大学物理一计算题

合集下载

大学物理计算题_08[1]

大学物理自测练习
计算题练习
一计算题 (共156分) 1. (本题 5分)(0265)
有一质点沿 x 轴作直线运动，t 时刻的坐标为 x = 4.5 t2 – 2 t3 (1) 第 2 秒内的平均速度； (2) 第 2 秒末的瞬时速度； (3) 第 2 秒内的路程．
(SI) ．试求：
2. (本题 5分)(0513)
O m,r
m′, r′
A
B
一系统从静止开始运动，绳与盘无相对滑动，绳的长度不变．已知 r = 10 cm．求：
(1) 组合轮的角加速度β；
(2) 当物体 A 上升 h＝40 cm 时，组合轮的角速度ω．
10. (本题 5分)(5427)
电荷为 q1＝8.0×10-6 C 和 q2＝－16.0×10-6 C 的两个点电荷相距 20 cm，求离它们都是 20 cm 处的电场强度． (真空介电常量ε0＝8.85×10-12 C2N-1m-2 )
质点 M 在水平面内的运动轨迹如图所示，
MB
OA 段为直线，AB、BC 段分别为不同半径的
两个 1/4 圆周．设 t =0 时，M 在 O 点，已知运 S
15 m
动学方程为
A
30 m
S =30t+5t2 (SI)
15 m C
求 t =2 s 时刻，质点 M 的切向加速度和法向加 O
速度．
3. (本题 5分)(0516)
如图所示线框，铜线横截面积 S = 2.0 mm2，其中 OA 和 DO＇两段保持水平不动，ABCD 段是边长为 a O
v
A
B
D
O＇
的正方形的三边，它可绕
导线放在匀强磁场
v B
中，

