2. 如图。一直立的雨伞，其边缘的半径为R，离地面的
高度为h，当伞柄以匀角速ω旋转时，求证水滴沿边缘飞出
后落在地面上半径为r=的圆周上。
图 3-11
2.
大学物理试卷大物下模拟试题
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09大物下模拟试题(1) 一、选择题（每小题3分，共36分） 1． 电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一由电阻均匀的导线构成的圆环，再由b 点沿半径方向从圆环流出，经长直导线2返回电源(如图)．已知直导线上电流强度为I ，∠aOb =30°．若长直导线1、2和圆环中的电流在圆心O 点 产生的磁感强度分别用1B 、2B 、3B 表示，则圆心O 点的磁感强度大小 (A) B = 0，因为B 1 = B 2 = B 3 = 0． (B) B = 0，因为虽然B 1≠ 0、B 2≠ 0，但021 B B ，B 3 = 0． (C) B ≠ 0，因为虽然B 3= 0，但021 B B ． (D) B ≠ 0，因为B 3≠ 0，021 B B ，所以0321 B B B ． ［ ］ 2. 如图，流出纸面的电流为2I ，流进纸面的电流为I ，则下述 各式中哪一个是正确的？ (A) I l H L 2d 1 ． (B) I l H L 2 d (C) I l H L 3 d ． (D) I l H L 4 d ． ［ ］ 3. 一质量为m 、电荷为q 的粒子，以与均匀磁场B 垂直的速度v 射入磁场内，则粒子运动轨道所包围范围内的磁通量 m 与磁场磁感强度B 大小的关系曲线是(A)～(E)中的哪一条？ ［ ］ 4. 如图所示的一细螺绕环，它由表面绝缘的导线在铁环上密绕 而成，每厘米绕10匝．当导线中的电流I 为2.0 A 时，测得铁环内的磁感应强度的大小B 为1.0 T ，则可求得铁环的相对磁导率 r 为(真 空磁导率 0 =4 ×10-7 T ·m ·A -1 ) (A) 7.96×102 (B) 3.98×102 (C) 1.99×102 (D) 63.3 ［ ］ 5. 有两个长直密绕螺线管，长度及线圈匝数均相同，半径分别为r 1 和r 2．管内充满均匀介质，其磁导率分别为 1和 2．设r 1∶r 2=1∶2， 1∶ 2=2∶1，当将两只螺线管串联在电路中通电稳定后，其自感系数之比L 1∶L 2与磁能之比W m 1∶W m 2分别为： (A) L 1∶L 2=1∶1，W m 1∶W m 2 =1∶1． (B) L 1∶L 2=1∶2，W m 1∶W m 2 =1∶1． (C) L 1∶L 2=1∶2，W m 1∶W m 2 =1∶2． (D) L 1∶L 2=2∶1，W m 1∶W m 2 =2∶1． ［ ］ a b 1 O I c 2 L 2 L 1 L 3 L 4 2I I O B m (A)O B m (B)O B m (C) O B m (D)O B m (E)
) 2(选择题(5)选择题(7)选择题单元一 质点运动学（一） 一、选择题 1. 下列两句话是否正确： (1) 质点作直线运动，位置矢量的方向一定不变； 【 ? 】 (2) 质点作园周运动位置矢量大小一定不变。 【 ? 】 2. 一物体在1秒内沿半径R=1m 的圆周上从A 点运动到B 点，如图 所示，则物体的平均速度是： 【 A 】 (A) 大小为2m/s ，方向由A 指向B ； (B) 大小为2m/s ，方向由B 指向A ； (C) 大小为3.14m/s ，方向为A 点切线方向； (D) 大小为3.14m/s ，方向为B 点切线方向。 3. 某 质 点 的 运 动 方 程 为 x=3t-5t 3+6(SI) ，则该质点作 【 D 】 (A) 匀加速直线运动，加速度沿X 轴正方向； (B) 匀加速直线运动，加速度沿X 轴负方向; (C) 变加速直线运动，加速度沿X 轴正方向; (D)变加速直线运动，加速度沿X 轴负方向 4. 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度v=2 m/s ，瞬时加速率a=2 m/s 2则一秒钟后质点的速度: 【 D 】 (A) 等于零 (B) 等于-2m/s (C) 等于2m/s (D) 不能确定。 5. 如图所示，湖中有一小船，有人用绳绕过岸上一定高度处 的定滑轮拉湖中的船向边运动。设该人以匀速度V 0 收绳，绳不伸长、湖水静止，则小船的运动是 【 C 】 (A)匀加速运动; (B) 匀减速运动; (C) 变加速运动; (D) 变减速运动; (E) 匀速直线运动。 6. 一质点沿x 轴作直线运动，其v-t 曲线如图所示， 如t=0时， 质点位于坐标原点，则t=4.5s 时，质点在x 轴上的位置为 【 C 】 (A) 0； (B) 5m ； (C) 2m ； (D) -2m ； (E) -5m *7. 某物体的运动规律为 t kv dt dv 2-=， 式中的k 为大于零的常 数。当t=0时，初速为v 0，则速度v 与时间t 的函数 关系是 【 C 】
