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新编物理学答案
新编物理学答案
【篇一：
新编基础物理学上册7-8单元课后答案】
瓶的容积为32l,瓶内充满氧气时的压强为130atm。
若每小时用的氧气在1atm下体积为400l。
设使用过程温度保持不变，当瓶内压强降到10atm时，使用了几个小时?
分析氧气的使用过程中，氧气瓶的容积不变，压强减小。
因此可由气体状态方程得到使用前后的氧气质量。
进而将总的消耗量和每小时的消耗量比较求解。
解已知p1?
130atm,p2?
10atm,p3?
1atm;v1?
v2?
v?
32l,v3?
400l。
质量分别为m1，m2，m3,由题意可得:
m1
1rt○
mm2pv?
2rt○2
mm2
m
pv?
1
所以一瓶氧气能用小时数为:
n?
?
130?
10?
?
32?
9.6小时m1?
m2pv?
pv2
?
1?
m3pv1.0?
40033
7-2一氦氖气体激光管，工作时管内温度为27?
c。
压强为2.4mmhg，氦气与氖气得压强比是7:
1.求管内氦气和氖气的分数密度.
分析先求得氦气和氖气各自得压强，再根据公式p?
nkt求解氦气和氖气的分数密度。
解:
依题意,n?
n氦?
n氖，p?
p氦?
p氖?
所以p?
氦
2.1
?
1.013?
105pa,760
2.4
?
1.013?
105pa；p氦:
p氖?
7:
17600.3p氖?
?
1.013?
105pa,
760
根据p?
nkt所以n氦?
n氖?
p氦ktp氖kt
?
?
1.013?
105?
?
1.38?
10
?
23
?
300
?
6.76?
1022m?
3
9.66?
1021m?
3
7-3氢分子的质量为3.3?
10?
24克。
如果每秒有1023个氢分子沿着与墙面的法线成45?
角的方向以105厘米/秒的速率撞击在面积为2.0cm2的墙面上,如果撞击是完全弹性的,求这些氢分子作用在墙面上的压强.
分析压强即作用在单位面积上的平均作用力，而平均作用力由动量定理求得。
解:
单位时间内作用在墙面上的平均作用力为:
f?
2mvcos45?
n
p?
f2mvcos45?
n
?
?
ss
2?
3.3?
10?
27?
105?
10?
22?
10?
4
1023?
2330pa
7-4一个能量为1012ev的宇宙射线粒子,射入一氖气管中,氖管中含有氦气0.10mol,如果宇
宙射线粒子的能量全部被氖气分子所吸收而变为热运动能量,问氖气的温度升高了多少?
分析对确定的理想气体，其分子能量是温度的单值函数，因此能量的变化对应着温度的变化。
由能量守恒求解氖气的温度变化。
解:
依题意可得:
0.1?
6.02?
1023?
3
k?
t?
1012?
1.6?
10?
192
1.6?
10?
7
?
t?
?
1.28?
10?
7k
0.1?
6.02?
1.5?
1.38
7-5容器内贮有1摩尔某种气体。
今自外界输入2.09?
102焦耳热量,测得气体温度升高10k.
求该气体分子的自由度。
分析理想气体分子能量只与自由度和温度有关。
2?
e2?
2.09?
10i
解：
?
e?
nak?
t,?
i?
?
?
5
nak?
t6.02?
1.38?
102
7-62.0g的氢气装在容积为20l的容器内,当容器内压强为300mmhg时,氢分子的平均平动动能是多少?
分析根据已知条件由物态方程可求得温度，进而用公式kt?
解：
pv?
2
3
kt求平均平动动能。
2
3002.0m
?
20?
?
0.082?
trt代入数值:
7602m
?
t?
96.3k
kt?
33
kt?
?
1.38?
10?
23?
96.3?
2?
10?
21j22
7-7温度为27?
c时,1mol氢气分子具有多少平动动能?
多少转动动能?
分析气体的能量为单个分子能量的总合。
33
kt?