长沙理工大学大学物理计算题题库

1.题目：电荷q均匀分布在长为2l的细杆上，求在杆外延长线上与杆端距离为a的P点的电势(设无穷远处为电势零点)．答案：解：设坐标原点位于杆中心O点，x轴沿杆的方向，如图所示．细杆的电荷线密度λ＝q / (2l)，在x处取电荷元d q = λd x＝q d x / (2l)，它在P点产生的电势为4分整个杆上电荷在P点产生的电势4分2 题目：圆形平行板电容器，从q= 0开始充电，试画出充电过程中，极板间某点P处电场强度的方向和磁场强度的方向．答案：解：见图．，2分；，2分3题目：氢原子可以看成电子在平面内绕核作匀速圆周运动的带电系统．已知电子电荷为e，质量为m e，圆周运动的速率为v，求圆心处的磁感强度的值B．答案：解：由有2分2分2分2分45 题目：一平面线圈由半径为0.2 m的1/4圆弧和相互垂直的二直线组成，通以电流2 A，把它放在磁感强度为0.5 T的均匀磁场中，求：(1) 线圈平面与磁场垂直时(如图)，圆弧段所受的磁力．(2) 线圈平面与磁场成60°角时，线圈所受的磁力矩．答案：解：(1) 圆弧所受的磁力：在均匀磁场中通电圆弧所受的磁力与通有相同电流的直线所受的磁力相等，故有F AC = N 3分方向：与AC直线垂直，与OC夹角45°，如图． 1分(2) 磁力矩：线圈的磁矩为本小问中设线圈平面与成60°角，则与成30°角，有力矩M =1.57×10-2 N·m 3分方向：力矩将驱使线圈法线转向与平行. 1分6 题目：两根导线沿半径方向接到一半径R =9.00 cm的导电圆环上．如图．圆弧ADB是铝导线，铝线电阻率为ρ1 =2.50×10-8Ω·m，圆弧ACB是铜导线，铜线电阻率为ρ2 =1.60×10-8Ω·m．两种导线截面积相同，圆弧ACB的弧长是圆周长的1/π．直导线在很远处与电源相联，弧ACB上的电流I2=2.00Ａ，求圆心O点处磁感强度B的大小．(真空磁导率μ0 =4π×10-7 T·m/A)答案：解：设弧ADB = L1，弧ACB = L2，两段弧上电流在圆心处产生的磁感强度分别为3分、方向相反．圆心处总磁感强度值为2分两段导线的电阻分别为1分因并联2分又∴=1.60×10-8 T 2分7题目：如图所示，一长为10 cm的均匀带正电细杆，其电荷为1.5×10-8C，试求在杆的延长线上距杆的端点 5 cm处的P点的电场强度．(＝9×109 N·m2/C2 )答案：解：设P点在杆的右边，选取杆的左端为坐标原点O，x轴沿杆的方向，如图，并设杆的长度为L．P点离杆的端点距离为d．在x处取一电荷元d q=(q/L)d x，它在P点产生场强3分P点处的总场强为3分代入题目所给数据，得E＝1.8×104 N/m 1分的方向沿x轴正向． 1分11题目：半径分别为 1.0 cm与 2.0 cm的两个球形导体，各带电荷 1.0×10-8C，两球相距很远．若用细导线将两球相连接．求(1) 每个球所带电荷；(2) 每球的电势．()答案：解：两球相距很远，可视为孤立导体，互不影响．球上电荷均匀分布．设两球半径分别为r1和r2，导线连接后的电荷分别为q1和q2，而q1 + q1 = 2q，则两球电势分别是，2分两球相连后电势相等，，则有2分由此得到 C 1分C 1分两球电势V 2分113题目：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？答案：解：设点电荷q所在处为坐标原点O，x轴沿两点电荷的连线．(1) 设的点的坐标为，则2分可得解出距q左边 2分另有一解不符合题意，舍去．(2) 设坐标x处U＝0，则2分得d-4x = 0, x = d/4 距q右边 2分14题目：一段半径为a的细圆弧，对圆心的张角为θ0，其上均匀分布有正电荷q，如图所示．试以a，q，θ0表示出圆心O处的电场强度．答案：解：取坐标xOy如图，由对称性可知： 2分2分4分15题目：有一电荷面密度为σ的“无限大”均匀带电平面．若以该平面处为电势零点，试求带电平面周围空间的电势分布．答案：解：选坐标原点在带电平面所在处，x轴垂直于平面．由高斯定理可得场强分布为E=±σ / (2ε0) 2分(式中“＋”对x＞0区域，“－”对x＜0区域) . 平面外任意点x处电势：在x≤0区域3分在x≥0区域3分16题目：如图所示，载有电流I1和I2的长直导线ab和cd相互平行，相距为3r，今有载有电流I3的导线MN = r，水平放置，且其两端MN分别与I1、I2的距离都是r，ab、cd和MN共面，求导线MN所受的磁力大小和方向．答案：解：载流导线MN上任一点处的磁感强度大小为：3分MN上电流元Id x所受磁力：2分33分若，则的方向向下，，则的方向向上 2分17题目：在真空中一长为l＝10 cm的细杆上均匀分布着电荷，其电荷线密度λ＝ 1.0×10-5C/m．在杆的延长线上，距杆的一端距离d＝10 cm的一点上，有一点电荷q0＝ 2.0×10-5C，如图所示．试求该点电荷所受的电场力．(真空介电常量ε0＝8.85×10-12 C2·N-1·m-2 )答案：解：选杆的左端为坐标原点，x轴沿杆的方向．在x处取一电荷元λd x，它在点电荷所在处产生场强为：3分整个杆上电荷在该点的场强为：2分点电荷q0所受的电场力为：＝0.90 N 沿x轴负向 3分18题目：AA＇和CC＇为两个正交地放置的圆形线圈，其圆心相重合．AA＇线圈半径为20.0 cm，共10匝，通有电流10.0 A；而CC＇线圈的半径为10.0 cm，共20匝，通有电流 5.0 A．求两线圈公共中心O点的磁感强度的大小和方向．(μ0 =4π×10-7 N·A-2)答案：解：AA＇线圈在O点所产生的磁感强度(方向垂直AA＇平面) 3分CC＇线圈在O点所产生的磁感强度(方向垂直CC＇平面) 3分O点的合磁感强度T 2分B的方向在和AA＇、CC＇都垂直的平面内，和CC＇平面的夹角2分19题目：两个点电荷分别为q1＝＋2×10-7 C和q2＝－2×10-7 C，相距0.3 m．求距q1为0.4 m、距q2为0.5 m处P点的电场强度． (=9.00×109 Nm2 /C2) 答案：解：如图所示，P点场强为：建坐标系Oxy，则在x、y轴方向的分量为2分2分可得E Px= 0.432×104 N·C-1，E Py= 0.549×104 N·C-1合场强大小= 0.699×104 N·C-1 2分方向：与x轴正向夹角= 51.8° 2分22题目：一边长a =10 cm的正方形铜线圈，放在均匀外磁场中，竖直向上，且B = 9.40×10-3 T，线圈中电流为I =10 A．(1) 今使线圈平面保持竖直，问线圈所受的磁力矩为多少？(2) 假若线圈能以某一条水平边为固定轴自由摆动，问线圈平衡时，线圈平面与竖直面夹角为多少？(已知铜线横截面积S= 2.00 mm2，铜的密度ρ= 8.90 g/cm3)答案：解：(1) ，方向垂直于线圈平面．= 9.40×10-4 N·m 2分(2) 设线圈绕AD边转动，并且线圈稳定时，线圈平面与竖直平面夹角为θ ，则磁场对线圈的力矩为2分重力矩：2分2分于是θ = 15°24题目：电荷以相同的面密度σ 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？［ε0＝8.85×10-12 C2 /(N·m2)］答案：解：(1) 球心处的电势为两个同心带电球面各自在球心处产生的电势的叠加，即3分＝8.85×10-9 C / m2 2分(2) 设外球面上放电后电荷面密度为，则应有= 0即2分外球面上应变成带负电，共应放掉电荷＝6.67×10-9 C 3分26题目：一半径R= 1.0 cm的无限长1/4圆柱形金属薄片，沿轴向通有电流I= 10.0 A的电流，设电流在金属片上均匀分布，试求圆柱轴线上任意一点P的磁感强度．答案：解：取d l段，其中电流为2分在P点2分选坐标如图,2分2分1.8×10-4 T方向，α =225°，α为与x轴正向的夹角． 2分28题目：图所示为两条穿过y轴且垂直于x－y平面的平行长直导线的正视图，两条导线皆通有电流I，但方向相反，它们到x轴的距离皆为a．(1) 推导出x轴上P点处的磁感强度的表达式.(2) 求P点在x轴上何处时，该点的B取得最大值．答案：解：(1) 利用安培环路定理可求得1导线在P点产生的磁感强度的大小为：2分2导线在P点产生的磁感强度的大小为：2分、的方向如图所示．P点总场， 3分(2) 当，时，B(x)最大．由此可得：x = 0处，B有最大值． 3分29题目：一根同轴线由半径为R1的长导线和套在它外面的内半径为R2、外半径为R3的同轴导体圆筒组成．中间充满磁导率为的各向同性均匀非铁磁绝缘材料，如图．传导电流I沿导线向上流去，由圆筒向下流回，在它们的截面上电流都是均匀分布的．求同轴线内外的磁感强度大小B的分布．答案：解：由安培环路定理：0< r <R1区域：，3分R< r <R2区域：1，3分R< r <R3区域：23分r >R区域：H = 0，B = 0 3分330题目：图中所示，A、B为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面，A面上电荷面密度σA＝－17.7×10-8 C·m-2，B面的电荷面密度σB＝35.4 ×10-8 C·m-2．试计算两平面之间和两平面外的电场强度．(真空介电常量ε0＝8.85×10-12C2·N-1·m-2)答案：解：两带电平面各自产生的场强分别为：方向如图示 1分方向如图示 1分由叠加原理两面间电场强度为=3×104 N/C 方向沿x轴负方向 2分两面外左侧=1×104 N/C 方向沿x轴负方向 2分两面外右侧= 1×104 N/C 方向沿x轴正方向 2分31题目：电荷线密度为的“无限长”均匀带电细线，弯成图示形状．若半圆弧AB的半径为R，试求圆心O点的场强．