普通物理试题及答案2

《 大学物理学 》课程试题一、选择题（单选题，每小题3分，共30分）1．一运动质点在某瞬时位于矢径()y x r ,的端点处, 其速度大小为［ ］。

(A) t r d d (B) t rd d(C) t rd d (D)22d d d d ⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛t y t x 2、对于质点组，内力可以改变的物理量是［ ］。

(A)总动量 (B)总角动量 (C)总动能 (D) 总质量3、某人站在有光滑转轴的转动平台上，双臂水平地举着两个哑铃。

在他将两个哑铃水平收缩到胸前的过程中，人和哑铃组成的系统的机械能和角动量的变化情况是［ ］。

(A) 机械能不守恒，角动量也不守恒 (B)机械能守恒，角动量不守恒 (C)机械能守恒，角动量也守恒 (D) 机械能不守恒，角动量守恒 4、半径为R 的均匀带电球面的静电场中，各点的电场强度的大小E 与距球心的距离r 的关系曲线为［ ］。

E Or(C)E ∝1/r 2RE O r(A)E ∝1/r 2 EO r(B)E ∝1/r 2REOr(D)E ∝1/r 2 E ∝1/r5、如图1-1所示，AB 和CD 为两段均匀带正电的同心圆弧，圆心角都是θ，且电荷的线密度相等。

设AB 和CD 在O 点产生的电势分别为V 1和V 2，则正确的是[ ]。

（A ）V 1=V 2 （B ）V 1>V 2 （C ）V 1<V 2 （D ）V 1≠V 2+λ +λθ6、如图1-2所示，直线MN 长为2L ，弧OCD 是以N 点为中心、L 为半径的半圆弧，N 点处有正电荷+q ，M 点处有负电荷-q ，今将一试验电荷+q 0从O 点出发沿路径OCDP 移到无穷远处，设无穷远处为电势零点，则电场力作功W 为[ ]。

（A ）W<0,且为有限常量 （B ）W=0 （C ）W>0,且为有限常量 （D ）W=∞ 7、如图1-3所示，无限长载流直导线与正方形载流线圈在同一平面内，若直导线固定不动，则载流正方形线圈将[ ]。

（A ）向着直导线平移 （B ）转动 （C ）离开直导线平移（D ）静止不动8、磁场中的安培环路定理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 9、关于位移电流，有下面四种说法，正确的是[ ]。

（A ）位移电流的实质是变化的电场；（B ）位移电流和传导电流一样是定向运动的电荷； （C ）位移电流的热效应服从焦耳—楞兹定律； （D ）位移电流的磁效应不服从安培环路定律。

10、若从一惯性系中测得宇宙飞船的长度为其固有长度的0.6倍，用C 表示光在真空中的速度，则宇宙飞船相对于此惯性系的速度为[ ]。

(A)0.4C (B) 0.6C (C)0.8C (D)0.9C二、填空题（每小题2分，共20分）1、有一个球体在某液体中坚直下落，球体的初速度为j v 100=，加速度为j v a 0.1-=，式中为（SI ）单位，则球体的速率随时间t 的变化关系为 。

2、一物体受到力i )t 35(F+=（SI ）的作用，作用的时间为10s ，则该物体受到的冲量大小为 。

3、一个刚体绕某定轴转动的运动学方程为342t +=θ (SI)，若刚体上一质元P 距转轴的距离是0.10m 。

则在2s 时质元P 所具有的切向加速度为 。

4、地球表面附近的电场强度约为100N/C ，方向垂直地面向下，假设地球上的电荷都均匀分布在地表面上，则地球表面的电荷面密度为 。

（真空介电常数为8.85×10-12C 2.N -1.m -2）5、在电场中放入电介质后，电介质中电场强度的分布既和 电荷 ，又和 电荷有关。

6、点电荷+q 和-q 的静电场中，作出如图2-1的二个球形闭合面S 1和S 2、通过S 1的电场通量φ1= ，通过S 2的电场通量φ2= 。

7、如上图2-2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 。

8、在真空中，若一均匀电场中的电场能量密度与均匀磁场中的磁场能量密度相等，则该电场的电场强度E 与该磁场的磁感应强度B 的关系为 。

9、真空中有一电流元l Id ，在由它起始的矢径r 的端点处的磁感应强度的数学表达式（毕——萨定律的矢量表达式）为 。

10、狭义相对论的两个基本原理是_________ _ ___和____________________ 。

三、计算题（每小题10分，共50分）1、一人从h 米深的井中提水，起始桶中装有m 千克的水，由于水桶漏水，每升高1.0米要漏去α千克的水。

水桶被匀速地从井中提到井口，求人所作的功。

图2-1 图2-2图3-12、如图3-1所示，质量为m 1的实心圆柱体A ，其半径为r ，可以绕其固定水平轴转动，阻力忽略不计，一条轻的柔绳绕在圆柱体上，其另一端系一个质量为m 2=m 1/2的物体B ，已知定滑轮的转动惯量为J ＝2121r m 。

