大学物理计算题_08[1]

一、选择题1．1003：下列几个说法中哪一个是正确的？(A) 电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向 (B) 在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同(C) 场强可由q F E / =定出，其中q 为试验电荷，q 可正、可负，F 为试验电荷所受的电场力(D) 以上说法都不正确 ［ ］2．1405：设有一“无限大”均匀带正电荷的平面。

取x 轴垂直带电平面，坐标原点在带电平面上，则其周围空间各点的电场强度E 随距离平面的位置坐标x 变化的关系曲线为(规定场强方向沿x 轴正向为正、反之为负)：［ B ］3．1551：关于电场强度定义式0/q F E=，下列说法中哪个是正确的？(A) 场强E 的大小与试探电荷q 0的大小成反比(B) 对场中某点，试探电荷受力F与q 0的比值不因q 0而变(C) 试探电荷受力F 的方向就是场强E的方向(D) 若场中某点不放试探电荷q 0，则F ＝0，从而E＝0［ ］4．1558：下面列出的真空中静电场的场强公式，其中哪个是正确的？ ［ D ］(A)点电荷q 的电场：204r qE επ=(r 为点电荷到场点的距离)(B)“无限长”均匀带电直线(电荷线密度λ)的电场：r r E 302ελπ=(r点的垂直于直线的矢量)(C)“无限大”均匀带电平面(电荷面密度σ)的电场：02εσ=E(D) 半径为R 的均匀带电球面(电荷面密度σ)外的电场：r r R E 302εσ=(r 为球心到场点的矢量)5．1035：有一边长为a 的正方形平面，在其中垂线上距中心O 点a /2处，有一电荷为q 的正点电荷，如图所示，则通过该平面的电场强度通量为(A) 03εq (B) 04επq (C) 03επq (D) 06εq［ D ］6．1056：点电荷Q 被曲面S 所包围，从无穷远处引入另一点电荷q (A)(C)( D (B) q1035图 q图所示，则引入前后：(A) 曲面S 的电场强度通量不变，曲面上各点场强不变 (B) 曲面S 的电场强度通量变化，曲面上各点场强不变 (C) 曲面S 的电场强度通量变化，曲面上各点场强变化(D) 曲面S 的电场强度通量不变，曲面上各点场强变化 ［ ］7．1255：图示为一具有球对称性分布的静电场的E ～r 关系曲线。

2008级大学物理（I ）期末试卷A 卷答案及评分标准考试日期：2009年7月6日+一、选择题(每题3分)B ，B ，A ，B ，E ，D ，E ，C ，B ，B二、填空题(每题3分)11. 212. `21C B A B m m m gm ++ 13.()1225p p V - 14.⎰∞p f v v v d )( 15. 25%16. 017. 5 J18. 3.019. 13.920. 3三、计算题(每题10分)21．解：(1) 设摆球与细杆碰撞时速度为v 0，碰后细杆角速度为ω，系统角动量守恒得：J ω = m v 0l 2分由于是弹性碰撞，所以单摆的动能变为细杆的转动动能2202121ωJ m =v 2分 代入J ＝231Ml ，由上述两式可得 M ＝3m 2分(2) 由机械能守恒式mgl m =2021v 及 ()θωc o s 121212-=M g l J 2分 并利用(1) 中所求得的关系可得 31a r c c o s =θ 2分22．解：设c 状态的体积为V 2，则由于a ，c 两状态的温度相同，p 1V 1= p 1V 2 /4故 V 2 = 4 V 1 2分 循环过程 ΔE = 0 , Q =A ． 而在a →b 等体过程中功 A 1= 0．在b →c 等压过程中功A 2 =p 1(V 2－V 1) /4 = p 1(4V 1－V 1)/4=3 p 1V 1/4 2分在c →a 等温过程中功A 3 =p 1 V 1 ln (V 2/V 1) = -p 1V 1ln 4 2分 ∴ A =A 1 +A 2 +A 3 =[(3/4)－ln4] p 1V 1 2分Q =A=[(3/4)－ln4] p 1V 1 2分23．解：入射波在x = 0处引起的振动方程为 t A y ωc o s 10=，由于反射端为固定端,∴反射波在 x = 0处的振动方程为)cos(20π+=t A y ω 或 )c o s (20π-=t A y ω 2分 ∴反射波为 )2cos(2λωxt A y π-π+=或 )2cos(2λωx t A y π-π-= 4分驻波表达式为 21y y y += 2分 )2cos(λωxt A π+=)2cos(λωx t A π-π-+ )21cos()212cos(2π+π-π=t xA ωλ 2 或 )21cos()212cos(2π-π+π=t x A y ωλ24．解：第四条明条纹满足以下两式：λλθ42124=+x ，即()θλ4/74=x 2分 λλθ42124=+''x ，即()θλ'='4/74x 1分 第4级明条纹的位移值为∆x =()()θθθθλ''-=-'4/744x x 2分 (也可以直接用条纹间距的公式算，考虑到第四明纹离棱边的距离等于3.5 个明纹间距．)25．解：(1) 由光栅衍射主极大公式()sin a b k θλ+= 1分得()1330sin λ=+b a cm 1036.330sin 341-⨯==+ λb a 2分 (2) ()2430sin λ=+ b a()4204/30sin 2=+= b a λnm 2分。