答案：解:以O点作坐标原点，建立坐标如图所示．半无限长直线A∞在O点产生的场强，2分半无限长直线B∞在O点产生的场强，2分半圆弧线段在O点产生的场强，2分由场强叠加原理，O点合场强为2分32题目：在真空中有两根相互平行的无限长直导线L1和L2，相距10 cm，通有方向相反的电流，I1=20 A，I2=10 A，试求与两根导线在同一平面内且在导线L2两侧并与导线L2的距离均为 5.0 cm的两点的磁感强度的大小．(μ0 =4π×10-7 H·m-1)答案：解：(1) L1中电流在两导线间的a点所产生的磁感强度T 2分L2中电流在a点所产生的磁感强度T 1分由于、的方向相同，所以a点的合磁感强度的大小T 2分(2) L中电流在两导线外侧b点所产生的磁感强度T 2分L2中电流在b点所产生的磁感强度T 1分由于和和的方向相反，所以b点的合磁感强度的大小T 2分33题目：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．答案：解：由安培环路定律，圆柱体内部与中心轴线相距为r处的磁感强度的大小为3分因而，穿过导体内画斜线部分平面的磁通Φ1为3分圆形导体外与中心轴线相距r处的磁感强度大小为2分因而，穿过导体外画斜线部分平面的磁通Φ2为3分穿过整个矩形平面的磁通量1分35题目：如图所示，一根长为L的金属细杆ab绕竖直轴O1O2以角速度ω在水平面内旋转．O1O2在离细杆a端L/5处．若已知地磁场在竖直方向的分量为．求ab两端间的电势差．答案：解：间的动生电动势：4分b点电势高于O点．间的动生电动势：4分a点电势高于O点．∴2分36题目：已知均匀磁场，其磁感强度B = 2.0 Wb·m-2，方向沿x轴正向，如图所示．试求：(1) 通过图中abOc面的磁通量；(2) 通过图中bedO面的磁通量；(3) 通过图中acde面的磁通量．答案：解：匀强磁场对平面的磁通量为：设各面向外的法线方向为正(1) Wb 2分(2) 1分(3) Wb 2分39题目：用两根彼此平行的半无限长直导线L1、L2把半径为R的均匀导体圆环联到电源上，如图所示．已知直导线中的电流为I．求圆环中心O点的磁感强度．答案：解：设L1中电流在O点产生的磁感强度为B1，由于L1与O点在一条直线上，由毕奥－萨伐定律可求出 2分设L2中电流在O点产生的磁感强度为B2，L2为半无限长直电流，它在O处产生的场是无限长直电流的一半，由安培环路定律和叠加原理有方向垂直图面向外． 3分以下求圆环中电流在O点产生的磁感强度．电流由L1经a点分两路流入圆环，一路由a点经1/4圆弧流至b，称此回路为L3．另一路由a点经3/4圆弧流至b，称此段回路为L4．由于圆环为均匀导体，若L2的电路电阻为R，则L4的电阻必为3R．因此电流在L3、L4上的分配情况为L3中电流为3 I/4，L4中电流为I/ 4．L3、L4中电流在O点产生的磁感强度的大小相等，方向相反，总值为0．即故O点的磁感强度：方向垂直图面向外． 3分40题目：一无限长竖直导线上通有稳定电流I，电流方向向上．导线旁有一与导线共面、长度为L的金属棒，绕其一端O在该平面内顺时针匀速转动，如图所示．转动角速度为ω，O点到导线的垂直距离为r0 (r0 >L)．试求金属棒转到与水平面成θ角时，棒内感应电动势的大小和方向．答案：解：棒上线元d l中的动生电动势为：3分金属棒中总的感生电动势为1分4分方向由O指向另一端． 2分41题目：在两根平行放置相距2a的无限长直导线之间，有一与其共面的矩形线圈，线圈边长分别为l和2b，且l边与长直导线平行．两根长直导线中通有等值同向稳恒电流I，线圈以恒定速度垂直直导线向右运动(如图所示) ．求：线圈运动到两导线的中心位置(即线圈的中心线与两根导线距离均为a )时，线圈中的感应电动势．答案：解：取顺时针方向回路正向．2分2分2分∴2分43题目：载有电流I的平面闭合回路由半径为R1及R2 (R1 > R2 )的两个同心半圆弧和两个直导线段组成．已知两个直导线段在半圆弧中心O点产生的磁感强度均为零．若闭合回路在O点产生的总的磁感强度B大于半径为R2的半圆弧在O 点产生的磁感强度B2，(1) 画出载流回路的形状；(2) 求出O点的总磁感强度B．答案：解：(1) 可知． 2分故闭合回路形状如图所示． 3分(2) ， 2分1分题目：实验表明，在靠近地面处有相当强的电场，电场强度垂直于地面向下，大小约为100 N/C；在离地面1.5 km高的地方，也是垂直于地面向下的，大小约为25 N/C．(1) 假设地面上各处都是垂直于地面向下，试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度；(2) 假设地表面内电场强度为零，且地球表面处的电场强度完全是由均匀分布在地表面的电荷产生，求地面上的电荷面密度．(已知：真空介电常量＝8.85×10-12 C2·N-1·m-2)答案：解：(1) 设电荷的平均体密度为ρ，取圆柱形高斯面如图(1)(侧面垂直底面，底面∆S平行地面)上下底面处的场强分别为E1和E2，则通过高斯面的电场强度通量为：·＝E2∆S-E1∆S＝(E2-E1) ∆S 2分高斯面S包围的电荷∑q i＝h∆Sρ 1分由高斯定理(E2－E1) ∆S＝h∆Sρ /ε0 1分∴＝4.43×10-13 C/m3 2分(2) 设地面面电荷密度为σ．由于电荷只分布在地表面，所以电力线终止于地面，取高斯面如图(2) 1分由高斯定理·=-E∆S= 1分∴σ=－ε0 E＝－8.9×10-10 C/m3 2分45题目：如图所示，真空中一矩形线圈宽和长分别为2a和b，通有电流I2，可绕其中心对称轴OO＇转动．与轴平行且相距为d+a处有一固定不动的长直电流I1，开始时矩形线圈与长直电流在同一平面内，求：(1) 在图示位置时，I1产生的磁场通过线圈平面的磁通量；(2) 线圈与直线电流间的互感系数．(3) 保持I1、I2不变，使线圈绕轴OO＇转过90°外力要做多少功?答案：解：(1) 按题意是指图示位置时的Φ．4分(2) 2分(3) 2分47题目：两相互平行无限长的直导线载有大小相等方向相反的电流，长度为b 的金属杆CD与两导线共面且垂直，相对位置如图．CD杆以速度平行直线电流运动，求CD杆中的感应电动势，并判断C、D两端哪端电势较高？答案：解：建立坐标(如图)则：，2分，方向⊙ 1分2分2分感应电动势方向为C→D，D端电势较高． 1分48题目：两根平行无限长直导线相距为d，载有大小相等方向相反的电流I，电流变化率d I /d t = >0．一个边长为d的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距d，如图所示．求线圈中的感应电动势E，并说明线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向．答案：解：(1) 载流为I的无限长直导线在与其相距为r处产生的磁感强度为：2分以顺时针绕向为线圈回路的正方向，与线圈相距较远的导线在线圈中产生的磁通量为：与线圈相距较近的导线对线圈的磁通量为：总磁通量4分感应电动势为：2分由E >0和回路正方向为顺时针，所以E的绕向为顺时针方向，线圈中的感应电流亦是顺时针方向． 2分49题目：如图所示，一内半径为a、外半径为b的金属球壳，带有电荷Q，在球壳空腔内距离球心r处有一点电荷q．设无限远处为电势零点，试求：(1) 球壳内外表面上的电荷．(2) 球心O点处，由球壳内表面上电荷产生的电势．(3) 球心O点处的总电势．答案：解：(1) 由静电感应，金属球壳的内表面上感生电荷-q，外表面上电荷q+Q 2分(2) 球壳内表面上任一电荷元离O点的距离都是a，由这些电荷在O点产生的电势为2分(3) 分布在球壳内外表面上的电荷和点电荷q在O点产生的电势代数和为2分2分50题目：假想从无限远处陆续移来微量电荷使一半径为R的导体球带电．(1) 当球上已带有电荷q时，再将一个电荷元d q从无限远处移到球上的过程中，外力作多少功？(2) 使球上电荷从零开始增加到Q的过程中，外力共作多少功？答案：解：(1) 令无限远处电势为零，则带电荷为q的导体球，其电势为将d q从无限远处搬到球上过程中，外力作的功等于该电荷元在球上所具有的电势能3分(2) 带电球体的电荷从零增加到Q的过程中，外力作功为2分51题目：无限长直导线折成V形，顶角为，置于xy平面内，一个角边与x轴重合，如图．当导线中有电流I时，求y轴上一点P(0，a)处的磁感强度大小．答案：解：如图所示，将V形导线的两根半无限长导线分别标为1和2．则导线1中电流在P点的磁感强度为方向垂直纸面向内． 3分导线2中电流在P点的磁感强度为方向垂直纸面向外． 3分P点的总磁感强度为的方向垂直纸面向外． 2分52题目：假定地球的磁场是由地球中心的载流小环产生的，已知地极附近磁感强度B为 6.27×10-5 T，地球半径为R =6.37×106 m．μ0 =4π×10-7 H/m．试用毕奥－萨伐尔定律求该电流环的磁矩大小．答案：解：毕奥─萨伐尔定律：2分如图示，， (a为电流环的半径)．∵r >> a∴3分小电流环的磁矩∴ 2分在极地附近z≈R，并可以认为磁感强度的轴向分量B z就是极地的磁感强度B，因而有：≈8.10×1022 A·m2 3分54题目：如图所示，在x－y平面内有与y轴平行、位于x＝a / 2和x＝-a / 2处的两条“无限长”平行的均匀带电细线，电荷线密度分别为＋λ和－λ．求z 轴上任一点的电场强度．答案：解：过z轴上任一点(0 , 0 , z)分别以两条带电细线为轴作单位长度的圆柱形高斯面，如图所示． 2分按高斯定理求出两带电直线分别在该处产生的场强大小为场强方向如图所示． 3分按场强叠加原理，该处合场强的大小为2分方向如图所示． 3分或用矢量表示。

