大学物理竞赛题标准版(含答案)
届全国部分地区大学生物理竞赛试卷及答案
一、填空题（必做，共 10 题，每题 2 空，每空 3 分，共 60 分）
1.如图所示，小球从竖直平面的O点斜向上方抛出，抛射角为 ，速度大小为 v0 。在此竖
直平面内作OM射线与小球抛射方向垂直，小球 到达OM射线时的速度分解为图示中与OM射线
垂直方向上的分量 v 和沿OM射线方向上的分
量 v|| ，则 v ＝
为 p0 。假设阀门 K1 、 K2 打开和关闭时间均可略。
（1）在等温条件下，使活塞 A 从最高位置缓慢朝下 移动，直到最低位置 B 处，试求此时隔板 C 下方气体
的压强 p1 ；
（2）承（1）问，再将活塞 A 从 B 处缓慢朝上拉，拉 到距 C 的高度 h 达到什么值时，方能使 C 上方气体的
压强等于 p0 ?
*****************************密******************封*******************线****************************
所在学校
考生类别
第 28 届全国部分地区大学生物理竞赛试卷
北京物理学会编印
2011.12.11
北京物理学会对本试卷享有版权，未经允许，不得翻印出版或发生商业行为，违者必究。
02 R04 R4
G
M
0 - M R3
将（1）式代入（4）式，得
R
02 R04
(4)
G(M 0 - M)
R
GM 0 R04 GR03 (M 0 - M)
R0 (1 M
)
M0
即得
R
R0 (1
M M0
)
(5)
(4分）
将（5）式代入（3）式，得
0 R02
大学生物理竞赛试题及答案
大学生物理竞赛试题及答案
一．填空题（每题两空，每空2分，共48分）
1．一火箭在环绕地球的椭圆轨道上运动，为使它进入逃逸轨道需要增加能量，为此发动机进行了短暂的点火，把火箭的速度改变了，只有当这次点火在轨道点，且沿
着方向时，所需为最小。
2．一个质量为的小球从一个半径为，质量为的光滑半圆柱顶点下滑，半圆柱底面和水平面光滑接触，写出小球在下滑过程中未离开圆柱面这段时间内相对地面的坐标系的运动轨迹方程。
如果半圆柱固定，小球离开半圆柱面时相对y轴的偏转角。
3.常温下，氧气可处理成理想气体，氧气分子可视为刚性双原子分子。
的氧气在温度下体积为.（1）若等温膨胀到，则吸收热量为
_______________________________；(2)若先绝热降温，再等压膨胀到（1）中所达到的终态，则吸收热量为___________________。
4．我们可以用热机和热泵（逆循环热机）构成一个供暖系统：燃烧燃料为锅炉供热，令热机工作于。
物理竞赛试题
物理竞赛试题一、选择题1. 下列关于力学的陈述中，正确的是（）A. 物体在受力不平衡时，将保持静止或匀速直线运动状态。
B. 根据牛顿第二定律，力是改变物体运动状态的原因。
C. 动量守恒定律只适用于没有外力作用的封闭系统。
D. 万有引力定律适用于任何两个具有质量的物体之间。
2. 光学中，光的折射现象可以通过斯涅尔定律来描述，该定律表述为（）A. 入射光线、折射光线和法线都在同一平面上。
B. 入射角与折射角之和随波长的增加而增加。
C. 折射率与光速的乘积等于光在真空中的速度。
D. 折射角总是大于入射角。
3. 电磁学中，法拉第电磁感应定律表明（）A. 导体在磁场中移动时，一定会产生感应电流。
B. 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
C. 闭合回路中的感应电流与磁通量的变化率无关。
D. 法拉第常数是一个与导体性质无关的常数。
4. 热力学第一定律表明能量守恒，即（）A. 系统吸收的热量等于系统对外做功和内能增加的总和。
B. 系统对外做功等于系统吸收的热量和内能增加的总和。
C. 系统内能的增加等于系统吸收的热量减去对外做的功。