大学物理试题及答案一、单项选择题（每题3分，共30分）1. 光年是天文学中用来表示距离的单位，它表示的是（）。

A. 时间单位B. 光在一年内传播的距离C. 光在真空中一年内传播的距离D. 光在一年内传播的距离，但与介质有关答案：C2. 根据相对论，当物体的速度接近光速时，其质量会（）。

A. 保持不变B. 增加C. 减少D. 先增加后减少答案：B3. 在理想气体状态方程 PV=nRT 中，P、V、n、R、T 分别代表（）。

A. 压强、体积、摩尔数、气体常数、温度B. 功率、速度、质量、加速度、时间C. 动量、位置、质量、力、时间D. 电流、电压、电荷、电阻、电势答案：A4. 根据麦克斯韦方程组，电场和磁场的关系是（）。

A. 电场是磁场的源头B. 磁场是电场的源头C. 电场和磁场相互独立D. 电场和磁场相互产生答案：D5. 以下哪种现象不属于量子力学范畴（）。

A. 光电效应B. 原子光谱C. 布朗运动D. 超导现象答案：C6. 根据热力学第一定律，系统内能的变化等于系统吸收的热量与对外做的功之差，即（）。

A. ΔU = Q - WB. ΔU = Q + WC. ΔU = W - QD. ΔU = Q/W答案：A7. 以下哪种波是横波（）。

B. 电磁波C. 光波D. 以上都是答案：D8. 根据牛顿第三定律，作用力和反作用力的关系是（）。

A. 方向相同，大小相等B. 方向相反，大小相等C. 方向相同，大小不等D. 方向相反，大小不等答案：B9. 在电路中，欧姆定律描述了电压、电流和电阻之间的关系，其公式为（）。

A. V = IRC. R = VID. V = RI答案：A10. 根据能量守恒定律，能量在转化和传递过程中（）。

A. 可以被创造B. 可以被消灭C. 总量保持不变D. 总量不断增加答案：C二、填空题（每题4分，共20分）11. 光在真空中的传播速度是_______m/s。

答案：3×10^812. 根据普朗克关系式，E=hv，其中E代表能量，h代表普朗克常数，v代表频率，普朗克常数的值是______。

大学物理 下 复习题 部分计算题 参考答案 答案来自网络 仅供参考1四条平行的载流无限长直导线，垂直通过一边长为a 的正方形顶点，每条导线中的电流都是I ，方向如图，求正方形中心的磁感应强度。

⎪⎭⎫⎝⎛a I πμ02解0222Iaμπ=2.如图所示的长空心柱形导体半径分别为1R 和2R ，导体内载有电流I ，设电流均匀分布在导体的横截面上。

求 （1）导体内部各点的磁感应强度。

（2）导体内壁和外壁上各点的磁感应强度。

解：导体横截面的电流密度为2221()IR R δπ=-在P 点作半径为r 的圆周，作为安培环路。

由0B dl I μ∙=∑⎰得 222201012221()2()I r R B r r R R Rμπμδπ-=-=-即 22012221()2()I r R B r R R μπ-=- 对于导体内壁，1r R =，所以 0B = 对于导体外壁，2r R =，所以 022IB R μπ=3. 如图， 一根无限长直导线，通有电流I ， 中部一段弯成圆弧形，求图中O 点磁感应强度的大小。

解：根据磁场叠加原理，O 点的磁感应强度是)A (-∞、)ABC (和)C (∞三段共同产生的。

)A (-∞段在O 点磁感应强度大小：)cos (cos x4IB 2101θθπμ-=将6021πθθ==，，a 213cosa x ==π代入 得到：)231(a 2IB 01-=πμ，方向垂直于纸面向里； )C (∞段在O 点磁感应强度大小：)cos (cos x4IB 2102θθπμ-=将πθππθ=-=216，，a 213cos a x ==π带入得到：)231(a 2I B 02-=πμ，方向垂直向里；)ABC (段在O 点磁感应强度大小：⎰=203a Idl 4B πμ，)a 32(a I 4B 203ππμ=，a6IB 03μ=，方向垂直于纸面向里。

O 点磁感应强度的大小：321B B B B ++=，)231(a I a6IB 00-+=πμμ, 方向垂直于纸面向里。

m x 100=00=v 00=x 00=v m x 100=物理复习题总编三、计算题★1、一质点沿x 轴运动，其加速度为a=4t (SI)，已知t=0时，质点位于 处，初速度。

试求其位置和时间的关系式。

★2、一质点沿x 轴运动，其加速度a 与位置坐标x 的关系为a=2+6x 2(SI)。

如果质点在原点处的速度为零，试求其在任意位置处的速度。

★ 3、已知一质点绕半径为0.2米的圆周运动，其转过的弧长随时间变化的关系式是S=2t 2+3t+1(式中t 以秒计，S 以米计)。

求：（1）前2秒内质点的平均速率；（2）质点在第2秒末的瞬时速率；（3）质点在第2秒末的切向加速度、法向加速度和总加速度的大小。

★4、质点m=2kg 的物体沿x 轴作直线运动，所受合外力F=10+6x 2(SI)。

如果在处时速度 ；试求该物体运动到x=4m 处时速度的大小。

★5、已知质点的运动方程为x=5-3t 3,y=3t 2+2t-8(SI)求：（1）任意时刻质点的位置矢量、速度和加速度；（2）质点在第二秒内的位移、平均速度和平均加速度。

★6、质量为2.0kg 的质点沿x 轴运动，其速度v=5+t2，当t=0时，质点坐标为 。

试求：（1） t=3s 时质点的加速度和加速度和所受的力（2） 质点的运动方程（3） 前2秒内，力对质点所作的功。

★7、有一个水平的弹簧振子，振幅A=2.0×10-2米，周期为0.5秒，当t=0时，（1）物体经过x=1.0×10-2米处，且向负方向运动，（2）物体过x=-1.0×10-2米处，且向正方向运动。

请分别用旋转矢量图来表示它们各自运动的初相位，同时分别写出以上两种运动情况下的振动表达式；振动速度表达式；振动加速度表达式。

★8、如果所示，以P点在平衡位置向正方向运动作计时零点，已知圆频率为ω，振幅A，简谐波以速度u向x轴的正方向传播，试求：（1）P点振动方程。

（2）波动方程。

大学物理计算题1．一质点沿半径为R 的圆周运动，运动学方程为20bt 21t v s -=，其中0v 、b 都是常数，求: (1) 在时刻t ，质点的加速度a ； (2) 在何时刻加速度的大小等于b ；(3)到加速度大小等于b 时质点沿圆周运行的圈数。