大学物理力学计算题汇总

力学计算题质量为0.25 kg 的质点，受力i t F= (SI)的作用，式中t 为时间．t = 0时该质点以j2=v (SI)的速度通过坐标原点，则该质点任意时刻的位置矢量是______________．j t i t 2323+ (SI) 1 （0155）如图所示，一个质量为m 的物体与绕在定滑轮上的绳子相联，绳子质量可以忽略，它与定滑轮之间无滑动．假设定滑轮质量为M 、半径为R ，其转动惯量为221MR ，滑轮轴光滑．试求该物体由静止开始下落的过程中，下落速度与时间的关系． 1 （0155）解：根据牛顿运动定律和转动定律列方程对物体： mg －T ＝ma ① 对滑轮： TR = J β ② 运动学关系： a ＝R β ③ 将①、②、③式联立得 a ＝mg / (m ＋21M ) ∵ v 0＝0，∴ v ＝at ＝mgt / (m ＋21M ) 4 匀质杆长为l ，质量为m ，可绕过O 点且与杆垂直的水平轴在竖直面内自由转动。

如图所示，OA ＝13l ，杆对轴的转动惯量I ＝19m l 2，开始静止。

现用一水平常力F ＝2mg 作用于端点A ，当杆转角6πθ=时撤去力F 。

求：（1）过程中力F 做功；（2）杆转到平衡位置时的角速度。

a解：（1）力F 对轴的力矩为 F13 l cos θ = 2 m g 13l cos θ，所以 A ＝62cos 3l M d Md mg d πθθθθ⋅==⎰⎰⎰＝13mgl（2）撤去力F 后机械能守恒，设平衡位置势能为零212I A ω=，ω=== 2（（0561）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．0561）解：受力分析如图． 2分 mg －T 2 = ma 2 1分 T 1－mg = ma 1 1分T 2 (2r )－T 1r = 9mr 2β / 2 2分2r β = a 2 1分 r β = a 1 1分解上述5个联立方程，得： rg192=β 2分1.（本题10分）（5270）如图所示的阿特伍德机装置中，滑轮和绳子间没有滑动且绳子不可以伸长，轴与轮间有阻力矩，求滑轮两边绳子中的张力．已知m 1＝20 kg ，m 2＝10 kg ．滑轮质量为m 3＝5 kg ．滑轮半径为r ＝0.2 m ．滑轮可视为均匀圆盘，阻力矩M f ＝6.6 N ·m ，已知圆盘对过其中心且与盘面垂直的轴的转动惯量为2321r m ．1. （10分）aa 1解：对两物体分别应用牛顿第二定律(见图)，则有m 1g －T 1 = m 1a ① T 2 – m 2g = m 2a ②2分对滑轮应用转动定律，则有ββ⋅==-'-'232121r m J M r T r T f ③ 2分对轮缘上任一点，有 a = β r④ 1分又： 1T '= T 1， 2T '= T 2 ⑤则联立上面五个式子可以解出rm r m r m M gr m gr m a f3212121++--=＝2 m/s 2 2分T 1＝m 1g －m 1a ＝156 NT 2＝m 2g －m 2 a ＝118N 3分计算题：（共40分）1.（本题10分）（0141）一匀质细棒长为2L ，质量为m ，以与棒长方向相垂直的速度v 0在光滑水平面内平动时，与前方一固定的光滑支点O 发生完全非弹性碰撞．碰撞点位于棒中心的一侧L 21处，如图所示．求棒在碰撞后的瞬时绕O 点转动的角速度ω．(细棒绕通过其端点且与其垂直的轴转动时的转动惯量为231ml ，式中的m 和l 分别为棒的质量和长度．)12 2'T221211. (本题10分)解：碰撞前瞬时，杆对O 点的角动量为L m L x x x x L L 0202/002/30021d d v v v v ==-⎰⎰ρρρ 3分式中ρ为杆的线密度．碰撞后瞬时，杆对O 点的角动量为ωωω2221272141234331mL L m L m J =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛= 3分因碰撞前后角动量守恒，所以L m mL 022112/7v =ω 3分∴ ω = 6v 0 / (7L) 1分1.（本题10分）（0452）如图，水平地面上一辆静止的炮车发射炮弹．炮车质量为M ，炮身仰角为α ，炮弹质量为m ，炮弹刚出口时，相对于炮身的速度为u ，不计地面摩擦：(1) 求炮弹刚出口时，炮车的反冲速度大小； (2) 若炮筒长为l ，求发炮过程中炮车移动的距离．1．(0452)（本题10分）解：(1) 以炮弹与炮车为系统，以地面为参考系，水平方向动量守恒．设炮车相对于地面的速率为V x ，则有0)cos (=++x x V u m MV α 3分)/(cos m M mu V x +-=α 1分即炮车向后退．(2) 以u (t )表示发炮过程中任一时刻炮弹相对于炮身的速度，则该瞬时炮车的速度应为)/(cos )()(m M t mu t V x +-=α3分积分求炮车后退距离 ⎰=∆tx t t V x 0d )(⎰+-=tt t u m M m 0d cos )()/(α2分)/(cos m M ml x +-=∆α即向后退了)/(cos m M ml +α的距离．1分1．（5264）一物体与斜面间的摩擦系数μ = 0.20，斜面固定，倾角α = 45°．现给予物体以初速率v 0 = 10 m/s ，使它沿斜面向上滑，如图所示．求：(1) 物体能够上升的最大高度h ；该物体达到最高点后，沿斜面返回到原出发点时的速率v ．解：(1)根据功能原理，有 mgh m fs -=2021v 2分 ααμαμsin cos sin mgh Nh fs ==mgh m mgh -==2021ctg v αμ 2分)ctg 1(220αμ+=g h v =4.5 m 2分(2)根据功能原理有 fs m mgh =-221v 1分αμctg 212mgh mgh m -=v 1分[]21)ctg 1(2αμ-=gh v =8.16 m/s 2分2．（0211）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：(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？解：选棒、小物体为系统，系统开始时角速度为 ω1 = 2πn 1＝1.57 rad/s ．(1) 设小物体滑到棒两端时系统的角速度为ω2．由于系统不受外力矩作用，所以角动量守恒． 2分故 2221222112212ωω⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ml Ml mr Ml 3分 2212222112212ml Ml ml Ml +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωω＝0.628 rad/s 2分(2) 小物体离开棒端的瞬间，棒的角速度仍为ω2．因为小物体离开棒的瞬间内并未对棒有冲力矩作用．（本题10分）（0699）如图，绳CO与竖直方向成30°角，O为一定滑轮，物体A与B用跨过定滑轮的细绳相连，处于平衡状态．已知B的质量为10 kg，地面对B的支持力为80N．若不考虑滑轮的大小求：(1) 物体A的质量．(2) 物体B与地面的摩擦力．(3) 绳CO的拉力．(取g=10 m/s2)一质量为m的物体悬于一条轻绳的一端，绳另一端绕在一轮轴的轴上，如图所示．轴水平且垂直于轮轴面，其半径为r后，在时间t内下降了一段距离S．试求整个轮轴的转动惯量(用m、r、t和S表示)．m OrC OA B 30°1.（5039）（本题10分）如图所示，质量为M 的滑块正沿着光滑水平地面向球水平向右飞行，以速度v1右滑动．一质量为m 的小（对地）与滑块斜面相碰，碰后竖直向上弹起，速率为t ∆，试计算此过程中滑块v 2（对地）．若碰撞时间为对地的平均作用力和滑块速度增量的大小．1. 解：(1) 小球m 在与M 碰撞过程中给M 的竖直方向冲力在数值上应等于M 对小球的竖直冲力．而此冲力应等于小球在竖直方向的动量变化率即：tm f ∆=2v 2分由牛顿第三定律，小球以此力作用于M ，其方向向下．1分对M ，由牛顿第二定律，在竖直方向上0=--f Mg N ， f Mg N += 1分又由牛顿第三定律，M 给地面的平均作用力也为Mg tm Mg f F +∆=+=2v 1分方向竖直向下． 1分 (2) 同理，M 受到小球的水平方向冲力大小应为 ,tm f ∆='1v 方向与m 原运动方向一致 2分根据牛顿第二定律，对M 有 ,tv ∆∆='M f 利用上式的f '，即可得 M m /1v v =∆ 2分mM2.（0562）（本题10分）质量m ＝1.1 kg 的匀质圆盘，可以绕通过其中心且垂直盘面的水平光滑固定轴转动，对轴的转动惯量J ＝221mr (r 为盘的半径)．圆盘边缘绕有绳子，绳子下端挂一质量m 1＝1.0 kg 的物体，如图所示．起初在圆盘上加一恒力矩使物体以速率v 0＝0.6 m/s 匀速上升，如撤去所加力矩，问经历多少时间圆盘开始作反方向转动．2解：撤去外加力矩后受力分析如图所示． 2分 m 1g －T = m 1a 1分 Tr ＝J β 1分a ＝r β 1分 a = m 1gr / ( m 1r + J / r ) 代入J ＝221mr , a =mm gm 2111+= 6.32 ms -2 2分 ∵ v 0－at ＝0 2分 ∴ t ＝v 0 / a ＝0.095 s 1分质量为0.25 kg 的质点，受力i t F= (SI)的作用，式中t 为时间．t = 0时该质点以j2=v(SI)的速度通过坐标原点，则该质点任意时刻的位置矢量是 j t i t2323+ (SI) 3分1.（0713）（本题10分）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?1. 解：由题给条件可知物体与桌面间的正压力mg F N +︒=30sin 2分物体要有加速度必须 N F μ≥︒30cos 2分即 mg t μμ≥-)3(5， 0s 256.0t t =≥ 2分物体开始运动后，所受冲量为 ⎰-︒=tt t N F I 0d )30cos (μ)(96.1)(83.3022t t t t ---= t = 3 s, I = 28.8 N s 2分则此时物体的动量的大小为 I m =v速度的大小为 8.28==mIv m/s 2分2.（0564）（本题10分）如图所示，设两重物的质量分别为m 1和m 2，且m 1＞m 2，定滑轮的半径为r ，对转轴的转动惯量为J ，轻绳与滑轮间无滑动，滑轮轴上摩擦不计．设开始时系统静止，试求t 时刻滑轮的角速度．2解：作示力图．两重物加速度大小a 相同，方向如图.示力图 2分 m 1g －T 1＝m 1a 1分T 2－m 2g ＝m 2a 1分设滑轮的角加速度为β，则 (T 1－T 2)r ＝J β 2分且有 a ＝r β 1分由以上四式消去T 1，T 2得： ()()Jr m m grm m ++-=22121β 2分开始时系统静止，故t 时刻滑轮的角速度． ()()Jr m m grtm m t ++-==22121 βω １分1. 如图所示，在光滑水平面上有一质量为m B 的静止物体B ，在B 上又有一个质量为m A 的静止物体A ．今有一小球从左边m射到A 上被弹回，此时A 获得水平向右的速度A v（对地），并逐渐带动B ，最后二者以相同速度一起运动。

大学物理一计算题111

1、均匀带电细线ABCD 弯成如图所示的形状，其线电荷密度为λ，试求圆心O 处的电势。

解：两段直线的电势为 2ln 421πελ=V 半圆的电势为 ππελ24=V ， O 点电势)2ln 2(40ππελ+=V 2、有一半径为 a 的半圆环，左半截均匀带有负电荷，电荷线密度为-λ，右半截均匀带有正电荷，电线密度为λ ，如图。

试求：环心处 O 点的电场强度。

解：如图，在半圆周上取电荷元dq aadE dE E E a dqdE ad dl dq x x 020202d cos 212cos 41πελθθλπεθπεθλλπ-=-=-======⎰⎰⎰由对称性3、一锥顶角为θ的圆台，上下底面半径分别为R 1和R 2，在它的侧面上均匀带电，电荷面密度为σ，求顶点O 的电势。

（以无穷远处为电势零点）解：:以顶点O 作坐标原点,圆锥轴线为X 轴向下为正. 在任意位置x 处取高度为d x 的小圆环, 其面积为xdxdx r dS θθπθπcos tan 2cos 2==其上电量为xdxtg dS dq θθπσσcos 2==它在O 点产生的电势为2204x r dqdU +=πε022202tan tan 4cos tan 2εθσθπεθθπσdx x x xdx=+=总电势 ⎰⎰-===01202)(tan 221εσθεσR R dx dU U x xA BCDO4、已知一带电细杆，杆长为l ，其线电荷密度为λ = cx，其中c 为常数。