D. 系统内能的增加总是等于系统吸收的热量。
5. 波动理论中，波的干涉和衍射现象说明了（）A. 波的传播需要介质。
B. 波的干涉现象证明了波的粒子性。
C. 波的衍射现象表明波具有波动性。
D. 波的干涉和衍射现象证明了光的波动性。
二、填空题1. 根据牛顿第一定律，物体将保持__________或匀速直线运动状态，除非作用有外力。
2. 光的折射定律中，两种介质的折射率之比等于光在这两种介质中的速度之比，也等于光在这两种介质中的__________之比。
3. 电磁感应中，感应电动势的大小可以通过以下公式计算：ε =________，其中ΔΦ是磁通量的变化量，而t是时间。
4. 热力学第二定律表明，自然热机的效率不可能达到__________效率。
5. 波的频率和波速的关系可以用公式v = fλ 表示，其中v代表__________，f代表频率，λ代表波长。
全国物理奥赛试题及答案
全国物理奥赛试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 以下哪个选项是牛顿第三定律的描述？A. 作用力与反作用力大小相等，方向相反B. 力是物体运动状态改变的原因C. 物体的加速度与作用力成正比，与质量成反比D. 物体的动能与速度的平方成正比答案：A2. 光在真空中的传播速度是多少？A. 2.99×10^8 m/sB. 3.00×10^8 m/sC. 2.98×10^8 m/sD. 3.01×10^8 m/s答案：B3. 根据热力学第一定律，下列哪项描述是错误的？A. 能量守恒B. 能量可以在不同形式间转换C. 能量可以从低温物体转移到高温物体D. 能量转换过程中总能量保持不变答案：C4. 以下哪个选项是描述电磁感应现象的？A. 电荷在导体中移动产生电流B. 变化的磁场在导体中产生电动势C. 电荷在电场中受到力的作用D. 导体在磁场中运动产生电流答案：B5. 根据量子力学，下列哪项描述是正确的？A. 电子在原子中以确定的轨道运动B. 电子在原子中的位置是确定的C. 电子在原子中的位置是概率性的D. 电子在原子中的运动速度是确定的答案：C6. 以下哪个选项是描述相对论效应的？A. 物体的质量随着速度的增加而增加B. 物体的长度随着速度的增加而增加C. 时间随着物体速度的增加而变慢D. 物体的密度随着速度的增加而增加答案：C7. 以下哪个选项是描述电磁波谱的？A. 从无线电波到伽马射线B. 从可见光到红外线C. 从紫外线到X射线D. 从伽马射线到无线电波答案：A8. 根据波粒二象性，下列哪项描述是错误的？A. 光具有波动性B. 光具有粒子性C. 电子具有波动性D. 电子不具有粒子性答案：D9. 以下哪个选项是描述布朗运动的？A. 固体颗粒在液体中的无规则运动B. 液体中的分子运动C. 气体中的分子运动D. 固体颗粒在气体中的无规则运动答案：A10. 以下哪个选项是描述超导现象的？A. 材料在低温下电阻突然降为零B. 材料在高温下电阻突然降为零C. 材料在低温下电阻逐渐减小D. 材料在高温下电阻逐渐减小答案：A二、填空题（每题4分，共20分）1. 根据欧姆定律，电阻R、电流I和电压V之间的关系是：R = ________。
大学物理竞赛-热学试题
等T膨胀:
dEk=0； 内压强引起的势能变化：
dEP
PidV
a
Va2
dV
d( a V
)
dE
dEk
dEP
d ( V
)
E V2 d ( a ) a( a a )
V1
V
V1 V2
(3)
Q吸
A
E
RT
ln
V2 V1
b b
例 真实气体在气缸内以温度T1等温膨胀，推动活 塞做功，活塞移动距离为L。若仅考虑分子占有体 积去计算功，比不考虑时为——；若仅考虑分子 间存在作用力去计算功，比不考虑时——；
(a)大; (b)小; (c)都一样;
答案：(a); (b)
解：(P
a V2
)(V
b)
RT
a:反映分子间引力；b:反映气体分子本身体积;