6.02?
1023?
?
1.38?
10?
23?
300?
3.74?
103j2222
kr?
nakt?
6.02?
1023?
?
1.38?
10?
23?
300?
2.49?
103j
22
7-8有2?
103m3刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75?
102j。
（1）试求气体的压强；
解：
kt?
na
（2）设分子总数为5.4?
1022个，求分子的平均平动动能及气体的温度．分析将能量公式e?
n
ni
kt结合物态方程p?
kt求解气体的压强。
由能量公式
v2
e?
n
i
kt求解气体的温度。
再由气体的能量为单个分子能量的总合求解单个分子的平均2
平动动能。
解：
（1）设分子数为n。
据
e?
n
in
kt及p?
kt2v
得p?
2e
?
1.35?
105paiv
（2）由
3kt
kt?
5enkt2
得kt?
3e/?
5n?
?
7.5?
10?
21j
5
kt22e
得t＝?
362k
5nk
又e?
n
7-9容器内有m?
2.66kg氧气，已知其气体分子的平动动能总和是ek?
4.14?
105j，求：
（1）气体分子的平均平动动能；
（2）气体温度．
分析气体的能量为单个分子能量的总合。
由理想气体的质量和摩尔质量求出总分子数目。
则分子的平均平动动能。
进而利用公式kt?
3
kt求气体温度。
2
根据1摩尔理想气体的质量和分子数目可求得总分子数目。
解：
（1）m?
n
mna
?
n?
mna
m
kt
mekek
?
?
?
8.27?
10?
21jnmna
2kt
?
400k3k
（2）t?
7-102l容器中有某种双原子刚性气体,在常温下,其压强为1.5?
105pa,求该气体的内能.分析内能公式与物态方程结合可将内能公式表述为压强与体积的函数。
m
rt，mmi55
e?
rt?
pv?
?
1.5?
105?
2?
10?
3?
750j
m222
解：
据pv?
7-11一容器内贮有氧气,测得其压强为1atm,温度为300k.求：
（1）单位体积内的氧分子数；
（2）氧的密度；（3）氧分子的质量；（4）氧分子的平均平动动能。
分析应用公式p?
nkt即可求解氧分子数密度。
应用物态方程求出质量密度。
结合氧分子数密度和质量密度求出氧分子的质量。
最后利用公式直接求解氧分子的平均平动动能。
p1.013?
105
解：
（1）n?
?
?
2.45?
1025m?
3?
23
kt1.38?
10?
300pm1.0?
32
（2）?
?
?
?
1.30g?
l?
1
rt0.082?
300
1.30（3）m?
?
?
?
5.3?
10?
23g25?
3
n2.45?
10?
10
（4）kt?
33
kt?
?
1.38?
10?
23?
300?
6.21?
10?
21j22
7-12温度为273k，求
（1）氧分子的平均平动动能和平均转动动能
（2）4?
10?
3kg氧气的内能.
分析分子的能量只与自由度与温度有关，分析分子的平动自由度和转动自由度即可求解平均平动动能和平均转动动能。
而内能只需根据内能公式求解。
解：
氧分子为双原子分子。
其平均自由度t=3,转动自由度r=2.当视为刚性分子时,振动自由度s=0.所以:
（1）氧分子的平均平动动能和转动动能分别为:
kt?
kr
33
kt?
?
1.38?
10?
23?
273?
5.65?
10?
21j2222
?
kt?
?
1.38?
10?
23?
273?
3.77?
10?
21j22
（2）当m?
4?
10?
3kg时,其内能为:
m?
t?
r?
4?
10?
35e?
?
rt?
?
?
8.31?
273?
7.09?
102j?
3
m232?
102
7-13在相同温度下,2摩尔氢气和1摩尔氦气分别放在两个容积相同的容器中。
试求两气体
（1）分子平均平动动能之比;
（2）分子平均总动能之比;（3）内能之比;（4）方均根速率之比;（5）压强之比（6）密度之比.
