大学物理习题1解答

7-12 已知 x1 = 6.0cos(100πt?0.75π) mm,x2 = 8.0cos(100πt?0.25π) mm,求合成振动的振幅及相位,并写出余弦函数形式的振动方程.

原题 19-9

7-13 有一根轻弹簧,下面挂一质量为10g的物体时,伸长为4.9 cm,用此弹簧和质量为80g的小球构成一弹簧振子,将小球由平衡位置向下拉开1.0 cm后,给予向上的速度5.0 cm/s,试求振动的周期及余弦函数形式的振动方程.

原题 19-10

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*7-14 如图所示,一直角匀质刚性细杆,水平部分杆长为l,质量为m,竖直部分杆长为 2l,质量为2m,细杆可绕直角顶点处的水平固定轴O无摩擦地转动,水平杆的末端与劲度系数为k的弹簧相连,平衡时水平杆处于水平位置.试求杆作微小摆动时的周期. P122 7-1 解:设平衡时弹簧伸长x0,∵细杆系统O的对合外力矩为零,有

kx0l?mgl2

当细杆摆到任意角度?位置时,弹簧的伸长量为x0?x,细杆系统所受合外力矩为

s?2mgsin??k(x0?x)lco?s ② M?mg(l2)co?klO2l∵摆动幅度微小, ∴ x?l?,cos?1,sin???, 以上各式与式①一同代入式②,有 M??(2mgl?kl2)?

2?d由刚体的定轴转动定律,有 J2??(2mgl?kl2)?

dt题7-14图

k2细杆对O的总转动惯量为 J?ml3?(2m)(2l)3?3ml

22mg?kl∴细杆作微小摆动的微分方程为 d????0

dt23ml22lO?mg2l?角频率为 ??

2mg?kl3ml, 周期为T?2π 3ml2mg?kl2mg*7-15 设有两个相互垂直的同频率谐振动x?5cos? t 和 y?3cos(? t??),其中

??arccos(815).求合振动的轨迹. P144 7.26 解:

由x方向的振动得 x5?cos?t ①

由y方向的振动得 y?3cos?tcos??3sin?tsin??(35)xcos??3sin?tsin? 也可写成 [(y3)?(x4)cos?]sin???sin?t ② x2[(y3)?(x4)co?s]2??1 将式①和式②平方后相加,有 225sin?式中 cos??815,sin2??161225,代入上式并化简, 得合振动的轨迹方程 9x2?16xy?25y2?161 该轨迹为斜椭圆,如图所示.

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yOx

作业9 光的干涉

9-1 两束平面相干光都以光强I平行地照射到某一表面上,两光合成可能达到的最大强度是 4I .

9-2 在双缝干涉实验中,光的波长为600 nm,双缝间距为2 mm, 双缝与屏的间距为3.00 m,在屏上形成干涉图样的明条纹间距为 0.9 mm.

解:双缝干涉相邻明条纹间距为?x?D?d

9-3 在真空中波长为?的单色光,在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B.若A、B两点相位差为3π,则此路径AB的光程差为 1.5? .

9-4 在双缝干涉实验中,入射光的波长为?,用透明玻璃纸遮住双缝中的一个缝,若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大 2.5?, 则屏上原来的明纹处变为 暗纹 .(填明纹、暗纹、无法确定).

9-5 在双缝干涉实验中,用汞弧灯加上绿色滤波片作光源,两缝间距为0.6 mm, 在2.5 m远处的屏幕上出现干涉条纹,测得相邻两明纹中心距离为2.27 mm.求入射光的波长.

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