气体对外做功：A V2 PdV
V2 ( RT1
a V1 )dV
V1 V b V 2
RT1
ln
V2 V1
b b
a( 1 V2
1) V1
(1)仅考虑分子体积: a=0， ln V2 b ln V2
V1 b
V1
, 作功增加；
(2)仅考虑分子间引力: b=0， a( 1 1 ) 0
V2 V1
,作功减小；
一、理想气体状态方程 • PV=RT • P n k T
真实气体: 范德瓦尔斯方程
(P
a V2
)(V
b)
RT
• P RT
M
*
二、气体动理论
1. 微观量与宏观量的关系
•
P
2 3
n
t
t
若把某一初态定为参考态，则：S
江西省大学生物理创新竞赛试题及答案
江西省大学生物理创新竞赛试题（初赛）一、填空题（每个空格2分，共40分）1、一对作用力与反作用力的冲量之和 ，一对作用力与反作用力的力矩之和 ，一对作用力与反作用力做功之和 。
（填“一定为0”或“可不为0”）2、一对滑动摩擦力做功之和 ，一对静摩擦力做功之和 。
这里的“一对力”指作用力与反作用力。
(填“一定为0”、“可正可负”、“一定为正”或“一定为负”)3、对于刚体，有下列几种说法：(1)一个刚体所受各力的效果可以用一个合力来代替；(2)绕水平定轴上下摆动的刚体，其重力势能和动能都可以把质量集中在质心处来计算；(3)对刚体计算外力做功时，要把力做的功和力矩做的功都算进来；(4)分析刚体的运动时，基本没必要一定取为质心。
其中正确的说法是哪些？答： 。
4、关于质点的运动，有以下说法：（1）dr r d =ϖ; （2） /dt d νϖϖ=a ，两边取大小，得 /dt d ν=a ；（3）一质点离原点的距离越来越大。
设其位矢是r ϖ，速度是νϖ，加速度是a ϖ，则r a /2ν=。
其中错误的说法有哪些？答: 。
5、一平面简谐波在弹性媒质中传播，在某一瞬时，媒质中某质元正处于平衡位置，此时它的能量情况是：动能 ，势能 。
（填“最大”或“为0”）6、一个不带电的空腔导体球壳，内半径为R 。
在腔内离球心d 处（d<R ）固定一个点电荷q 。
用导线把球壳接地后，再把导线撤去。
取无限远处为电势零点，则球心处的电势为 。
7、在真空中半径分别为R 和2R 的两个同心球面，其上分别均匀地带有电荷+q 和-3q.今将一电荷为+Q 的带电粒子从内球面处由静止释放，则该粒子到达外球面时的动能为 。
8、两块面积均为S 的大金属平板A 和B 彼此平行放置，板间距离为d （d 远小于板的线度），设A 板带有电荷q 1,B 板带有电荷q 2，则AB 两板间的电势差U AB 为 。
9、电量为Q 1的导体A ，移近中性导体B ，则B 上出现Q 2,Q 3 的电荷分布，如图所示。
物理竞赛大学试题及答案
物理竞赛大学试题及答案一、选择题（每题4分，共20分）1. 下列关于光的波粒二象性的描述中，正确的是：A. 光在传播过程中，有时表现为波动性，有时表现为粒子性。
B. 光的波动性与粒子性是相互排斥的。
C. 光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有粒子性。
D. 光的粒子性只有在与物质相互作用时才会表现出来。
答案：C2. 根据牛顿第二定律，下列说法正确的是：A. 物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
B. 物体的加速度与作用力成反比，与物体的质量成正比。
C. 物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成正比。
D. 物体的加速度与作用力无关，与物体的质量无关。
答案：A3. 在理想气体状态方程中，下列哪个变量是温度的函数？A. 压强B. 体积C. 分子数D. 摩尔质量答案：A4. 根据电磁感应定律，下列说法正确的是：A. 感应电动势与导体运动速度成正比。