分析此题是平均平动动能公式、分子平均总动能公式、内能公式、方均根速率公式、理想气体物态方程等的应用。
解：
因为氢气的自由度i=5;氦气的自由度i=3
（1）kt?
3
kt2
kt氢：
kt氦?
1:
1
（2）k?
ikt2
k氢：
k氦?
5:
3
（3）e?
mi
10:
3（4）v2?
?
rt，e氢：
e氦＝
m2
3rt22
，氢氦?
2:
2m
（5）p?
nkt?
pmn
，?
氢：
?
氦＝1:
1kt，p氢:
p氦?
2:
1（6）?
?
rtv
7-14已知f（v）是气体速率分布函数。
n为总分子数，,n为单位体积内的分子数,。
试说明以下各式的物理意义。
（1）nf（v）dvv2
（2）f（v）dv
v2
（3）?
nf（v）dv
v1
v2
（4）?
vf（v）dv
v1
v2
（5）?
vf（v）dvv1
2
（6）?
f（v）dvv1
dn
中的各个物理量的概念（有的问题需结合积分上下ndv
分析根据速率分布函数f（v）?
限）比较容易理解各种公式的含义。
解：
（1）nf（v）dv表示分布在（v~v?
dv）]范围内的分子数
（2）f（v）dv表示（v~v?
dv）范围内的分子数占总分之数的百分比
v2
（3）
v1
（4）
?
nf（v）dv表示速率在（v
1
?
v2）之间的分子数
v2v1
（5）
?
vf（v）dv表示速率在v
1
?
v2之间的分子平均速率。
v2v1v2
（6）
?
v
2
f（v）dv表示v1?
v2之间的分子速率平方的平均值。
v1
7-15n个粒子的系统,其速度分布函数f（v）?
?
f（v）dv表示速率在（v1?
v2）区间内的分子数占总分之数的百分比.
dn
?
c（0?
v?
v0,ndv
c为常数）
（1）根据归一化条件用定出常数c;
（2）求粒子的平均速率和方均根速率.
分析将分布函数定义，用归一化条件用定出常数c。
根据定义计算平均速率和方均根速率。
解：
（1）根据归一化条件
?
?
?
f（v）dv?
1，
?
v0
cdv?
cv0?
1，?
c?
1
v0
（2）v?
?
vf（v）dv?
?
v0vcdv?
1v0
2
?
?
?
0?
0
7-16有n个假想的气体分子,其速率分布如题图7－16所示（当v?
2v0时,分之数为零）.试求:
（1）纵坐标的物理意义,并由n和v0求a。
（1）速率在1.5v0到2.0v0之间的分之数.
（2）分子的平均速率.
分析根据速率分布函数的定义f（v）?
0题图7－16
0dn
，可得出其纵坐标的物理意义，再由归一化条ndv
件可确定其常数a的值，从而得到具体的分布函数；根据速率分布函数的意义和平均速率的概念，求分子数和平均速率。
dndn
解
（1）由f（v）?
得nf（v）?
ndvdv
【篇二：
《新编基础物理学答案》_第11章】
ss=txt>11-1电源中的非静电力与静电力有什么不同？
答：
在电路中，电源中非静电力的作用是，迫使正电荷经过电源内部由低电位的电源负极移动到高电位的电源正极，使两极间维持一定的电位差。
而静电场的作用是在外电路中把正电荷由高电位的地方移动到低电位的地方，起到推动电流的作用；在电源内部正好相反，静电场起的是抵制电流的作用。
电源中存在的电场有两种：
1、非静电起源的场；2、稳恒场。
把这两种电场与静电场比较，静电场由静止电荷所激发，它不随时间的变化而变化。
非静电场不由静止电荷产生，它的大小
?
?
fk?
决定于单位正电荷所受的非静电力，e?