1．一质点沿半径为R的圆周作匀速率运动，每t时间转一圈，在2t时间间隔内，其平均速度大小和平均速率大小分别为（） （A）（B）（C）（D） 2．一飞轮半径为2米，其角量运动方程为，则距轴心1米处的点在2秒末的速率和切向加速度为（） （A）（B）（C）（D） 3．一人以速率=5m/s骑自行车向北行驶，人测得风以相同的速率从西偏北方向吹来，则风的实际风速是（ ） （A）方向西偏南 （B）方向东偏北 （C）方向西偏南 （D）方向东偏北 4．一质量为m的质点在xoy平面上运动，其位置矢量为，则质点 在到时间内所受合力的冲 量为（） （A）（B）（C）（D） 5．木棒可绕固定的水平光滑轴在竖直平面内转动，木棒静止在竖直位置，一子弹垂直于棒射入棒内，使棒与子弹共同上摆。在子弹 射入木棒的过程中，棒与子弹组成的系统的机械能、动量、角动 量分别（） （A）不守恒、不守恒、守恒（B）不守恒、守恒、守恒（C）守恒、守恒、守恒 （D）无法确定 6．对驻波有下面几种说法：(1)相邻波节间的质点振动相位相同； (2)相邻波腹间的质点振动位相相同；(3)任一波节两侧的质点振 动相位相反；(4)相邻波腹和相邻波节间的距离都是。在上述方法 中： ( ) （A）(1)(2)(3)(4)都对（B）(1)(3)(4)对（C）(2) (3)对（D）(1) (4)对 7．两种气体自由度数目不同，温度相同，摩尔数相同，下面哪 种叙述正确： ( )
（A）平均平动动能、平均动能、内能都相同；（B）平均平动动能、平均动能、内能都不同； （C）平均平动动能相同，平均动能、内能都不同；（D）平均平动动能、平均动能不同，内能相同。 8．一瓶氖气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，且它 们都处于平衡状态，则它们( ) （A）温度相同，压强相同；（B）温度、压强都不同； （C）温度相同，但>（D）温度相同，但> 9．关于狭义相对论的时空观，有下面几种说法：(1)在同一惯性系 中同时同地发生的事件，在其它任意惯性系也是同时同地发生 的，(2)在某个惯性系中同时但不同地发生的事情，在其它惯性 系一定是不同时的；(3)时空是绝对的；在上述说法中： ( ) （A）(1)(2)对 （B）只有(1)对 （C）只有(2)对（D）只有(3)对 10．理想气体体积为 V ，压强为 p ，温度为 T ,一个分子的质量为m ，k 为玻尔兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分 子数为（ ） （A） （B） （C） （D） 二、 1．一质点沿ox轴运动，坐标与时间的变化关系为，则该质点是 （1）。（①变速直线运动，②匀速直线运动） 2．一质量为m的小球以与地的仰角θ=600的初速度从地面抛出,若 忽略空气阻力，则质点落地时相对于抛出点的动量增量大小 为 （2） ，方向为（3）。 3．对于任意保守力，则（4）。 4． 狭义相对论的两条基本原理是相对性原理和（5）。 5．室内生起炉子后，温度从150C上升到270C，设升温过程中，室
质点运动学答案 一、选择题 1、C 2、C 3、B 4、B 5、B 6、A 7、D 8、C 二、填空题 1、4 2、3m s ;9m s 3、2m;6m 4 /s /s 5、2 39 y x =+ 6、 7、s t ?; 02t υ? 8、6.28m; 0; 0; 6.28m/s 9、圆周运动；匀速率圆周运动 10、3.8 11、sin sin R ti R tj ωωωω-+；0；半径为R 的圆周 三、计算题 (2)(1)(2)(1)(1.5)(1)(1)00640, 1.511(2)2642x x x x t dx t dt t s s x x x x m s m s t t s υυυυυ?-=?=?= =-==?=-+-=?=?=?位移＝＝ 令第二秒内路程平均速率＝ m 时，＝－＝－2s 负号表示速度方向沿平均速度x 轴负向
222 3058.365.12x y t n t n gt d a dt a g a t s m a m s m a s s υυυυ?=??=??=== ======时， 3 、222222 2464 (34)164002.5t n t n ds st t dt d s a t dt t t a R R m a s a R m a s R m υυυ= =+==++== == ===当t=2s 时m ＝20s
4、解： 02 3 03 00044 00223 2()3114366 v t t v x t t x dv a dt dv adt dv adt t dt v v t dx v dt dx vdt dx vdt v t dt x x v t t t t = ====+= ===+=++=++?????? 质点动力学答案 一、选择题 1、C 2、C 二、填空题 1、980J 2、9J 三、计算题 1、解：0 2 20 3 22 20 2213624t x t F a t m d tdt t dx t dt x t dx t dt W Fdx t t dt J υ υυ==========?????? 2、解：()2 21 5030145W Fdx x x dx J ==+=??
