
【分析討論題】
1. 本實驗通過什麼方法獲得H和B兩個磁學量？簡述其基本原理。
答：本實驗採用非電量電測技術的參量轉換測量法，將不易測量的磁學量轉換為易於測量的電學量進行測定。按測試儀上所給的電路圖連接線路，將電壓UH和UB分別加到示波器的「x輸入」和「y輸入」，便可觀察到樣品的磁滯回線，同時利用示波器測繪出基本磁化曲線和磁滯回線上某些點的UH和UB值。根據安培環路定律，樣品的磁化場強為
(L為樣品的平均磁路)
根據法拉弟電磁感應定律，樣品的磁感應強度瞬時值

由以上兩個公式可將測定的UH和UB值轉換成H和B值，並作出H~B曲線。
【實驗儀器】
2. 鐵磁材料的磁化過程是可逆過程還是不可逆過程？用磁滯回線來解釋。
答：鐵磁材料的磁化過程是不可逆過程。鐵磁材料在外加磁場中被磁化時，外加磁場強度H與鐵磁材料的磁感應強度B的大小是非線性關系。當磁場H從零開始增加時，磁感應強度B隨之以曲線上升，當H增加到Hm時，B幾乎不再增加，達到飽和值Bm，從O到達飽和狀態這段B-H曲線，稱為起始磁化曲線。當外加磁場強度H從Hm減小時，鐵磁材料的磁感應強度B也隨之減小，但不沿原曲線返回，而是沿另一曲線下降。當H下降為零時，B不為零，仍保留一定的剩磁Br，使磁場反向增加到-Hc時，磁感應強度B下降為零。繼續增加反向磁場到-Hm，後逐漸減小反向磁場直至為零，再加上正向磁場直至Hm，則得到一條閉合曲線，稱為磁滯回線。從鐵磁材料的起始磁化曲線和磁滯回線可以看到，外加磁場強度H從Hm減小到零時的退磁曲線與磁場H從零開始增加到Hm時的起始磁化曲線不重合，說明退磁過程不能重復起始磁化過程的每一狀態，所以鐵磁材料的磁化過程是不可逆過程。
實驗九用動態法測定金屬棒的楊氏模量
【預習思考題】
1．試樣固有頻率和共振頻率有何不同，有何關系?
固有頻率只由系統本身的性質決定。和共振頻率是兩個不同的概念，它們之間的關系為：

式中Q為試樣的機械品質因數。一般懸掛法測楊氏模量時，Q值的最小值約為50，所以共振頻率和固有頻率相比只偏低0.005%，故實驗中都是用f共代替f固，
2．如何盡快找到試樣基頻共振頻率?
測試前根據試樣的材質、尺寸、質量，通過（5.7-3）式估算出共振頻率的數值，在上述頻率附近尋找。
【分析討論題】
1．測量時為何要將懸線吊扎在試樣的節點附近？
理論推導時要求試樣做自由振動，應把線吊扎在試樣的節點上，但這樣做就不能激發試樣振動。因此，實際吊扎位置都要偏離節點。偏離節點越大，引入的誤差就越大。故要將懸線吊扎在試樣的節點附近。
2．如何判斷銅棒發生了共振?
可根據以下幾條進行判斷：
（1）換能器或懸絲發生共振時可通過對上述部件施加負荷(例如用力夾緊)，可使此共振信號變小或消失。
（2）發生共振時，迅速切斷信號源，觀察示波器上李薩如圖形變化情況，若波形由橢圓變成一條豎直亮線後逐漸衰減成為一個亮點，即為試樣共振頻率。
（3）試樣發生共振需要一個孕育的過程，切斷信號源後信號亦會逐漸衰減，它的共振峰寬度較窄，信號亦較強。試樣共振時，可用尖嘴鑷子縱向輕碰試樣，這時會按圖5.7-1的規律發現波腹、波節。
（4）在共振頻率附近進行頻率掃描時，共振頻率兩側信號相位會有突變導致李薩如圖形在Y軸左右明顯擺動。

C. 求大學物理學第六版課後習題詳細答案

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E. 大學物理學第三版A版力學、熱學張三慧課後答案第3版答案

大學物理學(第3版)力學、熱學張三慧編著出版社：清華大學出版社出版本書是張三慧編著的《大學物理學》（第三版）上冊，講述物理學的基礎理論的力學和熱學部分。其中力學部分包括質點力學、剛體的轉動、振動和波，以及狹義相對論；熱學部分包括溫度和氣體動理論，熱力學和第二定律。書中特別著重於守恆定律的講解，也特別注意從微觀上闡明物理現象及規律的本質。內容的選擇上除了包括經典基本內容外，還注意適時插入現代物理概念與物理思想。

為了擴大學生的現代物理知識領域，本書還專辟了「今日物理趣聞」欄目以備選講或選讀，具體內容有基本粒子，混沌--決定論的混亂，奇妙的對稱性，彎曲的時空，大和宇宙膨脹，能源與環境等。此外，安排了許多現代的聯系各方面的實際的例題和習題。
本書可作為高等院校的物理教材，也可以作為中學物理教師教學或其他讀者自學的參考書，與本書配套的《大學物理學（第三版）學習輔導與習題解答》可幫助讀者學習本書。本書封面貼有清華大學出版社防偽標簽，無標簽者不得銷售。目錄今日物理趣聞a基本粒子
a.1粒子的發現與特徵
a.2粒子分類
a.3粒子的轉化與守恆定律
a.4誇克
a.5色
a.6粒子研究與技術
第1篇力學
第1章質點運動學
1.1參考系
1.2質點的位矢、位移和速度
1.3加速度
1.4勻加速運動
1.5拋體運動
1.6圓周運動
1.7相對運動
提要
思考題
習題
科學家介紹伽利略
第2章運動與力
2.1牛頓運動定律
2.2常見的幾種力
2.3基本的自然力
2.4應用牛頓定律解題
2.5非慣性系與慣性力
2.6科里奧利力
2.7潮汐

F. 大學物理第二版上冊梁志強版課後答案

第一題：

(6)新編大學物理課後答案擴展閱讀

這部分內容主要考察的是質點的知識點：

有質量但不存在體積或形狀的點，是物理學的一個理想化模型。在物體的大小和形狀不起作用，或者所起的作用並不顯著而可以忽略不計時，我們近似地把該物體看作是一個只具有質量而其體積、形狀可以忽略不計的理想物體，用來代替物體的有質量的點稱為質點。

具有一定質量而不計大小尺寸的物體。物體本身實際上都有一定的大小尺寸，但是，若某物體的大小尺寸同它到其他物體的距離相比，或同其他物體的大小尺寸相比是很小的，則該物體便可近似地看作是一個質點。例如行星的大小尺寸比行星間的距離小很多，行星便可視為質點-因為不計大小尺寸，所以質點在外力作用下只考慮其線運動。

由於質點無大小可言，作用在質點上的許多外力可以合成為一個力，另一方面，研究質點的運動，可以不考慮它的自旋運動。

任何物體可分割為許多質點，物體的各種復雜運動可看成許多質點運動的組合。因此，研究一個質點的運動是掌握各種物體形形色色運動的入門。牛頓第二定律是適合於一個質點的運動規律的。有了這個定律，再配合牛頓第三定律，就構成了研究有限大小的物體的手段。所以「質點」是研究物體運動的最簡單、最基本的對象。

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