B. 感应电动势与导体运动速度成反比。
C. 感应电动势与导体运动速度无关。
D. 感应电动势与导体运动速度的关系取决于磁场的强度。
答案：C5. 根据能量守恒定律，下列说法正确的是：A. 能量可以在不同形式之间相互转换，但总量不变。
B. 能量可以在不同形式之间相互转换，总量可以增加。
C. 能量可以在不同形式之间相互转换，总量可以减少。
D. 能量不可以在不同形式之间相互转换。
答案：A二、填空题（每题4分，共20分）1. 根据库仑定律，两点电荷之间的力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成______。
答案：反比2. 一个物体在水平面上以恒定加速度运动，若其初速度为零，加速度为2m/s²，则在第3秒内通过的位移为______。
答案：9m3. 理想气体的内能只与温度有关，对于一定质量的理想气体，其内能与温度的关系为U=______。
答案：nRT4. 根据麦克斯韦方程组，电场的旋度与______成正比。
答案：变化的磁场5. 在量子力学中，波函数的平方代表粒子在空间某点出现的概率密度，波函数的归一化条件是∫ψ²dτ=______。
大学物理竞赛选拔试卷及答案
A BDl 0v大学物理竞赛选拔试卷1.（本题6分）一长度为l的轻质细杆，两端各固结一个小球A、B（见图），它们平放在光滑水平面上。
另有一小球D，以垂直于杆身的初速度v0与杆端的Α球作弹性碰撞．设三球质量同为m，求：碰后（球Α和Β）以及D球的运动情况．2.（本题6分）质量m=10kg、长l=40cm的链条，放在光滑的水平桌面上，其一端系一细绳，通过滑轮悬挂着质量为m1=10kg的物体，如图所示．t=0时,系统从静止开始运动,这时l1=l2=20cm<l3．设绳不伸长，轮、绳的质量和轮轴及桌沿的摩擦不计，求当链条刚刚全部滑到桌面上时，物体m1速度和加速度的大小．3.（本题6分）长为l的匀质细杆，可绕过杆的一端O点的水平光滑固定轴转动，开始时静止于竖直位置．紧挨O点悬一单摆，轻质摆线的长度也是l，摆球质量为m．若单摆从水平位置由静止开始自由摆下，且摆球与细杆作完全弹性碰撞，碰撞后摆球正好静止．求：(1)细杆的质量．(2)细杆摆起的最大角度?．4.（本题6分）质量和材料都相同的两个固态物体，其热容量为C．开始时两物体的温度分别为T1和T2（T1>T2）．今有一热机以这两个物体为高温和低温热源，经若干次循环后，两个物体达到相同的温度，求热机能输出的最大功A max．5.（本题6分）如图所示，为某种一定量的理想气体进行的一个循环过程，它是由一个卡诺正循环12341和一个卡诺逆循环15641组成．已知等温线温度比T1/T2=4，卡诺正逆循环曲线所包围面积大小之比为S1/S2=2．求循环的效率?．6.（本题6分）将热机与热泵组合在一起的暖气设备称为动力暖气设备，其中带动热泵的动力由热机燃烧燃料对外界做功来提供.热泵从天然蓄水池或从地下水取出热量，向温度较高的暖气系统的水供热.同时，暖气系统的水又作为热机的冷却水.若燃烧1kg燃料，锅炉能获得的热量为H，锅炉、地下水、暖气系统的水的温度分别为210℃，15℃，60℃.设热机及热泵均是可逆卡诺机.试问每燃烧1kg燃料，暖气系统所获得热量的理想数值（不考虑各种实际损失）是多少？7.（本题5分）如图所示，原点O是波源，振动方向垂直于纸面，波长是?．AB为波的反射平面，反射时无相位突变?．O点位于A点的正上方，hAO=．Ox轴平行于AB．求Ox轴上干涉加强点的坐标（限于x≥0）．8.（本题6分）一弦线的左端系于音叉的一臂的A点上，右端固定在B点，并用T=7.20N的水平拉力将弦线拉直，音叉在垂直于弦线长度的方向上作每秒50次的简谐振动（如图）．这样，在弦线上产生了入射波和反射波，并形成了驻波．弦的线密度?=2.0g/m，弦线上的质点离开其平衡位置的最大位移为4cm．在t=0时，O点处的质点经过其平衡位置向下运动，O、B之间的距离为L=2.1m．