试求距杆右端距离为a 的P 点电势。

解：考虑杆上坐标为x 的一小块d xd x 在P 点产生的电势为x a l xdxc x a l dx dU -+=-+=00441πελπε 求上式的积分,得P 点上的电势为])ln()[(44000l a a l a l c x a l xdx c U l -++=-+=⎰πεπε5、有一半径为 a 的非均匀带电的半球面，电荷面密度为σ = σ0cos θ，σ0为恒量。

(完整word)大学物理习题册计算题及答案

大学物理习题册计算题及答案三计算题1. 一质量m = 0.25 kg 的物体，在弹簧的力作用下沿x 轴运动，平衡位置在原点。

弹簧的劲度系数k = 25N ·m -1。

(1）求振动的周期T 和角频率.(2) 如果振幅A =15 cm ，t = 0时物体位于x = 7.5 cm 处，且物体沿x 轴反向运动，求初速v 0及初相. （3) 写出振动的数值表达式。

解：（1) 1s 10/-==m k ω 63.0/2=π=ωT s（2） A = 15 cm ，在 t = 0时，x 0 = 7。

5 cm,v 0 〈 0 由 2020)/(ωv +=x A得 3.1220-=--=x A ωv m/s π=-=-31)/(tg 001x ωφv 或 4/3∵ x 0 > 0 , ∴ π=31φ（3) )3110cos(10152π+⨯=-t x (SI ）振动方程为)310cos(1015)cos(2πϕω+⨯=+=-t t A x （SI ）﹡2. 在一平板上放一质量为m =2 kg 的物体，平板在竖直方向作简谐振动，其振动周期为T = 21s ，振幅A = 4 cm ，求（1）物体对平板的压力的表达式.(2) 平板以多大的振幅振动时，物体才能离开平板。

解：选平板位于正最大位移处时开始计时，平板的振动方程为 t A x π4cos = （SI)t A x ππ4cos 162-=（SI ）（1）对物体有 x m N mg=- ① t A mg x m mg N ππ4cos 162+=-= （SI) ② 物对板的压力为 t A mg N F ππ4cos 162--=-= (SI ）t ππ4cos 28.16.192--= ③(2) 物体脱离平板时必须N = 0，由②式得 04cos 162=+t A mg ππ (SI ）A qt 2164cos π-=π 若能脱离必须 14cos ≤t π （SI ）即 221021.6)16/(-⨯=≥πg A m三计算题﹡1。

2015级大学物理-I-计算题-03电学-有答案

2015级大学物理I 复习题-03电学【重点考核知识点】1.电场强度的概念，由电场强度叠加原理求带电体的电场强度分布。

⑴ 公式① 点电荷的电场强度分布：r e r Q E204επ=② 由电场强度叠加原理求点电荷系的电场强度分布：∑=ir i i i e r Q E204πε③ 视为点电荷的q d 的电场强度分布：r e r q E204d d επ=④ 由电场强度叠加原理求连续带电体的电场强度分布：⎰⎰==Qr e r q E E204d d επ⑤ 由电荷密度表示的q d ：电荷体分布： V q d d ρ= 电荷面分布： S q d d σ= 电荷线分布： l q d d λ=⑥ 均匀带电球面的电场强度分布：⎪⎩⎪⎨⎧><=)( 4)(020R r r Q R r E πε，方向：沿径向。

⑦ 无限长均匀带电直线的电场强度分布：rE 02πελ=，方向：与带电直线垂直。

⑧ 无限大均匀带电平面的电场强度分布：02εσ=E ，方向：与带电平面垂直。

⑵ 相关例题和作业题【例10.2.1】求电偶极子轴线和中垂线上任意一点处的电场强度。

解：⑴ 以q ±连线中点为原点，由q -指向q +方向建坐标轴，如图10.2.3（a ）所示，在距 O 点为x 远处P 点，由场强叠加原理，-++=E E E其大小 -+-=E E E 其中 20)2/(41l x q E -=+πε 20)2/(41l x qE +=-πε ()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=-=-+22202204/242/12/14l x xlql x l x q E E E πεπε 对于电偶极子来说，考虑到l x >>，上式中2224/x l x ≈-。

于是得点P 处的总的电场强度E的大小为3042xqlE πε=，E 的方向沿Ox 轴正方向。

⑵ 建立坐标轴如图10.2.3（b ）所示，同理在y 轴上离O 点y 远处P ′点的-++=E E E点电荷+q 和-q 在点P ′处产生的电场强度大小相等，其值为204r q E E πε==-+其中()222l y r r r +===-+，由分量式αααcos 2cos cos +-+-+-=--=+=E E E E E E x x x 0sin sin =-==-+-+ααE E E E E y y y ＋式中 42cos 22l y l +=α，所以-图 10.2.3（b ）电偶极子中垂线上一点的电场强度q - 图 10.2.3(a ) 电偶极子()23220441l y qlE E x +==πεE的方向沿Ox 轴的负向。

大学物理计算题(东莞理工)