作业1 质点运动学力 1-1 有一物体做直线运动，它的运动方程式为x = 6t2 -2t3，x单位为米，t单位为秒．则 ⑴第2秒内的平均速度为4m/s； ⑵第3秒末的速度为-18m/s； ⑶第1秒末的加速度为0m/s2； ⑷这物体所做运动的类型为加速度减小的加速直线运动． 原题1-1 1-2 一质点在xOy平面内运动，其运动方程为以下五种可能： ⑴x=t，y = 19 -2/t；⑵x = 2t，y = 19 - 3t；⑶x = 3t，y = 17- 4t2； ⑷x = 4sin5t，y = 4cos5t；⑸x = 5cos6t，y = 6sin6t， 那么表示质点作直线运动的方程是⑵，作圆周运动的方程是⑷，作椭圆运动的方程是⑸，作抛物线运动的方程是⑶，作双曲线运动的方程是⑴．原题1-2 1-3 质点在xOy平面内运动，其运动方程为：x = 10-2t2，y = 2t，⑴计算什么时刻，其速度与位矢正好垂直？⑵什么时刻，加速度与速度间夹角为 45？ 原题1-4
1-4 两辆车A、B在同一公路上作直线运动，方程分别为x A = 4t + t2，x B = 2t2 + 2t3,若同时发车，则刚离开出发点（t = 0）时，哪辆车行驶的速度快？出发后什么时刻两车行驶距离相等，什么时候B车相对A车速度为零？ 原题1-5 1-5在与速率成正比的阻力影响下，一个质点具有加速度a =-0.2υ，求需多长时间才能使质点的速率减小到原来速率的一半． 原题1-7 υ（式中的c为常数，1-6半径为R作圆周运动的质点，速率与时间的关系为2 = ct t以秒计），求：⑴t = 0到t时刻质点走过的路程．⑵t时刻质点加速度的大小．原题1-8
大学物理1期末考试复习原题 力学 8. A 质量为m的小球，用轻绳AB、BC连接，如图，其中AB水平．剪断绳AB 前后的瞬间，绳BC中的张力比T : T′＝____________________． 9. 一圆锥摆摆长为l、摆锤质量为m，在水平面上作匀速圆周运动，摆线与铅直线夹角θ，则 (1) 摆线的张力T＝_____________________； (2) 摆锤的速率v＝_____________________． 12. 一光滑的内表面半径为10 cm的半球形碗，以匀角速度ω绕其对称OC 旋转．已知放在碗内表面上的一个小球P相对于碗静止，其位置高于碗底4 cm，则由此可推知碗旋转的角速度约为
(C) 17 rad/s (D) 18 rad/s．［］ 13. 质量为m的小球，放在光滑的木板和光滑的墙壁之间，并保持平衡，如图所示．设木板和墙壁之间的夹角为α，当α逐渐增大时，小球对木板的压力将 (A) 增加(B) 减少．(C) 不变． (D) 先是增加，后又减小．压力增减的分界角为α＝45°．[ ] 15. m m 一圆盘正绕垂直于盘面的水平光滑固定轴O转动，如图射来两个质量相同，速度大小相同，方向相反并在一条直线上的子弹，子弹射入圆盘并且留在盘内，则子弹射入后的瞬间，圆盘的角速度ω (A) 增大．(B) 不变．(C) 减小．(D) 不能确定定．（）
16. 如图所示，A、B为两个相同的绕着轻绳的定滑轮．A滑轮挂一质量为M的物体，B滑轮受拉力F，而且F＝Mg．设A、B两滑轮的角加速度分别为βA和βB，不计滑轮轴的摩擦，则有 (A) βA＝βB．(B) βA＞βB． (C) βA＜βB．(D) 开始时βA＝βB，以后βA＜βB． 18. 有两个半径相同，质量相等的细圆环A和B．A环的质量分布均匀，B环的质量分布不均匀．它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为J A和J B，则 (A) J A＞J B(B) J A＜J B． (C) J A =J B．(D) 不能确定J A、J B哪个大． 22. 一人坐在转椅上，双手各持一哑铃，哑铃与转轴的距离各为0.6 m．先让人体以5 rad/s的角速度随转椅旋转．此后，人将哑铃拉回使与转轴距离为0.2 m．人体和转椅对轴的转动惯量为5 kg·m2，并视为不变．每一哑铃的质量为5 kg可视为质点．哑铃被拉回后，人体的角速度ω ＝ __________________________．
狭义相对论答案 一．选择题 1.D 注释: 狭义相对论基本原理: 在所有惯性系中,真空中的光速具有相同的量值c ；在所有惯性系中，物理定律的表达式都相同。 2.A 注释：同时的相对性 3.A 注释：长度收缩0l l =4.D 注释：时间延缓，长度收缩 5.B 注释： 运动方向上长度收缩，从' k 系看，薄板沿x 方向收缩为a '= y 方向不变。 6.C 注释： 长度收缩公式应用前提: 两个物理事件在其中一个惯性系要同时发生. 时间延缓公式应用前提: 两个物理事件在其中一个惯性系要同一地点发生.) 地球上的观察者看光信号从头部传到尾部,两个物理事件发生既不同时,也不在同一地点,所以长度收缩和时间延缓公式均不可用，需要利用洛仑兹变换求解. 注: 洛仑兹变换解题思路: 1.确定惯性系S 和S ’系, 确定物理事件 2. 将S 和S ’系的已知条件分别列出. 3.根据已知条件利用洛仑兹变换（或逆变换）求解. 