试求：(1)入射波和反射波的表达式；(2)驻波的表达式．9.（本题6分）用每毫米300条刻痕的衍射光栅来检验仅含有属于红和蓝的两种单色成分的光谱．已知红谱线波长?R在0.63─0.76?m范围内，蓝谱线波长?B在0.43─0.49?m范围内．当光垂直入射到光栅时，发现在衍射角为24.46°处，红蓝两谱线同时出现．(1)在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现？(2)在什么角度下只有红谱线出现？10.（本题6分）如图所示，用波长为?=632.8nm(1nm=10-9m)的单色点光源S照射厚度为e=1.00×10-5m、折射率为n2=1.50、半径为R=10.0cm的圆形薄膜F，点光源S与薄膜F的垂直距离为d=10.0cm，薄膜放在空气（折射率n1=1.00）中，观察透射光的等倾干涉条纹．问最多能看到几个亮纹？（注：亮斑和亮环都是亮纹）．11.（本题6分）507⨯双筒望远镜的放大倍数为7，物镜直径为50mm.据瑞利判据，这种望远镜的角分辨率多大？设入射光波长为nm550.眼睛瞳孔的最大直径为7.0mm.求出眼睛对上述入射光的分辨率.用得数除以7，和望远镜的角分辨率对比，然后判断用这种望远镜观ha察时实际起分辨作用的是眼睛还是望远镜.12.（本题6分）一种利用电容器控制绝缘油液面的装置示意如图.平行板电容器的极板插入油中，极板与电源以及测量用电子仪器相连，当液面高度变化时，电容器的电容值发生改变，使电容器产生充放电，从而控制电路工作.已知极板的高度为a ，油的相对电容率为εr ，试求此电容器等效相对电容率与液面高度h 的关系.13.（本题6分）在平面螺旋线中，流过一强度为I 的电流，求在螺旋线中点的磁感强度的大小．螺旋线被限制在半径为R 1和R 2的两圆之间，共n 圈．[提示：螺旋线的极坐标方程为b a r +=θ，其中a ，b 为待定系数]14.（本题6分）一边长为a 的正方形线圈，在t =0时正好从如图所示的均匀磁场的区域上方由静止开始下落，设磁场的磁感强度为B(如图)，线圈的自感为L ，质量为m ，电阻可忽略．求线圈的上边进入磁场前，线圈的速度与时间的关系．15.（本题6分）如图所示，有一圆形平行板空气电容器，板间距为b ，极板间放一与板绝缘的矩形线圈．线圈高为h ，长为l ，线圈平面与极板垂直，一边与极板中心轴重合，另一边沿极板半径放置．若电容器极板电压为U 12=U m cos ?t ，求线圈电压U 的大小．16.（本题6分）在实验室中测得电子的速度是0.8c ，c 为真空中的光速．假设一观察者相对实验室以0.6c 的速率运动，其方向与电子运动方向相同，试求该观察者测出的电子的动能和动量是多少？（电子的静止质量m e ＝9.11×10?31kg ）17.（本题6分）已知垂直射到地球表面每单位面积的日光功率（称太阳常数）等于1.37×103W/m 2． (1)求太阳辐射的总功率．(2)把太阳看作黑体，试计算太阳表面的温度．（地球与太阳的平均距离为1.5×108km ，太阳的半径为6.76×105km ，?=5.67×10-8W/(m 2·K 4)） 18.（本题6分））已知氢原子的核外电子在1s 态时其定态波函数为a r a /3100e π1-=ψ，式中220em h a e π=ε．试求沿径向找到电子的概率为最大时的位置坐标值．(?0=8.85×10-12C 2·N -1·m -2，h =6.626×10-34J ·s ，m e =9.11×10-31kg ，e =1.6×10-19C)参考答案1.（本题6分）解：设碰后刚体质心的速度为v C ，刚体绕通过质心的轴的转动的角速度为?，球D 碰后的速度为v ?，设它们的方向如图所示．因水平无外力，系统动量守恒：C m m m v v v )2(0+'=得：(1)20C v v v ='-1分 弹性碰撞，没有能量损耗，系统动能不变；222220])2(2[21)2(212121ωl m m m m C ++'=v v v ，得(2)22222220l C ω+='-v v v 2分 系统对任一定点的角动量守恒,选择与A 球位置重合的定点计算．A 和D 碰撞前后角动量均为零，B 球只有碰后有角动量，有])2([0C B l ml ml v v -==ω，得(3)2lC ω=v 2分(1)、(2)、(3)各式联立解出lC 00;2;0vv v v ==='ω。