物理计算题8-11 半径为1R 和2R (2R ＞1R )的两无限长同轴圆柱面，单位长度上分别带有电量λ和-λ,试求:(1)r ＜1R ；(2) 1R ＜r ＜2R ；(3) r ＞2R 处各点的场强．解: 高斯定理0d ε∑⎰=⋅q S E s取同轴圆柱形高斯面，侧面积rl S π2=则 rl E S E Sπ2d =⋅⎰对(1) 1R r < 0,0==∑E q (2) 21R r R << λl q =∑ ∴ rE 0π2ελ=沿径向向外(3) 2R r > 0=∑q∴ 0=E题8-12图8-12 两个无限大的平行平面都均匀带电，电荷的面密度分别为1σ和2σ，试求空间各处场强．解: 如题8-12图示，两带电平面均匀带电，电荷面密度分别为1σ与2σ，两面间， n E)(21210σσε-=1σ面外， n E)(21210σσε+-= 2σ面外， n E)(21210σσε+=n：垂直于两平面由1σ面指为2σ面．8-13 半径为R 的均匀带电球体内的电荷体密度为ρ,若在球内挖去一块半径为r ＜R 的小球体，如题8-13图所示．试求：两球心O 与O '点的场强，并证明小球空腔内的电场是均匀的．解: 将此带电体看作带正电ρ的均匀球与带电ρ-的均匀小球的组合，见题8-13图(a)．(1) ρ+球在O 点产生电场010=E，ρ- 球在O 点产生电场'dπ4π3430320OO r E ερ= ∴ O 点电场'd33030OO r E ερ=；(2) ρ+在O '产生电场'dπ4d 3430301OO E ερπ='ρ-球在O '产生电场002='E∴ O ' 点电场 003ερ='E'OO题8-13图(a) 题8-13图(b)(3)设空腔任一点P 相对O '的位矢为r'，相对O 点位矢为r(如题8-13(b)图)则 03ερrE PO =，3ερr E O P '-=' ,∴ 03'3)(3ερερερd OO r r E E E O P PO P=='-=+='∴腔内场强是均匀的．题8-16图8-16 如题8-16图所示，在A ，B 两点处放有电量分别为+q ,-q 的点电荷，AB 间距离为2R ，现将另一正试验点电荷0q 从O 点经过半圆弧移到C 点，求移动过程中电场力作的功．解: 如题8-16图示0π41ε=O U 0)(=-R q R qπ41ε=O U )3(Rq Rq -Rq 0π6ε-=∴ Rq q U U q A o C O 00π6)(ε=-=8-17 如题8-17图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为λ的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R ．试求环中心O 点处的场强和电势．解: (1)由于电荷均匀分布与对称性，AB 和CD 段电荷在O 点产生的场强互相抵消，取θd d R l =则θλd d R q =产生O 点Ed 如图，由于对称性，O 点场强沿y 轴负方向题8-17图θεθλππcos π4d d 2220⎰⎰-==RR E E yR0π4ελ=［)2sin(π-2sinπ-］R0π2ελ-=(2) AB 电荷在O 点产生电势，以0=∞U⎰⎰===AB200012ln π4π4d π4d RRxxxxU ελελελ同理CD 产生 2ln π402ελ=U半圆环产生 0034π4πελελ==RR U∴ 032142ln π2ελελ+=++=U U U U O8-22 三个平行金属板A ，B 和C 的面积都是200cm 2，A 和B 相距4.0mm ，A 与C 相距2.0mm ．B ，C 都接地，如题8-22图所示．如果使A 板带正电3.0×10-7C ，略去边缘效应，问B 板和C 板上的感应电荷各是多少?以地的电势为零，则A 板的电势是多少? 解: 如题8-22图示，令A 板左侧面电荷面密度为1σ，右侧面电荷面密度为2σ题8-22图(1)∵ ABACUU=，即∴ AB AB AC AC E E d d = ∴2d d 21===ACAB ABAC E E σσ且 1σ+2σSq A =得 ,32Sq A =σ Sq A 321=σ而 7110232-⨯-=-=-=A C q S q σCC 10172-⨯-=-=S q B σ(2) 31103.2d d ⨯===AC AC AC AE UεσV8-23 两个半径分别为1R 和2R （1R ＜2R )的同心薄金属球壳，现给内球壳带电+q ，试计算：(1)外球壳上的电荷分布及电势大小；(2)先把外球壳接地，然后断开接地线重新绝缘，此时外球壳的电荷分布及电势； *(3)再使内球壳接地，此时内球壳上的电荷以及外球壳上的电势的改变量．解: (1)内球带电q +；球壳内表面带电则为q -,外表面带电为q +，且均匀分布，其电势题8-23图⎰⎰∞∞==⋅=22020π4π4d d R R Rq rr q r E U εε(2)外壳接地时，外表面电荷q +入地，外表面不带电，内表面电荷仍为q -．所以球壳电势由内球q +与内表面q -产生：0π4π42020=-=R q R q U εε(3)设此时内球壳带电量为q '；则外壳内表面带电量为q '-，外壳外表面带电量为+-q q ' (电荷守恒)，此时内球壳电势为零，且0π4'π4'π4'202010=+-+-=R q q R q R q UAεεε得 q R R q 21='外球壳上电势 ()22021202020π4π4'π4'π4'RqR R R q q R q R q U B εεεε-=+-+-=8-22 三个平行金属板A ，B 和C 的面积都是200cm 2，A 和B 相距4.0mm ，A 与C 相距2.0 mm ．B ，C 都接地，如题8-22图所示．如果使A 板带正电3.0×10-7C ，略去边缘效应，问B 板和C 板上的感应电荷各是多少?以地的电势为零，则A 板的电势是多少? 解: 如题8-22图示，令A 板左侧面电荷面密度为1σ，右侧面电荷面密度为2σ题8-22图(1)∵ ABACUU=，即∴ AB AB AC AC E E d d = ∴2d d 21===ACAB ABAC E E σσ且 1σ+2σSq A =得 ,32Sq A =σ Sq A 321=σ而 7110232-⨯-=-=-=A C q S q σCC10172-⨯-=-=S q B σ(2) 31103.2d d ⨯===AC AC AC AE UεσV8-23 两个半径分别为1R 和2R （1R ＜2R )的同心薄金属球壳，现给内球壳带电+q ，试计算：(1)外球壳上的电荷分布及电势大小；(2)先把外球壳接地，然后断开接地线重新绝缘，此时外球壳的电荷分布及电势； *(3)再使内球壳接地，此时内球壳上的电荷以及外球壳上的电势的改变量．解: (1)内球带电q +；球壳内表面带电则为q -,外表面带电为q +，且均匀分布，其电势题8-23图⎰⎰∞∞==⋅=22020π4π4d d R R Rq rr q r E U εε(2)外壳接地时，外表面电荷q +入地，外表面不带电，内表面电荷仍为q -．所以球壳电势由内球q +与内表面q -产生：0π4π42020=-=R q R q U εε(3)设此时内球壳带电量为q '；则外壳内表面带电量为q '-，外壳外表面带电量为+-q q ' (电荷守恒)，此时内球壳电势为零，且0π4'π4'π4'202010=+-+-=R q q R q R q UAεεε得 q R R q 21='外球壳上电势 ()22021202020π4π4'π4'π4'RqR R R q q R q R q U B εεεε-=+-+-=7图9-7 如题9-7图所示，AB 、CD 为长直导线，C B为圆心在O 点的一段圆弧形导线，其半径为R ．若通以电流I ，求O 点的磁感应强度．解：如题9-7图所示，O 点磁场由AB 、C B、CD 三部分电流产生．其中AB 产生 01=BCD 产生RIB 1202μ=，方向垂直向里CD 段产生 )231(2)60sin 90(sin 24003-πμ=-πμ=︒︒RI R I B ，方向⊥向里∴)6231(203210ππμ+-=++=RIB B B B ，方向⊥向里．9-8 在真空中，有两根互相平行的无限长直导线1L 和2L ，相距0.1m ，通有方向相反的电流，1I =20A,2I =10A ，如题9-8图所示．A ，B 两点与导线在同一平面内．这两点与导线2L 的距离均为5.0cm ．试求A ，B 两点处的磁感应强度，以及磁感应强度为零的点的位置．题9-8图解：如题9-8图所示,A B方向垂直纸面向里42010102.105.02)05.01.0(2-⨯=⨯+-=πμπμI I B A T(2)设0=B在2L 外侧距离2L 为r 处则02)1.0(220=-+rI r Iπμπμ解得 1.0=r m图题9-12图9-12 两平行长直导线相距d =40cm ，每根导线载有电流1I =2I =20A ，如题9-12图所示．求： (1)两导线所在平面内与该两导线等距的一点A 处的磁感应强度； (2)通过图中斜线所示面积的磁通量．(1r =3r =10cm, l =25cm)．解：(1) 52010104)2(2)2(2-⨯=+=d I d I B A πμπμ T 方向⊥纸面向外(2)取面元 r l S d d =612010110102.23ln 31ln23ln 2])(22[1211-+⨯=πμ=πμ-πμ=-πμ+πμ=⎰l I l I l I ldr r d I rI r r r ΦWb9-16 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，如题9-16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=⋅LI l B 0d(1)a r < 2202RIr r B μπ=202RIrB πμ=(2) b r a << I r B 02μπ=rIB πμ20=(3)c r b << I bc b r Ir B 0222202μμπ+---=)(2)(22220b c r r c I B --=πμ(4)c r > 02=r B π0=B题9-16图题9-17图题9-20图9-20 如题9-20图所示，在长直导线AB 内通以电流1I =20A ，在矩形线圈CDEF 中通有电流2I =10 A ，AB 与线圈共面，且CD ，EF 都与AB 平行．已知a =9.0cm,b =20.0cm,d =1.0 cm ，求：(1)导线AB 的磁场对矩形线圈每边所作用的力； (2)矩形线圈所受合力和合力矩．解：(1)CD F方向垂直CD 向左，大小4102100.82-⨯==dI bI F CD πμ N同理FE F 方向垂直FE 向右，大小5102100.8)(2-⨯=+=a d I bI F FE πμ NCF F方向垂直CF 向上，大小为⎰+-⨯=+πμ=πμ=ad dCF da d I I r rI I F 5210210102.9ln2d 2 NED F方向垂直ED 向下，大小为5102.9-⨯==CF ED F F N(2)合力ED CF FE CD F F F F F+++=方向向左，大小为4102.7-⨯=F N合力矩B P M m⨯= ∵ 线圈与导线共面∴ B P m//0=M．9-23 一长直导线通有电流1I ＝20A ，旁边放一导线ab ，其中通有电流2I =10A ，且两者共面，如题9-23图所示．求导线ab 所受作用力对O 点的力矩．解：在ab 上取r d ，它受力ab F ⊥d 向上，大小为 rI rI F πμ2d d 102=F d 对O 点力矩F r M ⨯=d Md 方向垂直纸面向外，大小为r I I F r M d 2d d 210πμ==⎰⎰-⨯===babar I I M M 6210106.3d 2d πμ m N ⋅题9-23图题9-24图9-30 螺绕环中心周长L =10cm ，环上线圈匝数N =200匝，线圈中通有电流I =100 mA ．(1)当管内是真空时，求管中心的磁场强度H和磁感应强度0B ；(2)若环内充满相对磁导率r μ=4200的磁性物质，则管内的B和H 各是多少?*(3)磁性物质中心处由导线中传导电流产生的0B 和由磁化电流产生的B′各是多少?解: (1) I l H l∑=⋅⎰dNI HL = 200==LNI H 1m A -⋅400105.2-⨯==H B μT(2)200=H 1m A -⋅ 05.1===H H B o r μμμ T (3)由传导电流产生的0B即(1)中的40105.2-⨯=B T ∴由磁化电流产生的05.10≈-='B B B T图10-4 如题10-4图所示，载有电流I 的长直导线附近，放一导体半圆环MeN 与长直导线共面，且端点MN 的连线与长直导线垂直．