。
当然电源种类不同，fk的起因也不同。
q
11-2静电场与恒定电场有什么相同处和不同处？
为什么恒定电场中仍可应用电势概念？
答：
稳恒电场与静电场有相同之处，即是它们都不随时间的变化而变化，基本规律相同，并且都是位场。
但稳恒电场由分布不随时间变化的电荷产生，电荷本身却在移动。
正因为建立稳恒电场的电荷分布不随时间变化，因此静电场的两条基本定理，即高斯定理和环路定理仍然适用，所以仍可引入电势的概念。
11-3一根铜导线表面涂以银层，当两端加上电压后，在铜线和银层中，电场强度是否相同？
电流密度是否相同？
电流强度是否相同？
为什么？
s
?
?
答：
此题涉及知识点：
电流强度i?
?
j?
ds，电流密度概念，电场强度概念，欧姆定律的微
分形式j?
?
e。
设铜线材料横截面均匀，银层的材料和厚度也均匀。
由于加在两者上的电压相同，两者的长度又相等，故铜线和银层的场强e相同。
由于铜线和银层的电导率?
不同，
?
?
?
?
?
?
?
?
?
根据j?
?
e知，它们中的电流密度j不相同。
电流强度i?
?
j?
ds，铜线和银层的j不同但
s
相差不太大，而它们的横截面积一般相差较大，所以通过两者的电流强度，一般说来是不相同的。
11-4一束质子发生侧向偏转，造成这个偏转的原因可否是：
（1）电场？
（2）磁场？
（3）若是电场或者是磁场在起作用，如何判断是哪一种场？
答：
造成这个偏转的原因可以是电场或磁场。
可以改变质子的运动方向，通过质子观察运动轨迹来判断是电场还是磁场在起作用。
11-53个粒子，当它们通过磁场时沿着如题图11-5所示的路径运动，对每个粒子可作出什么判断？
答：
根据带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力规律，通过观察运动轨迹的不同可以判断三种粒子是否带电和带电种类。
11-6一长直载流导线如题图11-6所示，沿oy轴正向放置，在原
题图11-5
?
点o处取一电流元idl，求该电流元在（a，0，0），（0，a，0），
?
（a，a，0），（a，a，a）各点处的磁感应强度b。
分析：
根据毕奥-萨伐尔定律求解。
解：
由毕奥-萨伐尔定律
?
?
题图
11-6
?
?
?
?
?
?
?
0idlj?
ai?
0i?
0idl?
?
（?
adlk）?
?
kdb?
332
?
?
?
?
?
?
0idlj?
aj?
0idl?
?
db?
?
（j?
j）?
0,32
?
?
?
?
?
?
?
?
?
11-7用两根彼此平行的长直导线将半径为r的均匀导体圆环联到电源上，如题图11-7所示，b点为切点，求o点的磁感应强度。
分析：
应用毕奥-萨伐尔定律分别求出载流直导线l1和l2以及导体圆环上并联的大圆弧ab大和小圆弧ab小在o点产生的磁感应强度，再利用磁感应强度的矢量叠加来求解。
解：
先看导体圆环，由于ab大和ab小并联，设大圆弧有电流i1，小圆弧有电流i2，必有：
题图
11-7
i1r大?
i2r小
由于圆环材料相同，电阻率相同，截面积s相同，实际电阻与圆环弧的弧长l大和l小有关，即：
i1l大?
i2l小,
?
则i1在o点产生的b1的大小为
b1?
?
0i1l大
2
?
而i2在o点产生的b2的大小为
b2?
?
0i2l小
4?
r2
?
b1.
?
?
b1和b2方向相反，大小相等.即
?
?
b1?
b2?
0。
直导线l1在o点产生的
?
b3＝0。
直导线l2在o点产生的
b4?
则o点总的磁感强度大小为
?
0i
，方向垂直纸面向外。
4?
r
b0?
b4?
方向垂直纸面向外
?
0i
4?
r
11-8一载有电流i的长导线弯折成如题图11-8所示的形状，cd为1/4圆弧，半径为r，圆心o在ac，ef的延长线上.求o点处磁场的场强。
题图
11-8
?