设飞船为S ’系, 物理事件1: 光信号头部发出 物理事件2: 光信号到达尾部 S ’ ：100 100t x c ''?= ?= S: x ?待求 根据洛伦兹坐标逆变换 可知 x ''?= =200m 7.A 注释：2 E m c = 8.C 注释 静能2 0o E m c = ，相对论动能22 22 k o o E m c m c m c =-= - 9.C 注释：静能2 0o E m c = ，相对论动能22 22 k o o E m c m c m c =-= - 二．填空题 1．所有惯性系对于物理学定律都是等价的 所有惯性系中，真空中的光速都是相等的 2．c 注释：光速不变原理 3． t c ? 注释：略 4． c 6.0 注释：长度收缩 l l =
大学物理简明教程（上册）习题选解 第1章 质点运动学 1-1 一质点在平面上运动，其坐标由下式给出)m 0.40.3(2 t t x -=，m )0.6(3 2 t t y +-=。求：（1）在s 0.3=t 时质点的位置矢量； （2）从0=t 到s 0.3=t 时质点的位移；（3）前3s 内质点的平均速度；（4）在s 0.3=t 时质点的瞬时速度； （5）前3s 内质点的平均加速度；（6）在s 0.3=t 时质点的瞬时加速度。 解：（1）m )0.6()0.40.3(322j i r t t t t +-+-= 将s 0.3=t 代入，即可得到 )m (273j i r +-= （2）03r r r -=?，代入数据即可。 （3）注意：0 30 3--=r r v =)m/s 99(j i +- （4）dt d r =v =)m/s 921(j i +-。 （5）注意：0 30 3--=v v a =2)m/s 38(j i +- （6）dt d v a ==2)m/s 68(j -i -，代入数据而得。 1-2 某物体的速度为)25125(0j i +=v m/s ，3.0s 以后它的速度为)5100(j 7-i =v m/s 。 在这段时间内它的平均加速度是多少？ 解：0 30 3--= v v a =2)m/s 3.3333.8(j i +- 1-3 质点的运动方程为) 4(2k j i r t t ++=m 。（1）写出其速度作为时间的函数；（2）加速度作为时间的函数； （3）质点的轨道参数方程。 解：（1）dt d r =v =)m/s 8(k j +t （2）dt d v a = =2m/s 8j ； （3）1=x ；2 4z y =。 1-4 质点的运动方程为t x 2=，22t y -=（所有物理量均采用国际单位制）。求：（1）质点的运动轨迹；（2）从0=t 到2=t s 时间间隔内质点的位移r ?及位矢的径向增量。 解：（1）由t x 2=，得2 x t = ，代入22t y -=，得质点的运动轨道方程为 225.00.2x y -=； （2）位移 02r r r -=?=)m (4j i - 位矢的径向增量 02r r r -=?=2.47m 。 （3）删除。 1-6 一质点做平面运动，已知其运动学方程为t πcos 3=x ，t πsin =y 。试求： （1）运动方程的矢量表示式；（2）运动轨道方程；（3）质点的速度与加速度。 解：（1）j i r t t πsin πcos 3+=； （2）19 2 =+y x （3）j i t t πcos πsin 3π+-=v ； )πsin πcos 3(π2j i t t a +-= *1-6 质点A 以恒 定的速率m/s 0.3=v 沿 直线m 0.30=y 朝x +方 向运动。在质点A 通过y 轴的瞬间，质点B 以恒 定的加速度从坐标原点 出发，已知加速度2m/s 400.a =，其初速度为零。试求：欲使这两个质点相遇，a 与y 轴的夹角θ应为多大？ 解：提示：两质点相遇时有，B A x x =，B A y y =。因此只要求出质点A 、B 的运动学方程即可。或根据 222)2 1 (at y =+2(vt)可解得： 60=θ。 1-77 质点做半径为R 的圆周运动，运动方程为 2021 bt t s -=v ，其中，s 为弧长，0v 为初速度，b 为正 的常数。求：（1）任意时刻质点的法向加速度、切向加速度和总加速度；（2）当t 为何值时，质点的总加速度在数值上等于b ？这时质点已沿圆周运行了多少圈？ 题1-6图