半圆环的半径为b ，环心O 与导线相距a ．设半圆环以速度v 平行导线平移．求半圆环内感应电动势的大小和方向及MN 两端的电压NM UU -．解: 作辅助线MN ，则在MeNM 回路中，沿v方向运动时0d =m Φ ∴ 0=MeNM ε 即 MN MeN εε= 又∵ ⎰+-<+-==ba ba MN ba b a Ivl vB 0ln2d cos 0πμπε所以MeN ε沿NeM 方向，大小为ba b a Iv-+ln20πμM 点电势高于N 点电势，即ba b a IvU U N M -+=-ln20πμ题10-5图10-5如题10-5所示，在两平行载流的无限长直导线的平面内有一矩形线圈．两导线中的电流方向相反、大小相等，且电流以tI d d 的变化率增大，求：(1)任一时刻线圈内所通过的磁通量； (2)线圈中的感应电动势．解: 以向外磁通为正则 (1) ]ln[lnπ2d π2d π2000da d ba b Ilr l rIr l rIab bad dm +-+=-=⎰⎰++μμμΦ(2) tIb a b da d ltd d ]ln[lnπ2d d 0+-+=-=μΦε 图10-10 导线ab 长为l ，绕过O 点的垂直轴以匀角速ω转动，aO =3l 磁感应强度B 平行于转轴，如图10-10所示．试求：（1）ab 两端的电势差；（2）b a ,两端哪一点电势高? 解: (1)在Ob 上取dr r r +→一小段则 ⎰==320292d lOb l B r rB ωωε同理 ⎰==32181d lOa l B r rB ωωε∴ 2261)92181(l B l B Ob aO ab ωωεεε=+-=+=(2)∵ 0>ab ε 即0<-b a U U ∴b 点电势高．图10-12 磁感应强度为B的均匀磁场充满一半径为R 的圆柱形空间，一金属杆放在题10-12图中位置，杆长为2R ，其中一半位于磁场内、另一半在磁场外．当tB d d ＞0时，求：杆两端的感应电动势的大小和方向．解： ∵ bc ab ac εεε+=tB R B R ttab d d 43]43[d d d d 21=--=-=Φε=-=tab d d 2ΦεtB R B R td d 12π]12π[d d 22=--∴ tB R R ac d d ]12π43[22+=ε∵0d d >tB∴ 0>ac ε即ε从c a →12-7 在杨氏双缝实验中，双缝间距d =0.20mm ，缝屏间距D ＝1.0m ，试求： (1)若第二级明条纹离屏中心的距离为6.0mm ，计算此单色光的波长； (2)相邻两明条纹间的距离．解: (1)由λk dD x =明知，λ22.01010.63⨯⨯=，∴ 3106.0-⨯=λmm oA 6000=(2) 3106.02.010133=⨯⨯⨯==∆-λdD x mm12-10 一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜上，油膜覆盖在玻璃板上．油的折射率为1.30，玻璃的折射率为1.50，若单色光的波长可由光源连续可调，可观察到5000 oA 与7000oA 这两个波长的单色光在反射中消失．试求油膜层的厚度．解: 油膜上、下两表面反射光的光程差为ne 2，由反射相消条件有λλ)21(2)12(2+=+=k kk ne ),2,1,0(⋅⋅⋅=k ①当50001=λoA 时，有2500)21(21111+=+=λλk k ne ②当70002=λoA 时，有3500)21(22222+=+=λλk k ne ③因12λλ>，所以12k k <;又因为1λ与2λ之间不存在3λ满足33)21(2λ+=k ne 式即不存在 132k k k <<的情形，所以2k 、1k 应为连续整数，即 112-=k k ④ 由②、③、④式可得：51)1(75171000121221+-=+=+=k k k k λλ得 31=k2112=-=k k可由②式求得油膜的厚度为67312250011=+=nk e λoA12-13 如题12-13图，波长为6800oA 的平行光垂直照射到L ＝0.12m 长的两块玻璃片上，两玻璃片一边相互接触，另一边被直径d =0.048mm 的细钢丝隔开．求： (1)两玻璃片间的夹角=θ?(2)相邻两明条纹间空气膜的厚度差是多少? (3)相邻两暗条纹的间距是多少? (4)在这0.12 m 内呈现多少条明条纹?题12-13图解: (1)由图知，d L =θsin ，即d L =θ故 43100.41012.0048.0-⨯=⨯==L d θ(弧度)(2)相邻两明条纹空气膜厚度差为7104.32-⨯==∆λe m(3)相邻两暗纹间距641010850100.421068002---⨯=⨯⨯⨯==θλl m 85.0= mm(4)141≈=∆lL N 条12-16 当牛顿环装置中的透镜与玻璃之间的空间充以液体时，第十个亮环的直径由1d ＝1.40×10-2m 变为2d ＝1.27×10-2m ，求液体的折射率．解: 由牛顿环明环公式2)12(21λR k D r -==空nR k D r 2)12(22λ-==液两式相除得n D D =21，即22.161.196.12221≈==D D n13-12 单缝宽0.10mm ，透镜焦距为50cm ，用5000=λoA 的绿光垂直照射单缝．求：(1)位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹的宽度和半角宽度各为多少?(2)若把此装置浸入水中(n=1.33)，中央明条纹的半角宽度又为多少?解：中央明纹的宽度为f nax λ2=∆ 半角宽度为naλθ1sin-=(1)空气中，1=n ，所以3310100.51010.01050005.02---⨯=⨯⨯⨯⨯=∆x m33101100.51010.0105000sin ----⨯=⨯⨯=θ rad(2)浸入水中，33.1=n ，所以有33101076.31010.033.110500050.02---⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯=∆x m331011076.3101.033.1105000sin----⨯≈⨯⨯⨯=θ rad13-15 波长为5000oA 的平行单色光垂直照射到每毫米有200条刻痕的光栅上，光栅后的透镜焦距为60cm ．求：(1)屏幕上中央明条纹与第一级明条纹的间距；(2)当光线与光栅法线成30°斜入射时，中央明条纹的位移为多少? 解：3100.52001-⨯==+b a mm 6100.5-⨯m(1)由光栅衍射明纹公式λϕk b a =+sin )(，因1=k ,又fx ==ϕϕtan sin所以有λ=+fx b a 1)(即 62101100.51060105000---⨯⨯⨯⨯=+=ba f x λ2100.6-⨯=m 6= cm(2)对应中央明纹，有0=k正入射时，0sin )(=+ϕb a ，所以0sin =≈ϕϕ斜入射时，0)sin )(sin (=±+θϕb a ，即0sin sin =±θϕ因︒=30θ，∴21tan sin ±==≈fx ϕϕ故22103010602121--⨯=⨯⨯==f x m 30= cm这就是中央明条纹的位移值．13-16 波长6000=λoA 的单色光垂直入射到一光栅上，第二、第三级明条纹分别出现在 20.0sin =ϕ与30.0sin =ϕ处，第四级缺级．求：(1)光栅常数；(2)光栅上狭缝的宽度；(3)在90°＞ϕ＞-90°范围内，实际呈现的全部级数．解：(1)由λϕk b a =+sin )(式对应于20.0sin 1=ϕ与30.0sin 2=ϕ处满足：101060002)(20.0-⨯⨯=+b a 101060003)(30.0-⨯⨯=+b a得 6100.6-⨯=+b a m(2)因第四级缺级，故此须同时满足λϕk b a =+sin )( λϕk a '=sin解得 k k b a a '⨯='+=-6105.14取1='k ，得光栅狭缝的最小宽度为6105.1-⨯m (3)由λϕk b a =+sin )(λϕsin )(b a k +=当2πϕ=，对应max k k =∴ 10106000100.6106max =⨯⨯=+=--λba k因4±，8±缺级，所以在︒︒<<-9090ϕ范围内实际呈现的全部级数为9,7,6,5,3,2,1,0±±±±±±±=k 共15条明条纹(10±=k 在︒±=90k 处看不到)．13-19 已知天空中两颗星相对于一望远镜的角距离为4.84×10-6rad ，它们都发出波长为5500oA 的光，试问望远镜的口径至少要多大，才能分辨出这两颗星? 解：由最小分辨角公式Dλθ22.1=∴ 86.131084.4105.522.122.165=⨯⨯⨯==--θλD cm14-7投射到起偏器的自然光强度为0I ，开始时，起偏器和检偏器的透光轴方向平行．然后使检偏器绕入射光的传播方向转过130°，45°，60°，试分别求出在上述三种情况下，透过检偏器后光的强度是0I 的几倍? 解：由马吕斯定律有0o2018330cos 2I I I ==0ο2024145cos 2I I I ==0ο2038160cos 2I I I ==所以透过检偏器后光的强度分别是0I 的83,41,81倍．14-9 自然光入射到两个重叠的偏振片上．如果透射光强为，(1)透射光最大强度的三分之一，(2)入射光强的三分之一，则这两个偏振片透光轴方向间的夹角为多少? 解：（1） max 120131cos 2I I I ==α又 20max I I =∴ ,601I I =故 'ο11124454,33cos ,31cos ===ααα.(2) 0220231cos 2I I I ==α∴ 'ο221635,32cos ==αα14-10 一束自然光从空气入射到折射率为1.40的液体表面上，其反射光是完全偏振光．试求：(1)入射角等于多少?(2)折射角为多少? 解：(1),140.1tan 0=i ∴'ο02854=i(2) 'ο0ο323590=-=i y14-11 利用布儒斯特定律怎样测定不透明介质的折射率?若测得釉质在空气中的起偏振角为58°，求釉质的折射率．解：由158tan οn =,故60.1=n16-6若一个光子的能量等于一个电子的静能，试求该光子的频率、波长、动量．解：电子的静止质量S J 1063.6,kg 1011.934310⋅⨯=⨯=--h m 当 20c m h =υ时，则Hz10236.11063.6)103(1011.92034283120⨯=⨯⨯⨯⨯==--hc m υο12A 02.0m 104271.2=⨯==-υλc122831020122sm kg 1073.21031011.9sm kg 1073.2-----⋅⋅⨯=⨯⨯⨯=====⋅⋅⨯==c m cc m c E p cpE hp 或λ16-17 为使电子的德布罗意波长为1οA ，需要多大的加速电压? 解： ooA 1A 25.12==uλ 25.12=U∴ 加速电压 150=U 伏16-19 光子与电子的波长都是2.0οA ，它们的动量和总能量各为多少? 解：由德布罗意关系：2mc E =，λhmv p ==波长相同它们的动量相等．1-241034s m kg 103.3100.21063.6⋅⋅⨯=⨯⨯==---λhp光子的能量eV 102.6J 109.9103103.3316824⨯=⨯=⨯⨯⨯====--pc hch λυε电子的总能量 2202)()(c m cp E +=,eV 102.63⨯=cp而 eV 100.51MeV 51.0620⨯==c m∴ cp c m >>2∴ MeV 51.0)()(202202==+=c m c m cp E16-20 已知中子的质量kg 1067.127n -⨯=m ，当中子的动能等于温度300K 的热平衡中子气体的平均动能时，其德布罗意波长为多少? 解：kg 1067.127n -⨯=m ,S J 1063.634⋅⨯=-h ,-123K J 1038.1⋅⨯=-k中子的平均动能 mpKT E k 2232==德布罗意波长 oA 456.13===mkTh phλ16-21 一个质量为m 的粒子，约束在长度为L 的一维线段上．试根据测不准关系估算这个粒子所具有的最小能量的值．解：按测不准关系，h p x x ≥∆∆，x x v m p ∆=∆，则h v x m x ≥∆∆,xm h v x ∆≥∆这粒子最小动能应满足 222222min 22)(21)(21mLhxm hxm h m v m E x =∆=∆≥∆=。