感强度的矢量和。
解：
因为o点在ac和ef的延长线上，故ac和ef段对o点的磁场没有贡献。
cd段
bcd?
de段
?
0i?
4?
r?
?
?
0i
8r
bde?
o点总磁感应强度为
?
0i
4?
a
（cos45?
?
cos135?
）?
?
?
0i
2?
r
.
b?
bde?
bcd?
方同垂直纸面向外.
?
0i
2?
r
?
?
0i
8r
?
?
0i?
1
1?
?
?
?
2r?
4?
?
11-9.在真空中，有两根互相平行的无限长直导线l1和l2，相距0.1m，通有方向相反的电流，i1=20a,i2=10a，如题图11-9所示．a，
b两点与导线在同一平面内．这两点与导线l2的距离均为5.0cm．试
题图
11-9
求a，b两点处的磁感应强度，以及磁感应强度为零的点的位置．?
分析：
先根据无限长载流直导线的磁感应强度公式，由矢量叠加即可求出空中某场点的合场强。
解：
如题图9-8所示,ba方向垂直纸面向里
?
ba?
?
0i1
?
?
0i2
?
1.2?
10?
4（t）
?
bb方向垂直纸面向外
bb?
?
0i2
?
?
0i1
?
1.33?
10?
5（t）
?
设b?
0在l2外侧距离l2为r处
则
?
0i1
?
?
0i2
?
0
解得
r?
0.1m
11-10如题图11-10所示．一无限长薄电流板均匀通有电流i，电流板宽为a，求在电流板同一平面内距板边为a的p点处的磁感应强度。
分析：
将无限长薄电流板分割成许多无限长载流直导线，应用无限长载
?
流直导线产生的磁场db公式，然后积分求解总的磁感应强度。
注意利
用场的对称性。
解：
在电流板上距p点x处取宽为dx.并平行于电流i的无限长窄条，窄条中的电流为
题图11-10
di?
di在p点处产生的磁感强度为
idx.a
方向垂直纸面向里。
2?
x
整个电流板上各窄条电流在p点处产生的db方向相同，故
db?
?
0di
b?
?
db?
?
方向垂直纸面向里。
?
0di
?
?
2a
a
?
0?
i
11-11在半径r?
1cm的“无限长”半圆柱形金属薄片中，有电流i?
5a自下而上地通过，如题图11-10所示。
试求圆柱轴线上一点p处的磁感应强度。
分析：
将半圆柱形金属薄片分割成许多无限长载流直导线，应
?
?
用无限长载流直导线产生的磁场db公式，将db按坐标轴分解
后再积分求解总的磁感应强度。
注意利用场的对称性。
解：
如解11-10图所示，无限长载流半圆形金属薄片可看成由许
多宽为dl?
rd?
的无限长电流窄条所组成，每根导线上的电流在p点产生的磁场db大小为db?
法则确定。
题图11-11
?
0di
，方向按右手螺旋
di?
ii
解图11-10
【篇三：
新编基础物理学第九章答案】
意9－10题9-10解图
（2）x轴向右）
9-1两个小球都带正电，总共带有电荷5.0?
10c,如果当两小球相距2.0m时，任一球受另一球的斥力为1.0n.试求总电荷在两球上是如何分配的？
分析：
运用库仑定律求解。
解：
如图所示，设两小球分别带电q1，q2则有
q1+q2=5.0310-5c①由题意，由库仑定律得：
?
5
题9-1解图
q1q29?
109?
q1?
q2
f?
?
?
1②
?
5
?
?
q1?
1.2?
10c
由①②联立得：
?
?
5
?
?
q2?
3.8?
10c
9-2两根6.0310-2m长的丝线由一点挂下，每根丝线的下端都系着一个质量为0.5310-3kg
分析：
对小球进行受力分析，运用库仑定律及小球平衡时所受力的相互关系求解。
解：
设两小球带电q1=q2=q，小球受力如图所示
q2
f?