1-3．一粒子按规律32395x =t -t -t +沿x 轴运动，试分别求出该粒子沿x 轴正向运动；沿x 轴负向运动；加速运动；减速运动的时间间隔。 [解] 由运动方程59323+--=t t t x 可得质点的速度 ()()133963d d 2x +-=--== t t t t t x v (1) 粒子的加速度 ()16d d -==t t v a (2) 由式(1)可看出 当t >3s 时，v >0，粒子沿x 轴正向运动； 当t <3s 时，v <0，粒子沿x 轴负向运动。 由式(2)可看出 当t >1s 时，a >0，粒子的加速度沿x 轴正方向； 当t <1s 时，a <0，粒子的加速度沿x 轴负方向。 因为粒子的加速度与速度同方向时，粒子加速运动，反向时，减速运动，所以，当t >3s 或0 质点动力学答案 一、选择题 1、C 2、C 二、填空题 1、980J 2、9J 三、计算题 1、解：0 02 20 3 2 2 2 02213 624t x t F a t m d tdt t dx t dt x t dx t dt W Fdx t t dt J υ υυ= ===== == = =????? ? 2、解：()2 2 1 5030145W Fdx x x dx J == +=?? 质点运动学答案 一、选择题 1、C 2、C 3、B 4、B 5、B 6、A 7、D 8、C 二、填空题 1、4 2、3m s ;9m s 3、2m;6m 4 /s /s 5、2 39 y x = + 6、 7、s t ?; 02t υ? 8、6.28m; 0; 0; 6.28m/s 9、圆周运动；匀速率圆周运动 10、3.8 11、sin sin R ti R tj ωωωω-+ ；0；半径为R 的圆周 三、计算题 (2)(1)(2)(1)(1.5)(1)(1)00 640, 1.511(2)2642x x x x t dx t dt t s s x x x x m s m s t t s υυυυυ?-=?=?= =-==?=-+-=?=?=? 位移＝＝ 令第二秒内路程平均速率＝ m 时，＝－＝－2s 负号表示速度方向沿平均速度x 轴负向 刚体定轴转动习题答案 一、选择题 1、（A ） 2、（C ）3（C ）4、（A ）5、 (C) 6、 (C) 7、（B ） 8、（A ） 9、（B ） 10、（B ） 二、填空题 1、答：刚体的质量、刚体的质量分布、刚体的转轴的位置。 2、14ml 2 3、 l g 43， l g 23 4、 2ω0 5、 ω ωωω--B A A J ) ( 6、 ML m 23v ．7、 L 76v 8、 02 ωmr J J + 三、计算题 1、解：对水桶和圆柱形辘轳分别用牛顿运动定律和转动定律列方程 mg －T ＝ma ① 1分 TR ＝J β ② 1分 a ＝R β ③ 1分 由此可得 T ＝m (g －a )＝m ?? ??? ???? ? ?-J TR g /2 那么 mg J mR T =??? ? ? ?+2 1 将 J = 2 1MR 2 代入上式，得 m M m M g T 2+= 2分 图2分 2、解：(1) 各物体受力情况如图 图2分 T －mg ＝ma 1分 mg －T '＝m a ' 1分 T ' (3r )－Tr ＝14mr 2β 2分 a ＝r β 1分 a '＝(3r )β 1分 由上述方程组解得： β＝g / (12r )＝16.33 rad 2s -2 2分 3、解：以小球为研究对象，由转动定律βJ M =得： 水平位置时： l g ml mgl = =00 2 ββ 5分 杆与水平方向夹角为60°时： ' a ' m ′g 一、选择题 （每小题2分，共20分） 1. 关于瞬时速率的表达式，正确的是 （ B ） (A) dt dr =υ； (B) dt r d = υ; (C) r d =υ; (D) dr dt υ= r 2. 在一孤立系统内，若系统经过一不可逆过程，其熵变为S ?，则下列正确的是 （ A ） (A) 0S ?>; (B) 0S ?< ; (C) 0S ?= ; (D) 0S ?≥ 3. 均匀磁场的磁感应强度B 垂直于半径为r 的圆面，今以该圆面为边界，作以半球面S ，则通过S 面的磁通量的大小为 （ B ） （A ）2πr 2B; (B) πr 2B; （C ）0; （D ）无法确定 4. 关于位移电流，有下面四种说法，正确的是 （ A ） （A ）位移电流是由变化的电场产生的； （B ）位移电流是由变化的磁场产生的； （C ）位移电流的热效应服从焦耳—楞次定律； （D ）位移电流的磁效应不服从安培环路定律。 5. 当光从折射率为1n 的介质入射到折射率为2n 的介质时，对应的布儒斯特角b i 为 （ A ） 2 1 1 2 (A)( );(B)( );(C) ;(D)02 n n arctg arctg n n π 6. 关于电容器的电容，下列说法正确．．的是 （ C ） (A) 电容器的电容与板上所带电量成正比 ; (B) 电容器的电容与板间电压成反比; (C)平行板电容器的电容与两板正对面积成正比 ;(D) 平行板电容器的电容与两板间距离成正比 7. 一个人站在有光滑转轴的转动平台上，双臂水平地举二哑铃。在该人把二哑铃水平收缩到胸前的过程中，人、哑铃与转动平台组成的系统 （ C ） （A ）机械能守恒，角动量不守恒； （B ）机械能守恒，角动量守恒； （C ）机械能不守恒，角动量守恒； （D ）机械能不守恒，角动量也不守恒； 8. 某气体的速率分布曲线如图所示，则气体分子的最可几速率v p 为 （ A ） (A) 1000 m ·s -1 ; （B ）1225 m ·s -1 ; (C) 1130 m ·s -1 ; (D) 1730 m ·s -1 得分 光的衍射答案(同步训练第48页至51页) 一．