届大学物理竞赛解答.ppt
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1、1,解 (1) 细杆在转动过程中机械能守恒, 由此可得,(2) 转动过程的策略矩为,由转动定律得,2,解 (1) 设在dt时间内有dm质量的水通过小孔流出水瓶, 则由机械能守恒得瓶里水 的势能减小等于流出去的水的动能.,瓶内水的势能,流出的水的质量,流出的水的动能,由机械能守恒得,由此可得,(2) 水瓶抛出后, 瓶口的水与整个水瓶一样只受重力的作用, 初速度又相同, 因此它们的运动完全一样, 所以小孔没有水流出. 即 v2=0.,3,解: (1) 合成驻波的表达式为,(2) 驻波的振幅,波腹处坐标,4,解: (1) 气体分子热运动的平均速率公式为,(2),5,解: (1) 循环过程由四个热力学
2、过程构成:,AB: 等压膨胀过程, 对外做正功, 吸热, 温度升高;,BC: 等体减压过程, 不做功, 放热, 温度降低;,CD: 等压压缩过程, 对外做负功, 放热, 温度降低;,DA: 等体增压过程, 不做功, 吸热温度升高;,设D点的温度为T0, 则BCD各点的温度分别为,一个循环中所做的总功,6,AB: 等压膨胀过程吸热,DA: 等体增压过程吸热,一个循环中所吸收的总热量为,一个循环中所做的总功,因此循环效率为,7,由此产生的可逆卡诺循环效率为,(2) 由上面的分析可知, 循环中的最高温度为4T0, 最低温度为T0,8,由此可得 插入介质板后, 电容器中的静电能为,外力做的功等于静电能
3、的增加, 即,平行板中插入介质板后, 由于两极板间的电压不变, 因此电场强度也不变,解 (1) 插入介质前电容器中静电能为,9,因此 插入介质板后, 电容器中的静电能为,外力做的功等于静电能的增加, 即,(2) 由于断开电键后极板上的电荷不变, 因此 插入介质后电容器的电场为,10,解 (1) 无限大带电平面的电场强度为,(2) 无限大带电平面上沿 主轴负方向的电流密度为,由于对称性, 如图所示的电流元dI1和dI2在P点产生的磁场沿x沿抵消. 由此可得P点处的磁感应强度为,11,解: (1) 光波在介质中的传播速率为,(2) 由于光从真空穿入介质时, 频率不变, 根据爱因斯坦光量子理 论可知
4、光子的能量不变, 因此速率不变.,12,424nm, 594nm,495nm,解: (1) 光波肥皂膜上下表面反射产生的光程差为,下册P101光从折射率小的介质(光疏介质)射向折射率大的介质(光密介质)时, 反射光有“半波损失”.,13,424nm, 594nm,495nm,(2),14,解 (1)根据相对论, 在S系中空心管的长度为:,因此在S系中粒子不动, 管的B端经过粒子时t=0, 则管的A端经过粒子的时刻t1为,粒子相对于S系的速度为,(2) 粒子在管内反射后相对管子的速度为v, 则粒子相对于S系的速度为,在S系粒子从A端到B端所用时间为满足,15,因此, 在S系看粒子从B到A再到端所
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