?
tcos30?
①2
mg?
tsin30?
②
联立①②得：
mg4?
?
0r2o
?
tan30③
2
q
其中r?
lsin60?
?
6?
10?
2?
10?
2（m）2
题9-2解图
r?
2r
代入③式，即：
q=1.01310-7c
?
?
f
9-3电场中某一点的场强定义为e?
，若该点没有试验电荷，那么该点是否存在场强？
q0
为什么？
答：
若该点没有试验电荷，该点的场强不变.因为场强是描述电场性质的物理量，仅与场源
?
电荷的分布及空间位置有关，与试验电荷无关，从库仑定律知道，试验电荷q0所受力f与
1
?
?
f
q0成正比，故e?
是与q0无关的。
q0
9-4直角三角形abc如题图9-4所示，ab为斜边，a点上有一点荷q1?
1.8?
10c，b
?
9
?
9
?
点上有一点电荷q2?
?
4.8?
10c，已知bc=0.04m，ac=0.03m，求c点电场强度e的大
分析：
运用点电荷场强公式及场强叠加原理求解。
?
?
?
解：
如题图9-4所示c点的电场强度为e?
e1?
e2
q11.8?
10?
9?
9?
109
e1?
?
?
1.8?
104（n/c）22
e2?
?
?
2.7?
104（n/c）22
e?
?
104
?
3.24?
104（n/c）或（v/m）
方向为：
?
?
arctan
4
c
题9-4解图
e11.8?
10
?
arctan?
33.7o4e22.7?
10
9-5两个点电荷q1?
4?
10c,q2?
8?
10c的间距为0.1m，求距离它们都是0.1m处的
?
6
?
6
?
电场强度e。
分析：
运用点电荷场强公式及场强叠加原理求解。
q19?
109?
4?
10?
66
?
?
3.6?
10（n/c）解：
如图所示：
e1?
2?
2
q29?
109?
8?
10?
6
e2?
?
?
7.2?
106（n/c）2?
2
?
?
e1，e2沿x、y轴分解：
ex?
e1x?
e2x?
e1cos60?
?
e2cos120?
?
?
1.8?
106（n/c）
题9-5解图
ey?
e1y?
e2y?
e1sin60?
?
e2sin120?
?
9.36?
10（n/c）
∴e?
?
9.52?
106（n/c）
6
9.36?
106o
?
?
arctan?
arctan?
1016
ex?
1.8?
10
2
ey
9-6有一边长为a的如题图9-6所示的正六角形，四个顶点都放有电荷q，两个顶点放有电荷－q。
试计算图中在六角形中心o点处的场强。
分析：
运用点电荷场强公式及场强叠加原理求解。
解：
如图所示.设q1=q2=…=q6=q，各点电荷q在o点产生的
电场强度大小均为：
e?
e1?
e2?
e3?
?
?
e6?
2
?
?
各电场方向如图所示，由图可知e3与e6抵消.?
?
?
?
?
e0?
e2?
e5?
e1?
e4
据矢量合成，按余弦定理有：
e0?
（2e）2?
（2e）2?
2（2e）（2e）cos（180o?
60o）
2
e0?
2e?
2
q4?
?
0a2
3?
3q
方向垂直向下.2
2?
?
0a
题9-6解图
分析：
将带电直线无穷分割，取电荷元，运用点电荷场强公式表示电荷元的场强，再积分求解。
注意：
先电荷元的场强矢量分解后积分，并利用场强对称性。
解：
如图建立坐标，带电线上任一电荷元在p点产生的场强为：
?
de?
?
dx
4?
?
0（r2?
x2）
?
r0
根据坐标对称性分析，e的方向是y轴的方向
题9-7解图
3
题9-8解图
e?
?
l2l?
2
?
dx
4?
?
0（r2?
x2）
sin?
?
?
l2l?
2
?
r
4?
?
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