选择题 1. D 注释:惠更斯-菲涅耳原理：光波在传播过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间某点相遇时，相遇点的光振动是这些子波相干叠加的结果 2. A 注释: 由公式 (1,2,3,) sin (21) (1,2,3,) 2 k k b k k λθλ ±=?? =?±+=?? 暗纹明纹可知,当波长一定时,对于某级条纹,缝宽b 变大时,衍射角变小. 3. B 注释:sin /2 b N θ λ= 4. D 注释：BC 长度即为光程差 将k=2代入衍射暗纹条件 sin B C b k θλ==±即可 5. C 注释：两侧两个第一级暗纹间距即为中央明纹宽度，公式2f x b λ?= 6. B 注释：缺级 ' b b k b k '+= 7. A 注释：光栅方程sin d k θλ=±，衍射角与波长之间正比关系，紫光波长最短，衍射 角最小，离中央明纹最近。 8. D 注释：光栅方程sin d k θλ=±，当光栅常数量级与波长量级相当时，最精确。 9. C 注释：光栅衍射主明纹条件sin d k θλ=± 10.B 注释：光学仪器分辨本领1 1.22R D R θλ == 二．填空题 1．4 610m -?, 600nm ； 注释：由公式 (1,2,3,) sin (21) (1,2,3,) 2 k k b k k λθλ ±=??=?±+=?? 暗纹明纹 2. 10, 第二级明（只填“明”也可以）； 注释： (1,2,3,) sin (21) (1,2,3,) 2 k k b k k λθλ ±=?? =?±+=? ? 暗纹 明纹 和sin /2b N θλ= 3. 0.10mm ； 注释： (1,2,3, ) (21) (1,2,3, )2k f k k b x f k k b λλ? ±=??=??±+=?? 暗纹明纹 4. 0.5m ；注释：中央明纹宽度，公式2f x b λ?= 5. 0，±1，±3，......... ； 注释： 缺级 ' b b k b k '+= ，除去缺级的，其他的可以观察到。 第八章 恒定磁场 8-1 均匀磁场的磁感强度B 垂直于半径为r 的圆面．今以该圆周为边线，作一半球面S ，则通过S 面的磁通量的大小为［ ］。 (A) B r 22π (B) B r 2π (C) 0 (D) 无法确定 分析与解 根据高斯定理，磁感线是闭合曲线，穿过圆平面的磁通量与穿过半球面的磁通量相等。正确答案为（B ）。 8-2 下列说法正确的是[ ]。 (A) 闭合回路上各点磁感强度都为零时，回路内一定没有电流穿过 (B) 闭合回路上各点磁感强度都为零时，回路内穿过电流的代数和必定为零 (C) 磁感强度沿闭合回路的积分为零时，回路上各点的磁感强度必定为零 (D) 磁感强度沿闭合回路的积分不为零时，回路上任意点的磁感强度必定为零 分析与解 由磁场中的安培环路定理，磁感强度沿闭合回路的积分为零时，回路上各点的磁感强度不一定为零；闭合回路上各点磁感强度为零时，穿过回路的电流代数和一定为零。正确答案为（B ）。 8-3 磁场中的安培环路定理∑?=μ=?n L I 1i i 0d l B 说明稳恒电流的磁场是[ ]。 (A) 无源场 (B) 有旋场 (C) 无旋场 (D) 有源场 分析与解 磁场的高斯定理与安培环路定理是磁场性质的重要表述，在恒定磁场中B 的环流一般不为零，所以磁场是涡旋场；而在恒定磁场中，通过任意闭合曲面的磁通量必为零，所以磁场是无源场；静电场中E 的环流等于零，故静电场为保守场；而静电场中，通过任意闭合面的电通量可以不为零，故静电场为有源场。正确答案为（B ）。 8-4 一半圆形闭合平面线圈，半径为R ，通有电流I ，放在磁感强度为B 的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面平行，则线圈所受磁力矩大小为[ ]。 (A) B R I 2π (B) B R I 221π (C) B R I 24 1π (D) 0 分析与解 对一匝通电平面线圈，在磁场中所受的磁力矩可表示为B e M ?=n IS ，而且对任意形状的平面线圈都是适用的。正确答案为（B ）。 8-5 一长直螺线管是由直径d =0.2mm 的漆包线密绕而成。当它通以I =0.5A 的电流时，其内部的磁感强度B =_____________。(忽略绝缘层厚度，μ0=4π×10-7N/A 2) 分析与解 根据磁场中的安培环路定理可求得长直螺线管内部的磁感强度大小为nI B 0μ=，方向由右螺旋关系确定。正确答安为（T 1014.33-?）。 8-6 如图所示，载流导线在平面内分布，电流为I ，则在圆心O 点处的磁感强度大小为_____________，方向为 _____________ 。 分析与解 根据圆形电流和长直电 流的磁感强度公式，并作矢量叠加，可得圆心O 点的总 西华大学课程考核半期试题卷 试卷编号 （ 2011__ 至 2012____ 学年 第__1__学期 ） 课程名称： 大学物理A(2) 考试时间： 80 分钟 课程代码： 7200019 试卷总分： 100 分 考试形式： 闭卷 学生自带普通计算器: 一.