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2011年浙江省大学生物理竞赛理论竞赛卷考试形式：闭卷，允许带 无存储功能的计算器 入场 考试时间： 2011 年 12 月 10 日 上午8:30~11:30气体摩尔常量 K mol J 31.8⋅⋅=R 玻尔兹曼常量 K J 1038.1⋅⨯=k真空介电常数 ε0=8.85⨯10-12C 2/(N ⋅m 2) 真空中光速 c =3⨯108m/s 普朗克常数h =6.63⨯10-34J ⋅s基本电荷e =1.6⨯10-19C 真空介电常数ε 0=8.85⨯10-12C 2/(N ⋅m 2) 电子质量m e =9.1⨯ 10-31kg 真空磁导率μ0=4π⨯10-7H/m真空中光速c =3⨯108m/s里德伯常数-17m 10097.1⨯=R 电子伏特 1eV=1.6⨯ 10-19J 氢原子质量 m =1.67⨯ 10-27kg 维恩位移定律常数b =2.898×10-3m K斯忒恩-波尔兹曼常数σ=5.67×10-8W/m 2K 4 这三项是公式编的，字号偏大。
字号改小后：-11-K mol J 31.8⋅⋅=R ，-123K J 1038.1⋅⨯=-k ，-17m 10097.1⨯=R一、选择题：（单选题，每题3分，共30分）1．质量为m 的质点在外力作用下，其运动方程为 j t B i t A r ρρρωωsin cos +=，式中A 、B 、ω 都是正的常量．由此可知外力在t =0到t =π/(2ω)这段时间内所作的功为（ ）A ．)(21222B A m +ω B ．)(222B A m +ω C ．)(21222B A m -ω D ．)(21222A B m -ω2．一座塔高24m ，一质量为75kg 的人从塔底走到塔顶. 已知地球的质量为6⨯1024kg ，从日心参考系观察，地球移动的距离为？（ ）（不考虑地球的转动） A ．12m B ．24m C ．4.0⨯-24m D ．3.0⨯-22m 3．边长为l 的正方形薄板，其质量为m ．通过薄板中心并与板面垂直的轴的转动惯量为（ ） A ．231ml B ．261ml C ．2121ml D ．2241ml 4．μ子的平均寿命为2.2⨯10-6s ．由于宇宙射线与大气的作用，在105m 的高空产生了相对地面速度为0.998c （c 为光速）的μ子，则这些μ子的（ ） A ．寿命将大于平均寿命十倍以上，能够到达地面 B ．寿命将大于平均寿命十倍以上，但仍不能到达地面 C ．寿命虽不大于平均寿命十倍以上，但能够到达地面 D ．寿命将不大于平均寿命十倍以上，不能到达地面5．乐器二胡上能振动部分的弦长为0.3m ，质量线密度为=ρ4⨯10-4kg/m ，调音时调节弦的张力F ，使弦所发出的声音为C 大调，其基频为262Hz. 已知波速ρFu =，则弦中的张力为（ ）A ．1.0NB ．4.2NC ．7.0ND ．9.9N6．一固定的超声波探测器在海水中发出频率为30000Hz 的超声波，被迎面驶来的潜艇反射回来，测得反射波频率与原来的波频率之差（拍频）为241Hz ．已知超声波在海水中的波速为1500m/s ，则潜艇的速率为( ) m/s A ．1 B ．2 C ．6 D ．107．如图所示，两个相同的平板电容器1和2并联，极板平面水平放置．充电后与电源断开，此时在电容器1中一带电微粒P 恰好静止悬浮着。
