大学物理计算题

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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=5×104N/C,方向竖直朝上,把一电荷为q=2.5×10-8C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, =45 cm;
11.电荷以相同的面密度分布在半径为r1=10 cm和r2=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U0=300 V.
(1)求电荷面密度.
(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
[0=8.85×10-12C2/(N·m2)]
12.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
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Ra、Rb、Rc.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1和外表面上电荷线密度2之比值1/2.一
18.一电偶极子的电矩为 ,放在场强为 的匀强电场中, 与 之间夹角为,如图所示.若将此偶极子绕通过其中心垂直于 、 平面的轴转180°,外力需作功多少?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R1= 2 cm,R2= 5 cm,其间充满相对介电常量为r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
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9mr2/ 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= ,其初角速度0=10.0 rad/s,方向垂直纸面向里.求:九
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v0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.
(1)芯子中的B值和芯子截面的磁通量.
(2)在r<R1和r>R2处的B值.五
6.用安培环路定理证明,图中所表示的那种不带边缘效应的均匀磁场不可能存在.

9.两根很长的平行直细导线,其间距离为d,它们与电源组成回路(如图),回路中电流为I.若保持电流I不变,使导线间的距离由d增大至d′,求磁场对单位长度直导线所作的功.二
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=ct3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
(圆盘绕通过O的竖直轴的转动惯量为 ,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J0,环的半径为R,初始时环的角速度为0.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
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= mv2即m到最低位置时有水平速度v= ,然后与M碰撞后达到一共同速度V,由动量守恒mv=(M+m)V,可得
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r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 /r倍.
(3)介质中的电场能量是原来的1 /r2倍.
第七章
3.一无限长圆柱形铜导体(磁导率0),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2R),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
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 M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=MR2/ 4 )七
(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
12.由 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m1=8 kg的重锤.让重锤从高2 m处由静止落下,测得下落时间t1=16 s.再用另一质量m2=4 kg的重锤做同样测量,测得下落时间t2=25 s.假定摩擦力矩是一个常量,求飞轮的转动惯量.一
第八章
1.如图所示,长直导线AB中的电流I沿导线向上,并以dI/dt=2 A/s的变化率均匀增长.导线附近放一个与之同面的直角三角形线框,其一边与导线平行,位置及线框尺寸如图所示.求此线框中产生的感应电动势的大小和方向.(=4×10-7T·m/A)二
3. 在无限长载流直导线产生的磁场中,有一个与导线共面的矩形平面线圈,线圈的一对边与直导线平行,其尺寸及与直导线的距离如图所示.当线圈以恒定速度v沿其平面法线方向(z轴正方向)平动时,试证明线圈中产生的感应电动势与线圈位移z的关系(设线圈起始在z= 0的平面上)为:十
11.质量为M=0.03kg,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n1=15rev/ 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Ml2/ 12)求:4-3二
(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=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M1=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M2=5 kg的圆盘形定滑轮悬有m=10kg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 , )二
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。若假想平面S可在导线直径与轴OO'所确定的平面内离开OO'轴移动至远处.试求当通过S面的磁通量最大时S平面的位置(设直导线内电流分布是均匀的).一
5.横截面为矩形的环形螺线管,圆环内外半径分别为R1和R2,芯子材料的磁导率为,导线总匝数为N,绕得很密,若线圈通电流I,求.
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E0= 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
(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 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 .求:十
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= 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.来自百度文库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, 与x轴成45°角, 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
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= .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 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
4.让一根磁铁棒顺着一根竖直放置的铜管在管内空间下落,设铜管足够长.试说明即使空气的阻力可以忽略不计,磁铁棒最终也将达到一个恒定速率下降.二
5.一菱形线圈在均匀恒定磁场 中,以匀角速度绕其对角线ab逆时针方向转动,转轴与 垂直,如图所示.当线圈平面转至与 平行时,求ac边中的感应电动势.已知∠acd=,对角线dc的长度为2xc.(x坐标原点在O)十一
10. 在图示回路中,导线ab可以在相距为0.10 m的两平行光滑导线LL'和MM'上水平地滑动.整个回路放在磁感强度为0.50 T的均匀磁场中,磁场方向竖直向上,回路中电流为4.0 A.如要保持导线作匀速运动,求须加外力的大小和方向.六
11. 一半径为4.0 cm的圆环放在磁场中,磁场的方向对环而言是对称发散的,如图所示.圆环所在处的磁感强度的大小为0.10 T,磁场的方向与环面法向成60°角.求当圆环中通有电流I=15.8 A时,圆环所受磁力的大小和方向.七
(2)沿直线路径Ⅱ向下移到c点, =80cm;
(3)沿曲线路径Ⅲ朝右斜上方向移到d点, =260 cm(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 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
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=A/r,在球心处有一点电荷Q,证明当A=Q/ ( 2a2)时,球壳区域内的场强 的大小与r无关.三
(1) 圆盘对地的角速度.
(2) 欲使圆盘对地静止,人应沿着 圆周对圆盘的速度 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 成立.
(2)因闭合面内包围净电荷∑qi=0,得到 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
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