（10分）一电子绕一带均匀电荷的长直导线以2×104 m ·s -1 的匀速率作圆周运动．求带电直线上的线电荷密度．(电子质量0m =9.1×10-31 kg ，电子电量e =1.60×10-19 C) 解: 设均匀带电直线电荷密度为λ，在电子轨道处场强 r E 0π2ελ = 电子受力大小 r e eE F e 0π2ελ = = ∴ r v m r e 2 0π2 =ελ 得 132 0105.12π2-?== e mv ελ1m C -? 二．（20分）如图所示，有一带电量为Q=8.85×10-4C, 半径为R=1.00m 的均匀带电细圆环水平放置。 在圆环中心轴线的上方离圆心R 处，有一质量为m=0.50kg 、带电量为q=3.14×10-7C 的小球。当小球从静止下落到圆心位置时，它的速率为多少m/s ？[重力加速度g=10m/s 2，ε0=8.85×10-12C 2/（N.m 2）] 图11 解：设圆环处为重力势能零点，无穷远处为电势能零点。 初始状态系统的重力势能为mgR ，电势能为R qQ 240πε 末状态系统的动能为22 1 mv ，电势能为R qQ 04πε 整个系统能量守恒，故 R qQ mv R qQ mgR 02042124πεπε+= + 解得： 4.13/v m s = = = 三．（20分）一根很长的同轴电缆，由一导体圆柱(半径为a )和一同轴的导体圆管(内、外半径分别为b ,c )构成，如图所示．使用时，电流I 从一导体流去，从另一导体流回．设电流都是均匀地分布在导体的横截面上，求：(1)导体圆柱内(r ＜a ),(2)两导体之间(a ＜r ＜b )，（3）导体圆筒内(b ＜r ＜c )以及(4)电缆外(r ＞c )各点处磁感应强度的大小. 解： ?∑μ=?L I l B 0d (1)a r < 22 02R Ir r B μπ= 2 02R Ir B πμ= (2) b r a << I r B 02μπ= 第七章 静电场中的导体和电介质 一、选择题 1. （★★）一个不带电的空腔导体球壳，内半径为R 。在腔内离球心的 距离为a 处（a 二、课后习题解答 1-1、一飞轮直径为0.2m ，质量为5.00kg ，t 边缘饶一轻绳，现用恒力拉绳子的一端，使其有静止均匀地加速，经0.50s 转速达10转/s 。假定飞轮可看作实心圆柱体。求； 飞轮的角加速度及在这段时间转过的转数 拉力及拉力所做的功 从拉动后t=10s 时飞轮的角速度及边缘上一点的速度和切向加速度及发向速度。 解： , /1058.1, /6.12,/126,/1026.1)3(3.492121212523 22 02s m r a s m r a s m r v s t J J J J A t n t t z z z ?======?====-= ωβωβωωωωτ 1-2、有一根长为l 、质量为m 的匀质细杆，两端各牢固的连接一个质量为m 的小球，整个系统可绕一过O 点并垂直于杆的水平轴无摩察的转动，如图。当系统转到水平位置时，求： 系统所受的和力矩 系统的转动惯量 系统的角加速度 解： （1）设垂直纸面向里为z 轴的正方向（即力矩的正方向），合力矩为两小球及杆的重力矩之和。 m gl M M M M lm g r g dr rg rgdm M l m lm g M lm g M F r M z z z z l l l l z z z z 4 3 4 124 3 ,4190,4/34/24 /34/0=+'+'=∴===== ='-='=?=--??杆右左杆右左杆所受重力矩：其中两小球所受重力矩：ρρρθ 2 24/34 /34 /34 /24/34 /22248 3748 7 3 1)4 1(,)43()2(m l J J J J m l r dr r dm r J l m J l m J z z z z l l l l l l z z z =+'+'=∴= ===='='---? ? 杆右左杆右左杆的转动惯量：两小球的转动惯量：转动惯量之和，小球的转动惯量和杆的系统的转动惯量等于两λ λ （3）由转动定理 l g J M J M z z z z 3736== ?=ββ 1-3、有一质量为m 1、 m 2（m 1>m 2）两物体分别悬挂在两个半径不同的组 合轮上，如图。求物体的加速度及绳的张力，大，小两轮间无相对运动， 且半径分别为R 、r ，转动惯量分别为J 1、J 2，。轮和轴间无摩擦。 解：设垂直于纸面向里为力矩 的正方向，又大小轮之间无相对运动， 则它们具有共同的角加速度β，由转动定理得： N m r F m r J rF M F r M n t s rad t t z z z 4.312 1 2 190,25.2221/6.125)1(20== ∴===?=?===?= == ?=ββ βθπθβθω ββω ）（ 转 第三章 刚体定轴转动 一、选择题 1. 