1．解：(1)由用自然坐标表示的运动学方程可得bt v d d v 0ts-==b d d a 2ts 2-==τ故有 a b b R )bt v (a 2220=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=(2)令b b R )bt v (a2220=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=解得 0bt v 0=-bv t 0=即bv t 0=时，加速度大小为b 。

(3))0(s )t (s s -=∆2bv 2b v b 21b v v 22000=⎪⎭⎫⎝⎛-=运行的圈数为Rb4v R 2sn 2ππ=∆=2、一质点运动学方程为2t x =，2)1(-=t y ，其中x ,y 以m 为单位，t 以s 为单位。

（1）质点的速度何时取极小值？（2）试求当速度大小等于s m /10时，质点的位置坐标（3）试求时刻t 质点的切向和法向加速度的大小。

解：（1）t 时刻质点的速度为 )1(22-====t dt dy V t ；dtdxV y x速度大小为 v=22yx v v +=令 ，得t=0.5，即0.5s 时速度取极小值。

（2）令得t=4，带入运动学方程，有 （3）切向加速度为总加速度为因此，法向加速度为3、一沿x 轴正方向的力作用在一质量为3.0kg 的质点上。

已知质点的运动学方程为x=3t-4t 2+t 3,这里x 以m 为单位，时间t 以s 为单位。

试求： (1)力在最初4.0s 内的功； (2)在t=1s 时，力的瞬间功率。

解 (1)由运动学方程先求出质点的速度，依题意有 V=dtdx =3-8t+3t 2质点的动能为 E k (t)= 21mv 2 =21×3.0×(3-8t-3t 2 )2 根据动能定理，力在最初4.0s 内所作的功为A=△E K= E K (4.0)- E K (0)=528Jdv=6t-8(2)a=dtF=ma=3×(6t-8)功率为P(t)=Fv=3×(6t-8) ×(3-8t-3t2 )P(1)=12W这就是t=1s时力的瞬间功率。

©西南交大物理系_2014_02《大学物理AI 》作业No.08导体 介质中的静电场班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______一、判断题：（用“T ”和“F ”表示）[ F ] 1．静电平衡时， 导体表面的电场强度为零。

解：达到静电平衡的导体，内部场强处处为0，表面场强处处垂直于表面。

[ F ] 2．负电荷沿导体表面运动时，电场力做正功。

解：达到静电平衡的导体，表面场强与表面处处垂直，所以电场力做功为0。

也可以这样理解：达到静电平衡的导体是个等势体，导体表面是个等势面，那么当电荷在导体表面运动时，电场力不做功（因为电场力做功数值上等于电势能增量的负值）。

[ F ] 3. 导体接地时，电势一定为零。

解：导体接地，意味着同大地等电势，是否为0，就要看是否选大地的电势为0了，这与电势0点的选取有关。

[ F ] 4．电介质中的电场是由极化电荷产生的。

解：电介质中的电场是总场，是自由电荷和极化电荷共同产生的。

[ T ] 5．将电介质从已断开电源的电容器极板之间拉出来时，电场力做负功。

解：拔出电介质，电容器的电容减少，而电容器已与电源断开，那么极板上的电量不变，电源不做功。

此时，电容器储能变化为：0222'2>-=∆CQ C Q W ,即电容器储能是增加的，而电场力做功等于电势能增量的负值，那么电场力应该做负功。

二、选择题:1．把A ，B 两块不带电的导体放在一带正电导体的电场中，如图所示。

设无限远处为电势零点，A 的电势为U A ，B 的电势为U B ，则 [ D ] (A) U B > U A ≠0 (B) U B > U A = 0 (C) U B ＝ U A (D) U B < U A解：电力线如图所示，电力线指向电势降低的方向，所以U B < U A 。

2．半径分别为 R 和 r 的两个金属球，相距很远。

习题八8-1 根据点电荷场强公式204rq E πε=，当被考察的场点距源点电荷很近(r→0)时，则场强E →∞，这是没有物理意义的，对此应如何理解?解: 020π4r rq Eε=仅对点电荷成立，当0→r 时，带电体不能再视为点电荷，再用上式求场强是错误的，实际带电体有一定形状大小，考虑电荷在带电体上的分布求出的场强不会是无限大．8-2 在真空中有A ，B 两平行板，相对距离为d ，板面积为S ，其带电量分别为+q 和-q ．则这两板之间有相互作用力f ，有人说f =2024dqπε,又有人说，因为f =qE ,SqE 0ε=，所以f =Sq02ε．试问这两种说法对吗?为什么?f 到底应等于多少?解: 题中的两种说法均不对．第一种说法中把两带电板视为点电荷是不对的，第二种说法把合场强SqE 0ε=看成是一个带电板在另一带电板处的场强也是不对的．正确解答应为一个板的电场为Sq E 02ε=，另一板受它的作用力SqSq qf 02022εε==，这是两板间相互作用的电场力．8-3 一个点电荷q 放在球形高斯面的中心，试问在下列情况下，穿过这高斯面的E 通量是否改变？高斯面上各点的场强E 是否改变？(1) 另放一点电荷在高斯球面外附近. (2) 另放一点电荷在高斯球面内某处.(3) 将原来的点电荷q 移离高斯面的球心，但仍在高斯面内. (4) 将原来的点电荷q 移到高斯面外.答：根据高斯定理，穿过高斯面的电通量仅取决于面内电量的代数和，而与面内电荷的分布情况及面外电荷无关，但各点的场强E 与空间所有分布电荷有关，故：(1) 电通量不变， Φ1＝q 1 / ε0，高斯面上各点的场强E 改变(2) 电通量改变，由Φ1变为Φ2＝(q 1＋q 2 ) /ε 0，高斯面上各点的场强E 也变(3) 电通量不变，仍为Φ1．但高斯面上的场强E 会变 。