现将电容器2的两极板面积减小为原来的一半，则微粒P 运动的加速度为（ ） A ．0 B ．3g C ．2gD ．32g8．用电阻丝绕制标准电阻时，常在圆柱陶瓷上用如图所示的双线绕制方法绕制，其主要目的是（ ）A ．减少电阻的电容B ．增加电阻的阻值C ．制作无自感电阻D ．提高电阻的精度上面4个选项间距可减小，排成一行9．选无穷远处为电势零点，半径为R 的导体球带电后，其电势为U 0，则球外离球心距离为r 处的电场强度的大小为（ ）A ．302r U RB ．R U 0C ．20r RU D ．r U 010．如图所示．一电荷为q 的点电荷，以匀角速度ω作圆周运动，圆周的半径为R ．设t = 0时q 所在点的坐标为x 0 = R ，y 0 = 0 ，以i ϖ、j ϖ分别表示x 轴和y 轴上的单位矢量，则圆心处O 点的位移电流密度为（ ） “荷”字改为“量”A ．i t R q ϖωωsin 42π B ．j t R q ϖωωcos 42π C ．k R q ϖ24πω D ．)cos (sin 42j t i t R q ϖϖωωω-π 二、填空题：（10题，每题4分，共40分）1．一质点沿半径为R 的圆周运动，其路程S 随时间t 变化的规律为221ct bt S -= (SI) ，式中b 、c 为大于零的常量,且b 2>Rc. 则此质点运动的切向加速度a t =______________；法向加速度a n =________________．（“b 、c 为大于零的常量,且b 2>Rc ”中的逗号是半角的） 2．质量为m 的物体，在外力作用下从原点由静止开始沿x 轴正向运动．所受外力方向沿x 轴正向，大小为F = kx ．物体从原点运动到坐标为x 0的点的过程中所受外力冲量的大小为__________________．3．水平桌面上铺一张纸，纸上放一质量为0.5kg 、半径为0.1m 的均匀球，球与纸之间的动摩擦系数为0.02．重力加速度g =10m/s 2．现用力拉出纸，从静止开始的2s 内（球始终在纸上），球心相对桌面移过的距离为____________，球转过的角度为____________.计算题5给了转动惯量，这里是否也给？（已知小球的转动惯量为252mR J =）4．宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过∆t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则从地面上观测该飞船的长度为______________ (用c 表示真空中光速).5．已知某物体作简谐振动的v ~t 曲线如图所示，则此简谐振动的方程为_______________．6．如图所示，半径为R 的半圆环均匀带电，电荷线密度为λ，则圆心处的场强为_______________．--1 P7．有一内外半径分别为a 和b 的球形金属空腔，带电量为 +Q ，空腔内与球心o 相距r 处有一点电荷 +q （如图所示），则球心o 点的电势为____________．8．真空二极管是由一个圆柱体阴极和一个套在阴极外的同轴圆柱筒阳极构成。
设阴极半径为R 1，阳极圆柱筒半径为R 2，两极电势差为U 。
若电子从阴极逸出时的速度为零，则该电子到达阳极时的速度为____________，电子在运动中受到的最大作用力为____________．（设电子质量m ，电量e ） 9．将表面涂有绝缘漆的一根长为L =6.28cm 的软导线与一电源连成一个闭合回路．开始时将导线并成条形（如图，电源没有画入），后在B =0.1T 的匀强磁场作用下，回路被扩成一个圆（磁场与圆平面垂直），若回路中的电流保持为I =2A ，则这过程中磁力作功为____________． 10．如图所示，闭合回路由在x 轴上的一段直线和对数螺线构成，对数螺线方程为πθ/e -=a r ，式中a 是大于1的常数．