试求物体B 下落的加速度。

3、如图3-2所示，无限长的同轴金属圆筒构成柱形电容器，内筒与外筒半径分别为R 1与R 2，两圆筒间充以电容率为ε的电介质。

求沿轴向单位长度的电容。

图3-2xy OθiR4、如图3-3所示，金属棒MN 以匀速率v ，平行于一长直导线移动，此导线通有电流I 。

求此棒中的感应电动势，并判断棒的哪一端电势较高。

5、如图3-4所示，有一沿轴向通有电流的无限长半圆筒形薄金属片，垂直电流方向单位长度上的电流分布为θsin k i =,k 为常量。

求其轴线OO ’上的磁感强度。

I图3-3《 大学物理学 》课程试题答案及评分标一、选择题（每小题3分，共30分）1D ；2C ；3D ；4A ；5A ；6B ；7A ；8B(A)；9A ；10C 二、填空题（每小题2分，共20分） 1、tev v 100-=；2、200N.s ；3、4.8m.s -2；4、2101085.8--⋅⨯m C ；5、自由、极化；6、εq，0；7、R I RIπμμ2200-、垂直纸面向里；8、00εμBE =；9、304r r l Id⨯πμ；10、相对性原理、光速不变原理。

三、计算题（每小题10分，共50分）1、解：水桶在匀速上提过程中，拉力与水桶重力平衡，在图示所取坐标下有：gy mg P F α-== （4分）由功的定义得人对水桶的拉力的功为：α 2a)6(21)(2分gh mgh dygy mg y d F W hhαα-=--=⋅=⎰⎰2、解：该系统的运动包含圆柱体的转动和悬挂物的下落运动（平动），分别作两物体的受力分析如图所示。

（1分） 对实心圆柱体，由转动定律得对悬挂物，由牛顿第二定律有其中T T F F '=，由角量与线量之间关系得解上述方程得圆柱体转动的角加速度3、解：（1）如图3-2分别为+λ和-λ，由于电荷分布是均匀对称的，所以电介质中的电对称的，电场强度的方向沿柱面的径矢方向。

由高斯定理可面间一点的电场强度为)2()1(2121分ααr m J r F T ==)2()2(222分a m F g m F p T T ='-='-)3(2122212分g m m g m a =+=)2()3(分αr a =)4(2分r e r Eπελ=由电势差的定义得两圆柱面间的电势差为由电容定义式可求得沿轴向单位长度的电容4、解法一：建立如图3-A 坐标，无限长载流导线的磁场分布具有对称性，根据安培环路定理可确定导体元处的磁感强度为：根据动生电动势公式得杆中的感应电动势为式中负号表示电动势的方向由N 指向M ，M 点电势较高。

（1分）4、解法二：建立如图3-B 坐标，无限长载流导线的磁场分布具有对称性，根据安培环路定理可确定导体元处的磁感强度为： 设想杆MN 在一个静止的U 形导轨上滑动，某时刻杆MN 距导轨下端CD 的距离为h ，选顺时针方向为回路MNCD 的正向，则面元dS 的磁通量)3(ln 212分R R U C πελ==)3(ln 221221分R R r dr l d E U R R l πελπελ⎰⎰==⋅= )4(20分xI B πμ=⎰⋅⨯=L x d B v )(ε)5(ln 220分a ba Iv dxxIv b a a o +-=-=⎰+πμπμεI图3-AI)4(20分xIB πμ=)1(20分hdxxIS d B d πμφ=⋅=O ’ 图3-4为穿过回路的磁通量为由法拉第电磁感应定律求得回路的电动势为由于静止的U 形导轨上电动势为零，所以金属棒MN 的电动势为式中负号表示电动势的方向由N 指向M ，M 点电势较高。

（1分）5、解：如图3-4所示，在与x 轴夹角为θ处的半圆片上取所对圆心角为d θ的细窄条作电流元dI=idl=kRsin θd θ，细窄条相当于无限长通电直导线，它在轴线OO ’某点产生的磁感强度方向如图所示，大小为如图所示，半圆片上电流相对y 轴对称分布，对称的电流元在轴上产生的磁感强度的y 分量相消，则因此轴线上的磁感强度为)2(0分⎰==y y dB B )4(sin 2200分θθπμπμd kR dI dB ==)1(ln 2200分aba Ih dx h x I d ba aS +===⎰⎰+πμπμφφ)2(ln 2ln 200分a b a Iv dt dh a b a I dt d +-=+-=-=πμπμφε)1(ln 20分ab a Iv MN+-==πμεε)4(4sin 2sin 0020分ik d k i dB i dB i i B B xx⎰⎰⎰=====πμθθπμθ。