(4) 电通量变为0，高斯面上的场强E 会变.8-4 以下各种说法是否正确，并说明理由.(1) 场强为零的地方，电势一定为零；电势为零的地方，场强也一定为零.(2) 在电势不变的空间内，场强一定为零.(3) 电势较高的地方，场强一定较大；场强较小的地方，电势也一定较低.(4) 场强大小相等的地方，电势相同；电势相同的地方，场强大小也一定相等.(5) 带正电的带电体，电势一定为正；带负电的带电体，电势一定为负. (6) 不带电的物体，电势一定为零；电势为零的物体，一定不带电.答：场强与电势的微分关系是, U E -∇=.场强的大小为电势沿等势面法线方向的变化率，方向为电势降落的方向。

单元一 简谐振动一、 选择题1. 对一个作简谐振动的物体，下面哪种说法是正确的？ [ C ](A) 物体处在运动正方向的端点时，速度和加速度都达到最大值； (B) 物体位于平衡位置且向负方向运动时，速度和加速度都为零； (C) 物体位于平衡位置且向正方向运动时，速度最大，加速度为零；(D) 物体处在负方向的端点时，速度最大，加速度为零。

2. 一沿X 轴作简谐振动的弹簧振子，振幅为A ，周期为T ，振动方程用余弦函数表示，如果该振子的初相为43π，则t=0时，质点的位置在： [ D ](A) 过1x A 2=处，向负方向运动； (B) 过1x A 2=处，向正方向运动；(C) 过1x A 2=-处，向负方向运动；(D) 过1x A 2=-处，向正方向运动。

3. 一质点作简谐振动，振幅为A ，在起始时刻质点的位移为/2A ，且向x 轴的正方向运动，代表此简谐振动的旋转矢量图为 [ B ](B) (C)(3)题4. 图(a)、(b)、(c)为三个不同的谐振动系统，组成各系统的各弹簧的倔强系数及重物质量如图所示，(a)、(b)、(c)三个振动系统的ω (ω为固有圆频率)值之比为： [ B ](A) 2：1：1； (B) 1：2：4； (C) 4：2：1； (D) 1：1：25. 一弹簧振子，当把它水平放置时，它可以作简谐振动，若把它竖直放置或放在固定的光滑斜面上如图，试判断下面哪种情况是正确的： [ C ](A) 竖直放置可作简谐振动，放在光滑斜面上不能作简谐振动；(B) 竖直放置不能作简谐振动，放在光滑斜面上可作简谐振动； (C) 两种情况都可作简谐振动； (D) 两种情况都不能作简谐振动。

(4)题(5)题6. 一谐振子作振幅为A 的谐振动，它的动能与势能相等时，它的相位和坐标分别为： [ C ]215(A),or ;A;(B),;3326632(C),or ;(D),;4433ππ±±π±±±π±ππ±±π±±±π±7. 一质点沿x 轴作简谐振动，振动方程为 10.04cos(2)3x t ππ=+（SI ），从t = 0时刻起，到质点位置在x = -0.02 m 处，且向x 轴正方向运动的最短时间间隔为 [ D ](A)s 81； (B) s 61； (C) s 41； (D) s 218. 图中所画的是两个简谐振动的振动曲线，这两个简谐振动叠加后合成的余弦振动的初相为[ C ](A) π23； (B) π； (C) π21 ； (D) 0二、 填空题9. 一简谐振动用余弦函数表示，振动曲线如图所示，则此简谐振动的三个特征量为： A=10cm , /6rad /s =ωπ，/3=φπ10. 用40N 的力拉一轻弹簧，可使其伸长20 cm 。