回路中的电流强度为I ，则原点处的磁感应强度大小为___________，方向__________． 三、计算题：（8题，共 80分）1．（本题10分）如图所示，长直细绝缘杆与y 轴成θ角，固定于绝缘地面上O 点．将质量m 、带电量q 的小环（可视为点电荷）从上端套入细杆，小环可滑动到细杆底端O 点，环与杆之间的滑动摩擦系数为μ．再将第二个完全相同的小环放入，求第二个小环能停住的y 坐标的范围． 2．（本题10分）将质量为m 的物体以初速度v 0向上斜抛，抛射角（初始运动方向与地面的夹角）为θ．设物体在空中运动时，受到的阻力与速率成正比，比例系数为k ．求运动方程． （该题留的空可能不够） 3．（本题12分）有一质量为M 、长为l 的均匀细棒，其一端固定一质量也为M 的小球，另一端可绕垂直于细棒的水平轴O 自由转动，组成一球摆．现有一质量为m 的子弹，以水平速度v ϖ射向小球，子弹穿过小球后速率减为2v，方向不变，如图所示．如果要使球摆能在铅直平面内完成一个完全的圆周运动，则子弹射入速度v ϖ的大小至少为多大？ . 4．（本题8分）一平面简谐波沿Ox 轴的负方向传播，波长为λ ，P 处质点的振动规律如图所示． (1) 求λ21=d P 处质点的振动方程；(2) 求此波的波动表达式；(3) 若图中 λ21=d ，求坐标原点O 处质点的振动方程．本题改为： 4．（本题8分）一平面简谐波沿Ox 轴的负方向传播，波长为λ ，P 处质点的振动规律如图所示．若图中 λ21=d ，求(1) P 处质点的振动方程； (2) 此波的波动表达式；(3) 坐标原点O 处质点的振动方程． 5．（本题10分）质量为m ，半径为r 的均匀小球从高为h 的斜坡上向下作纯滚动，问h 必须满足什么条件，小球才能翻过如图所示半径为R 的圆形轨道顶部而不脱轨？（设r R <<）（已知小球的转动惯量为225=J mr ） o yr θ aI I (r ,θ) ) Ol y θyrm q6．（本题10分）如图，一电荷面密度为σ的均匀带电球面，半径为R ，圆心位于O 点。
将球面绕x 轴以角速度ω匀速旋转，求圆心O 处的磁感应强度． 7．（本题10分）如图，真空中一长直导线通有电流I (t )=I 0e -λt （式中I 、λ为常量，t 为时间），一带滑动边的矩形线框与长直导线平行共面，线框宽为b ，与长直导线相距也为b ．线框的滑动边与长直导线垂直，并且以匀加速度a （方向平行长直导线）滑动．忽略自感，设开始时滑动边与对边重合．求滑动边在线框上的任意t 时刻，线框回路内： （1）动生电动势的大小； （2）感生电动势的大小． 题中“（式中I 、λ为常量，t 为时间）”I 应为I 0 8．（本题10分）平行长直电缆线由两根半径为a =10mm 的平行长直导线构成，两线相距为d =20cm ．（忽略导线内部的磁通量）（1）计算这对传输线单位长度的自感系数；（2）若通以I =20A 的电流，将导线分开到40cm ，计算这过程中磁场对单位长度导线做的功．四、附加题：（2题，共 30分）1．（本题15分）计划发射一颗距离地面高度为地球半径R 0的圆形轨道地球卫星,卫星轨道平面与赤道片面重合，已知地球表面重力加速度为g .（1）求出卫星绕地心运动周期T .（2）设地球自转周期T 0,该卫星绕地球旋转方向与地球自转方向相同，则站在赤道空旷地域的人能连续看到该卫星的时间是多长？ “卫星,卫星”、“T 0,该卫”中间逗号是半角的 （2） 中缺“球”字 2、（本题15分）如图所示，n 摩尔单原子理想气体按p -V 图进行循环过程. 该循环由等体过程（1-2）、“阶梯”过程（2-3）和等压过程（3-1）组成. 已知状态2的压强是起始状态1的k 倍，状态3的体积是起始状态1的k 倍， “阶梯”过程中共由N 个台阶组成，每一台阶的气体压强与体积的变化均相同. 求整个循环过程的热机效率。