两个匀质圆盘A 和B 相对于过盘心且垂直于盘面的轴的转动惯量分别为A J 和B J ，若B A J J >，但两圆盘的质量与厚度相同，如两盘的密度各为A ρ和B ρ，则 （A ）A B ρρ> （B ）B A ρρ> （C ）A B ρρ= （D ）不能确定A ρ和B ρ哪个大 答案：A 分析：22m m R R h h ρππρ=→=，221122m J mR h πρ==，故转动惯量小的密度大。 2. 有两个半径相同、质量相等的细圆环。1环的质量分布均匀，2环的质量分布不均匀。它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为1J 和2J ，则 （A ）12J J > （B ）12J J < （C ）12J J = （D ）不能确定1J 和2J 哪个大 答案：C 分析：22J R dm mR ==? ，与密度无关，故C 选项正确。 3. 一圆盘绕过盘心且与盘面垂直的光滑固定轴O 以角速度1ω按图1 所示方向转动。将两个大小相等、方向相反的力F 沿盘面同时作用到 圆盘上，则圆盘的角速度变为2ω，则 （A ）12ωω> （B ）12ωω= （C ）12ωω< （D ）不能确定如何变化 答案：C 分析：左边的力对应的力臂大，故产生的（顺时针）力矩大于右边的力所产生的力矩，即合外力距（及其所产生的角加速度）为顺时针方向，故圆盘加速，角速度变大。 4. 均匀细棒OA 的质量为M ，长为L ，可绕通过其一端O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动，如图2所示。今使棒从水平位置由静止开始自由下落，在棒摆动到竖直位置的过程中，下述 说法哪一种是正确的？ （A ）合外力矩从大到小，角速度从小到大，角加速度从大到小 （B ）合外力矩从大到小，角速度从小到大，角加速度从小到大 （C ）合外力矩从大到小，角速度从大到小，角加速度从大到小 （D ）合外力矩从大到小，角速度从大到小，角加速度从小到大 答案：A 分析：（定性）由转动定律M I β=可知，角加速度与力矩成正比，故B 、D 错误；由机械 练习一 （第一章 质点运动学） 一、1.（0586）（D ）2.（0587）（C ）3.（0015）（D ）4.（0519）（B ） 5.（0602）（D ） 二、1.（0002）A ｔ= 1.19 s ｔ= 0.67 s 2.（0008）8 m 10 m 3.（0255）()[]t t A t ωβωωωββsin 2cos e 22 +--，() ωπ/122 1 +n ， （n = 0, 1, 2,…） 4.（0588） 30/3Ct +v 4 00112 x t Ct ++v 5.（0590） 5m/s 17m/s 三、 1.（0004）解：设质点在x 处的速度为v ， 2d d d 26 d d d x a x t x t = =?=+v v ()20 d 26d x x x =+??v v v () 2 21 3 x x +=v 2.（0265）解：（1） /0.5 m/s x t ??==-v （2） 2 =/96dx dt t t =- v （3） 2=6 m /s -v |(1.5)(1)||(2)(1.5)| 2.25 m S x x x x =-+-= 3.（0266）解：（1） j t r i t r j y i x r s i n c o s ωω+=+= （2） d s i n c o s d r r t i r t j t ωωωω==-+ v 22 d cos sin d a r t i r t j t ωωωω==-- v （3） ()r j t r i t r a s i n c o s 22 ωωωω-=+-= 这说明 a 与 r 方向相反，即a 指向圆心. 4. 解：根据题意t=0，v=0 --------==?+?∴=?+?=====?+?=+?+?? ??? ??由于及初始件v t t r t t r dv adt m s i m s j dt v m s ti m s tj dr v t r m i dt dr vdt m s ti m s tj dt r m m s t m s t j 0 220 220220 2222[(6)(4)] (6)(4)0,(10)[(6)(4)][10(3)][(2)] 质点运动方程的分量式： --=+?=?x m m s t y m s t 222 2 10(3)(2) 消去参数t ，得到运动轨迹方程 =-y x 3220 练习二（第一章 质点运动学） 一、1.（0604）（C ） 2.（5382）（D ） 3.（5627）（B ） 4.（0001）（D ） 5.（5002）（A ） 二、1.（0009） 0bt +v 2.（0262） －c （b －ct ）2/R 3.（0509） 33 1 ct 2ct c 2t 4/R 4.（0596） 4.8 m/s 2 3.15rad 5.（0599） 2 200cos /g θv 三、 1. （0021） 解： 记水、风、船和地球分别为w ，f ，s 和e ，则水地、风船、风地 o o大学物理同步训练(第2版)
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