计算题 第三章2.质量为1 kg 的物体，它与水平桌面间的摩擦系数μ = 0.2 ．现对物体施以F = 10t (SI)的力，（t 表示时刻），力的方向保持一定，如图所示．如t = 0时物体静止，则t = 3 s 时 它的速度大小v 为多少? 十二5. 一质点的运动轨迹如图所示．已知质点的质量为20 g ，在A 、B 二位置处的速率都为20 m/s ，A v 与x 轴成45°角，B v垂直于y 轴，求质点由A 点到B 点这段时间内，作用在质点上外力的总冲量．八6. 质量为m 的小物体放在质量为M 的冰块的弧形斜面上，斜面下端为水平面，如图．所有接触面的摩擦力都可忽略不计．开始时m 与M 均静止,现在令m 滑下来落入下面的凹部而相对M 静止，问M 可滑多远． 有位同学这么解：m 滑下高度h ，由机械能守恒，得mgh ＝21m v 2即m 到最低位置时有水平速度v ＝gh 2，然后与M 碰撞后达到一共同速度V ，由动量守恒m v ＝(M+m )V ，可得gh mM mm M m 2+=+=v V因为忽略摩擦力所以M 将以稳定速度V 不断向前滑行． 请指出这位同学的错误，并给出正确解答. 四7. 一物体按规律x ＝ct 3 在流体媒质中作直线运动，式中c 为常量，t 为时间．设媒质对物体的阻力正比于速度的平方，阻力系数为k ，试求物体由x ＝0运动到x ＝l 时，阻力所作的功 四8.一链条总长为l ，质量为m ，放在桌面上，并使其部分下垂，下垂一段的长度为a ．设链条与桌面之间的滑动摩擦系数为 ．令链条由静止开始运动，则 (1)到链条刚离开桌面的过程中，摩擦力对链条作了多少功？ (2)链条刚离开桌面时的速率是多少？ 十二xyO BABv Aval -a12. 由mgh m W +=2v 21有人把一物体由静止开始举高h 时，物体获得速度v ，在此过程中，若人对物体作功为W ，这可以理解为“合外力对物体所作的功等于物体动能的增量与势能的增量之和”吗？为什么？ 一第四章1． 为求一半径R ＝50 cm 的飞轮对于通过其中心且与盘面垂直的固定转轴的转动惯量，在飞轮上绕以细绳，绳末端悬一质量m 1＝8 kg 的重锤．让重锤从高2 m 处由静止落下，测得下落时间t 1＝16 s ．再用另一质量m 2=4 kg 的重锤做同样测量，测得下落时间t 2＝25 s ．假定摩擦力矩是一个常量，求飞轮的转动惯量． 一3. 从牛顿运动定律出发，推导出刚体的定轴转动定律． 五4. 一轻绳绕过一定滑轮，滑轮轴光滑，滑轮的半径为R ,质量为M / 4，均匀分布在其边缘上．绳子的A 端有一质量为M 的人抓住了绳端，而在绳的另一端B 系了一质量为21M 的重物，如图．设人从静止开始相对于绳匀速向上爬时，绳与滑轮间无相对滑动，求B 端重物上升的加速度？(已知滑轮对通过滑轮中心且垂直于轮面的轴的转动惯量J ＝MR 2/ 4 ) 七5.质量分别为m 和2m 、半径分别为r 和2r 的两个均匀圆盘，同轴地粘在一起，可以绕通过盘心且垂直盘面的水平光滑固定轴转动，对转轴的转动惯量为9mr 2 / 2，大小圆盘边缘都绕有绳子，绳子下端都挂一质量为m 的重物，如图所示．求盘的角加速度的大小． 十一6. 一轴承光滑的定滑轮，质量为M ＝2.00 kg ，半径为R ＝0.100 m ，一根不能伸长的轻绳，一端固定在定滑轮上，另一端系有一质量为m ＝5.00 kg 的物体，如图所示．已知定滑轮的转动惯量为J ＝221MR ，其初角速度 ω0＝10.0 rad/s ，方向垂直纸面向里．求： 九 (1) 定滑轮的角加速度的大小和方向；(2) 定滑轮的角速度变化到ω＝0时，物体上升的高度；(3) 当物体回到原来位置时，定滑轮的角速度的大小和方向．7. 质量为M 1＝24 kg 的圆轮，可绕水平光滑固定轴转动，一轻绳缠绕于轮上，另一端通过质量为M 2＝5 kg 的圆盘形定滑轮悬有m ＝10 kg 的物体．求当重物由静止开始下降了h ＝0.5 m 时，(1) 物体的速度；(2) 绳中张力．(设绳与定滑轮间无相对滑动，圆轮、定滑轮绕通过轮心且垂直于横截面的水平光滑轴的转动惯量分别为21121R M J =，22221r M J =) 二8. 一质量均匀分布的圆盘，质量为M ，半径为R ，放在一粗糙水平面上(圆盘与水平面之间的摩擦系数为 )，圆盘可绕通过其中心O 的竖直固定光滑轴转动．开始时，圆盘静止，一质量为m 的子弹以水平速度v 0垂直于圆盘半径打入圆盘边缘并嵌在盘边上，求 三(1) 子弹击中圆盘后，盘所获得的角速度．(2) 经过多少时间后，圆盘停止转动．(圆盘绕通过O 的竖直轴的转动惯量为221MR ，忽略子弹重力造成的摩擦阻力矩)9 空心圆环可绕光滑的竖直固定轴AC 自由转动，转动惯量为J 0，环的半径为R ，初始时环的角速度为ω0．质量为m 的小球静止在环内最高处A 点，由于某种微小干扰，小球沿环向下滑动，问小球滑到与环心O 在同一高度的B 点时，环的角速度及小球相对于环的速度各为多大?(设环的内壁和小球都是光滑的，小球可视为质点，环截面半径r <<R .) 五10. 如图所示，一半径为R ，质量为m 的水平圆台，正以角速度 0绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动，转动惯量J ＝221mR ．台上原站有2人，质量各等于转台质量的一半，一人站于台边A 处，另一人站于距台中心R 21的B 处．今A处的人相对于圆台以速率v 顺着圆台转向沿圆周走动，同时B 处的人相对于圆台以速率2v 逆圆台转向沿圆周走动．求圆台这时的角速度 ． 六11. 质量为M ＝0.03 kg ，长为l ＝0.2 m 的均匀细棒，在一水平面内绕通过棒中心并与棒垂直的光滑固定轴自由转动．细棒上套有两个可沿棒滑动的小物体，每个质量都为m ＝0.02 kg ．开始时，两小物体分别被固定在棒中心的两侧且距棒中心各为r ＝0.05 m ，此系统以n 1＝15 rev/ min 的转速转动．若将小物体松开,设它们在滑动过程中受到的阻力正比于它们相对棒的速度,(已知棒对中心轴的转动惯量为Ml 2/ 12)求：4-3二(1) 当两小物体到达棒端时，系统的角速度是多少？ (2) 当两小物体飞离棒端，棒的角速度是多少？ 八12. 在半径为R 的具有光滑竖直固定中心轴的水平圆盘上，有一人静止站立在距转轴为R 21处，人的质量是圆盘质量的1/10．开始时盘载人对地以角速度 0匀速转动，现在此人垂直圆盘半径相对于盘以速率v 沿与盘转动相反方向作圆周运动，如图所示． 已知圆盘对中心轴的转动惯量为221MR ．求： 十 (1) 圆盘对地的角速度．(2) 欲使圆盘对地静止，人应沿着R 21圆周对圆盘的速度v 的大小及方向？第五章1.图示闭合面包围了两个等量异号点电荷±q ．下列说法是否正确？如有错误请改正．(1) 高斯定理∑⎰⋅=0/d εq S E S成立． (2) 因闭合面内包围净电荷∑q i ＝0，得到0d =⎰⋅S E S故闭合面上场强E 处处为零． (3) 通过闭合面上任一面元的电场强度通量等于零． 十二4. 有两块“无限大”带电导体平板平行放置．试证明：静电平衡时 1．相向两面的电荷面密度总是大小相等、符号相反的； 2．相背两面的电荷面密度总是大小相等、符号相同的． 六5. 有一带电球壳，内、外半径分别为a 和b ，电荷体密度ρ = A / r ，在球心处有一点电荷Q ，证明当A = Q / ( 2πa 2 )时，球壳区域内的场强E的大小与r 无关． 三6.一均匀带电球面和一均匀带电球体．如果它们的半径相同且总电荷相等．问哪一种情况的电场能量大？ 为什么？ 十一7. 一均匀电场，场强大小为E ＝5³104N/C ，方向竖直朝上，把一电荷为q ＝ 2.5³10-8C的点电荷，置于此电场中的a 点，如图所示．求此点电荷在下列过程中电场力作的功．(1) 沿半圆路径Ⅰ移到右方同高度的b 点，ab ＝45 cm ；(2) 沿直线路径Ⅱ向下移到c 点，ac ＝80 cm ；(3) 沿曲线路径Ⅲ朝右斜上方向移到d 点，ad＝260cm(与水平方向成45°角)． 八8. 如图所示，两个点电荷＋q 和－3q ，相距为d . 试求：(1) 在它们的连线上电场强度0=E的点与电荷为＋q 的点电荷相距多远？(2) 若选无穷远处电势为零，两点电荷之间电势U =0的点与电荷为＋q 的点电荷相距多远？ 九9. 一电容器由两个很长的同轴薄圆筒组成，内、外圆筒半径分别为R 1 = 2 cm ，R 2 = 5 cm ，其间充满相对介电常量为εr 的各向同性、均匀电介质．电容器接在电压U = 32 V 的电源上，(如图所示)，试求距离轴线R = 3.5 cm 处的A 点的电场强度和A 点与外筒间的电势差． 三10. 图示两个半径均为R 的非导体球壳，表面上均匀带电，电荷分别为＋Q 和－Q ，两球心相距为d (d>>2R )．求两球心间的电势差． 三11. 电荷以相同的面密度σ 分布在半径为r 1＝10 cm 和r 2＝20 cm 的两个同心球面上．设无限远处电势为零，球心处的电势为U 0＝300 V ． (1) 求电荷面密度σ．(2) 若要使球心处的电势也为零，外球面上应放掉多少电荷？ 五 ［ε0＝8.85³10-12 C 2 /(N ²m 2)］+Q Ⅱ da12. 电荷q 均匀分布在长为2l 的细杆上，求杆的中垂线上与杆中心距离为a 的P 点的电势(设无穷远处为电势零点)． 六15.在盖革计数器中有一直径为2.00 cm 的金属圆筒，在圆筒轴线上有一条直径为0.134 mm 的导线．如果在导线与圆筒之间加上850 V 的电压，试分别求: (1) 导线表面处 (2) 金属圆筒内表面处的电场强度的大小．十16. 一圆柱形电容器，外柱的直径为4 cm ，内柱的直径可以适当选择，若其间充满各向同性的均匀电介质，该介质的击穿电场强度的大小为E 0= 200 KV/cm ．试求该电容器可能承受的最高电压． (自然对数的底e = 2.7183) 七17 如图所示，三个“无限长”的同轴导体圆柱面A 、B 和C ，半径分别为R a 、R b 、R c ．圆柱面B 上带电荷，A 和C 都接地．求Ｂ的内表面上电荷线密度λ1和外表面上电荷线密度λ2之比值λ1/ λ2． 一18. 一电偶极子的电矩为p，放在场强为E的匀强电场中，p与E之间夹角为θ，如图所示．若将此偶极子绕通过其中心垂直于p、E平面的轴转180°，外力需作功多少？ 九第六章1. 将一平行板电容器充电后切断电源，用相对介电常量为εr 的各向同性均匀电介质充满其内．下列有关说法是否正确？如有错误请改正． 九 (1) 极板上的电荷保持不变 ． (2) 介质中的场强是原来的1 / εr 倍 ．(3) 介质中的电场能量是原来的1 / εr 2倍．θpE第七章3. 一无限长圆柱形铜导体(磁导率μ0)，半径为R ，通有均匀分布的电流I ．今取一矩形平面S (长为1 m ，宽为2 R )，位置如右图中画斜线部分所示，求通过该矩形平面的磁通量． 四4.一根半径为R 的长直导线载有电流I ，作一宽为R 、长为l 的假想平面S ，如图所示。

第八章 恒定磁场一、选择题1. （★）如图1所示，载流的圆形线圈（半径a 1）与正方形线圈（边长a 2）通有相同电流I 。

若两个线圈的中心O 1、O 2处的磁感应强度大小相同，则半径a 1与边长a 2之比a 1:a 2为（A ）1:1 （B ）√2π:1 （C ）√2π:4 （D ）√2π:8答案：D分析：【知识点】载流线段和载流圆弧产生的磁感应强度如下图所示载流线段的磁感应强度为B =μ0I 4πr(cosθ1+cosθ2) 式中r 为场点到载流线段的垂直距离，θ1和θ2为场点到载流线段两端的连线与载流导线的夹角（当载流线段一端在无穷远处时，连线与载流线段夹角为0）。

在载流线段上或其延长线上，磁感应强度为零。

载流圆弧在圆心处产生的磁感应强度为B =μ0I 4πRθ 式中R 为圆弧的半径，θ为圆弧对圆心的张角。

磁感应强度的方向由右手螺旋法则确定，或者“沿着电流方向走，右边的磁感应强度向里，左边的向外”。

因此圆形线圈中心的磁感应强度为B 1=μ0I ∙2π4πa 1⁄=μ0I 2a 1⁄；正方形线圈中心的磁感应强度为B 2=4∙μ0I 4π(a 2/2)⁄∙(cos45o +cos45o )=2√2μ0I πa 2⁄；已知B 1=B 2，即μ0I 2a 1⁄=2√2μ0I πa 2⁄→a 1:a 2=√2π:8。

故D 选项正确。

2. 一弯成直角的载流导线在同一平面内，形状如图2所示，O 到两边无限长导线的距离均为a ，则O 点磁感应强度的大小为（A ）0 （B ）(1+√22)μ0I 2πa （C ）μ0I 2πa （D ）√2μ0I 4πa答案：B分析：有选择题1的知识点可知O 点的磁感应强度为B =2∙μ0I 4πa (cos0o +cos45o )=(1+√22)μ0I 2πa即B 选项正确。

3. 在磁感应强度为B 的均匀磁场中，沿半径为R 的圆周作一如图3所示的任意曲面S ，则通过曲面S 的磁通量为（已知圆面的法线n 与B 成α角）（A ）πr 2B （B ）πr 2Bcosα （C ）−πr 2Bsinα（D ）−πr 2Bcosα答案：D分析：如图，圆面S′和曲面S 构成一个闭合的曲面S′+S ，由磁场的高斯定理可得0=∯B ∙dS S+S′=∬B ∙dS S +∬B ∙dS S′，因此穿过曲面S 的磁通量为∬B ∙dS S =−∬B ∙dS S ′=−B ∙(πr 2n )=−πr 2Bcosα即D 选项正确。

《大学物理学》电磁感应部分自主学习材料一、选择题：1．图示为导线AB 在均匀磁场中作下列四种运动，（1）垂直于磁场作平动；（2）绕固定端A 作垂直于磁场转动；（3）绕其中心点O 作垂直于磁场转动；（4）绕通过中心点O 的水平轴作平行于磁场的转动。

关于导线AB 的两端产生的感应电动势哪个结论是错误的？（ ）（A ）（1）有感应电动势，A 端为高电势；（B ）（2）有感应电动势，B 端为高电势；（C ）（3）无感应电动势；（D ）（4）无感应电动势。

【提示：（3）虽切割磁感线，但A 、B 两端电势相等；（4）不切割磁感线，（1）和（2）切割磁感线，由右手定则，A 端为高电势】8-1．如图所示，一根无限长直导线载有电流I ，一个矩形线圈位于导体平面沿垂直于载流导线方向以恒定速率运动，则：（ ）（A ）线圈中无感应电流；（B ）线圈中感应电流为顺时针方向；（C ）线圈中感应电流为逆时针方向；（D ）线圈中感应电流方向无法确定。

【提示：载流无限长直导线在其附近产生的磁场是非均匀的：02I B rμπ=，知矩形线圈内磁通量发生减小的变化，由右手定则，感应电流为顺时针方向】8-2．尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中，通以相同变化率的磁通量，则环中：（ ）（A ）感应电动势不同, 感应电流不同；（B ） 感应电动势相同，感应电流相同；（C ）感应电动势不同, 感应电流相同；（D ）感应电动势相同，感应电流不同。

【提示：铁环与铜环的电阻不同，所以感应电流不同】4．一“探测线圈”由50匝导线组成，截面积24S cm =，电阻R =25Ω，放在均匀磁场中且线圈平面与磁场方向垂直，若把探测线圈迅速翻转︒90，测得通过线圈的电荷量为C 1045-⨯=∆q ，则此均匀磁场磁感应强度B 的大小为： （ ）（A ）0.01T ； （B ）0.05T ； （C ）0.1T ； （D ）0.5T 。

【提示：由d d t εΦ=-、N BS Φ=及d q I d t R ε==知N BS q R∆=，∴0.05B T =】 8--3．如图所示，在圆柱形空间有一磁感强度为B 的均匀磁场， B 的大小以速率d B d t 变化，在磁场中有A 、B 两点，其间可放 置一直导线和一弯曲的导线，则有下列哪些情况：（ ）A（1） （2） （3） （4）I（A ）电动势只在直导线中产生；（B ）电动势只在弯曲的导线中产生；（C ）电动势在直导线和弯曲的导线中都产生，且两者大小相等；（D ）直导线中的电动势小于弯曲导线中的电动势。

电磁感应一、选择题：（注意：题目中可能有一个或几个正确答案） 1．一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流（感应电流），则涡流将： (A)加速铜板中磁场的增加 (B)减缓铜板中磁场的增加(C)对磁场不起作用 (D)使铜板中磁场反向[ B ] 解：根据愣次定律，感应电流的磁场总是力图阻碍原磁场的变化。

故选B2．一无限长直导体薄板宽度为l ，板面与Z 轴垂直，板的长度方向沿Y 轴，板的两侧与一个伏特计相接，如图。

整个系统放在磁感应强度为B的均匀磁场中，B的方向沿Z 轴正方向，如果伏特计与导体平板均以速度v向Y 轴正方向移动，则伏特计指示的电压值为(A) 0 (B)vBl 21(C) vBl (D) vBl 2[ A ]解：在伏特计与导体平板运动过程中，dc ab εε=，整个回路0=∑ε，0=i ，所以伏特计指示0=V 。

故选A3．两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I ，I 以tI d d 的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内（如图），则：(A)线圈中无感应电流。

(B)线圈中感应电流为顺时针方向。

(C)线圈中感应电流为逆时针方向。

(D)线圈中感应电流方向不确定。

[ B ]解：0d d >tI ，在回路产生的垂直于纸面向外的磁场⊗增强，根据愣次定律，回路中产生的电流为顺时针，用以反抗原来磁通量的变化。

故选B4．在一通有电流I 的无限长直导线所在平面内，有一半经为r ，电阻为R 的导线环，环中心距直导线为a ，如图所示，且r a >>。

当直导线的电流被切断后，沿着导线环流过的电量约为：(A))11(220ra aRIr+-πμ (B)ar a RIr+ln20πμI(C)aRIr220μ (D)rRIa220μ[ C ]解：直导线切断电流的过程中，在导线环中有感应电动势大小：td d Φ=ε感应电流为：tR Ri d d 1Φ==ε则沿导线环流过的电量为 ∆Φ=⋅Φ==⎰⎰Rt tR t i q 1d d d 1daRIrRr aIRS B 212120200μππμ=⋅⋅=⋅∆≈ 故选C5．如图所示，直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中，磁场B平行于ab 边，bc 的边长为l 。

大学物理自测练习计算题
1．（10分）飞机降落时的着地速度大小090v
km h =，方向与地面平行，飞机与地面间的摩擦系数0.10μ=，迎面空气阻力为2x C v ，升力为2y C v ，（v 是飞机在跑道
上的滑行速度，x C 和y
C 均为常数）。

已知飞机的升阻比5y x K C C ==，求飞机从着地到停止这段时间所滑行的距离。

（设飞机刚着地时对地面无压力）
2．（10分）两个大小不同、具有水平光滑轴的定滑轮，顶点在同一水平线上。

小滑轮的质量为m ，半径为r ，对轴的转动惯量212J mr =。

大滑轮的质量
'2m m =，半径为'2r r =，对轴的转动惯量
2
1'''2J m r =。

一根不可伸长的轻质细绳跨过这两个定滑轮，绳的两端分别挂着物体A 和B 。

A 的质量为m ，B 的质量
为'2m m =。

这一系统由静止开始转动。

已知 6.0m kg =，5.0r cm =。

求两滑轮的角加速度和它们之间绳中的张力。

第八章课后习题解答一、选择题8-1如图8-1所示，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B ，且它们的压强相等，即=A B p p 。

则在状态A 和状态B 之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然[ ](A) 对外作正功 (B) 内能增加 (C) 从外界吸热 (D) 向外界放热分析：由p V -图可知，A A B B p V p V =，即知A B T T <，则对一定量理想气体必有B A E E >，即气体由状态A 变化到状态B ，内能必增加。

而作功、热传递均是过程量，与具体的热力学过程相关，所以（A ）、（C ）、（D ）不是必然结果，只有（B ）正确。

8-2 两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛有氦气（均视为刚性分子理想气体）。

开始时它们的压强和温度都相同。

现将3 J 热量传给氦气，使之升高到一定的温度。

若使氢气也升高同样的温度，则应向氢气传递热量为[ ](A) 6 J (B) 3 J (C) 5 J (D) 10 J分析：由热力学第一定律Q E W =∆+知在等体过程中Q E =∆。

故可知欲使氢气和氦气升高相同的温度，由理想气体的内能公式2m i E R T M '∆=∆，知需传递的热量之比22222:():():5:3HHe H He H He H He H Hem m Q Q i i i i M M ''===。

故正确的是（C ）。

8-3 一定量理想气体分别经过等压、等温和绝热过程从体积1V 膨胀到体积2V ，如图8-3所示，则下述正确的是[ ]习题8-1图(A) A C →吸热最多，内能增加(B) A D →内能增加，作功最少(C) A B →吸热最多，内能不变(D) A C →对外作功，内能不变分析：根据p V -图可知图中A B →为等压过程，A C →为等温过程，A D →为绝热过程。

又由理想气体的物态方程pV vRT =可知，p V -图上的pV 积越大，则该点温度越高，因此图中D A B C T T T T <==，又因对于一定量的气体而言其内能公式2i E vRT =，由此知0AB E ∆>，0AC E ∆=，0AD E ∆<。

单元十一 光的量子效应及光子理论一、选择题1.金属的光电效应的红限依赖于 [C](A)入射光的频率 (B)入射光的强度 (C)金属的逸出功 (D)入射光的频率和金属的逸出功 2. 已知某单色光照射到一金属表面产生了光电效应，若此金属的逸出电势是0U （使电子从金属逸出需做功0eU ），则此单色光的波长λ必须满足[A] (A) 0hc eU λ≤(B) 0hceU λ≥ (C) 0eU hc λ≤ (D) 0eU hcλ≥ 3. 在均匀磁场B 内放置一簿板的金属片，其红限波长为λ0。

今用单色光照射，发现有电子放出，放出的电子(质量为m ，电量的绝对值为e )在垂直于磁场的平面内作半径为R 的圆周运动，那么此照射光光子的能量是 [B](A) 0λhc(B) 0λhcm eRB 2)(2+ (C) 0λhc meRB + (D) 0λhceRB 2+4. 用强度为I ，波长为λ的X 射线分别照射锂(3z =)和铁(26z =)，若在同一散射角下测得康普顿散射的X 射线波长分别为λL 1和Fe λ，),(Fe 1L λλλ>它们对应的强度分别为I I Li Fe 和，则 [C](A)1L Fe λλ>，Li Fe I I < (B)1L Fe λλ=，Li Fe I I = (C)1L Fe λλ=，Li Fe I I > (D)1L Fe λλ<，Li Fe I I >5. 用频率为ν的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为x E ；若改用频率为2ν的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为［D ］ (A) 2x E (B) 2x h E - (C) x h E - (D) x h E +6. 相应于黑体辐射的最大单色辐出度的波长叫做峰值波长m λ，随着温度T 的增高，m λ将向短波方向移动，这一结果称为维恩位移定律。

若32.89710b mk -=⨯，则两者的关系经实验确定为 [A](A)b T m =λ (B) bT m =λ (C) 4bT m =λ (D) m b T λ=二、填空题7. 当波长为300nm 光照射在某金属表面时，光电子的能量范围从0到.J 100.419-⨯在作上述光电效应实验时遏止电压为V 5.2U a =,此金属的红限频率Hz 104140⨯=ν。