泉州师范学院《大学物理A上》计算题

R
诺热机的效率多大? (2)如果一电站在此最大理论效率下工作时获得的机械功率是 1MW，它将以何速率排出废热？（3）此电站获得的机械功和排出的废热均来自 250C 的水冷却到 50C 所放出的热量，此电站将以何速
/ 2 。忽略所有摩擦，求：（1）物体刚离开槽底端时，
物体和槽的速度各是多少？（2）在物体从 A 滑到 B 的过程中，物体对槽所做的功？
z1
L
r
o
o
R
2 M 为球体总质量， R 为球体半径， J MR 2 ， 5
结果用 m 及 R 表示。） 15、如图所示，质量为 M，长为 L 的直杆，可绕水
m
0
E 11、证明：行星在轨道上运动的总能量为：
GMm r1 r2
平轴 o 无摩擦地转动。设一质量为 m 的子弹沿水平。式中 M，m 方向飞来，恰好射入杆的下端，若指标（连同射入的子弹）的最大摆角 θ＝60°，试证子弹的速度为：
R o
R 2 O
θ
1
o
10、在半径为 R 的均匀大球体中，挖掉一个半径为 r=R/2 的小球体后，形成球形空腔，剩余质量为 m 。如图所示，两球心之间的距离为 d=r，求球形空腔对于通过两球心的 z1 轴的转动惯量。（球体对直径转动惯量公式
z2
14、如图所示长为 L 的均匀直棒质量为 M，上端用光滑水平轴吊起而静止下垂。有一子弹质量为 m，以水平速度 0 射入杆的下端而不复出。求：（1）子弹刚停止在杆中时的角速度？（2）求杆的最大偏转角。
（
Td Tc
a
d
8、理想气体经如图所示的直线过程从状态 a 过渡到状态 b。求此过程中

4、一热力学系统由如图所示的状态 a 沿 acb 过程到达状态 b 时，吸收了 560J 的热量，对外做了 356J 的功。 (1)如果它沿 adb 过程到达状态 b 时．对外做了 220J 的功，它吸收了多少热量? (2)当它由状态 b 沿曲线 bd 返回状态 a 时，外界对它做了 282J 的功，它将吸收多少热量? 是真吸了热，还是放了热？ 5、一定量的单原子分子理想气体，从初态 A 出发，沿图示直线过程变到另一状态 B，又经过等容、等压两过程回到状态 A。 (1) 求 A→B，B→C，C→A 各过程中系统对外所作的功 W，内能的增量E 以及所吸收的热量 Q。 (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)。

大学物理计算题

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

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。

《大学物理A上》计算题(1)

16、有人说：第一类永动机违背了热力学第二定律。（ 17、高速行驶的卡车突然刹车停止为可逆过程。（）
18、初速度为零的点电荷，仅在电场力作用下，总是从高电位处向低电位运动。（ 19、等势面和电场线处处正交。（））
）
20、高斯定律表达式中的场强 E 只是由封闭面内的电荷所产生的。（
21、在自然坐标系中，法向加速度是由于速度大小的改变而产生的加速度，而切向加速度则是由速度方向的改变而引起的。（））
A．作用力的功与反作用力的功必须等值异号； B．作用于一个物体的摩擦力只能作负功； C．内力不改变系统的总机械能； D．一对作用力和反作用力作功之和与参照系的选取无关。 5、以下说法正确的是 ( )
A．做匀速圆周运动的质点，对于圆周上某一定点，它的角动量守恒； B．做匀速圆周运动的质点，对于通过圆心而与圆面垂直的轴上的任一点，它的角动量守恒； C．一质点作理想抛体运动，它的法向加速度不变； D．在直线运动中且运动方向不发生变化时，位移的量值与路程相等。 6、关于刚体对轴的转动惯量，下列说法中正确的是 ( )
4、P—V 图上绝热线和等温线可有两个相交点。（
5、卡诺热机的效率与高温热源的热力学温度成正比。（ 6、第二类永动机不违背热力学第一定律。（）
7、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。（
））
8、处于静电平衡的导体，其内部各处净电荷为零，电荷只能分布在表面。（ 9、电势为零处，场强一定为零。（））
（2）静电场中若闭合曲面 S 上各点的电场强度为零时，则 S 面内必未包 E 处处为零。

围电荷。说明理由。 7、已知质点沿圆周运动，半径为 R，且速率随时间均匀增大，问：（1）试写出 an ， a ，（2）总加速度 a 与速度 v 之间的夹角如何随时间改变？ a 三者的大小具体表示式。 8、行星绕太阳从远日点向近日点运行的过程中，太阳对它的引力做的功和引力势能的变化如何？ 9、如图，站在有竖直光滑轴的转椅上的人手握哑铃。两臂伸直时，用手推她，使她转起来。当她把两臂收回使哑铃贴在胸前时，她的转速就明显增大。请用学过的守恒定律解释该现象。

大学物理复习计算

大学物理复习计算题1 一物体与斜面间的摩擦系数μ = 0.20，斜面固定，倾角α = 45°．现给予物体以初速率v 0 = 10 m/s ，使它沿斜面向上滑，如图所示．求：(1) 物体能够上升的最大高度h ；(2) 该物体达到最高点后，沿斜面返回到原出发点时的速率v ．2 如图所示，在与水平面成α角的光滑斜面上放一质量为m 的物体，此物体系于一劲度系数为k 的轻弹簧的一端，弹簧的另一端固定．设物体最初静止．今使物体获得一沿斜面向下的速度，设起始动能为E K 0，试求物体在弹簧的伸长达到x 时的动能.3 某弹簧不遵守胡克定律. 设施力F ，相应伸长为x ，力与伸长的关系为 F ＝52.8x ＋38.4x 2（SI ）求：(1)将弹簧从伸长x 1＝0.50 m 拉伸到伸长x 2＝1.00 m 时，外力所需做的功．(2)将弹簧横放在水平光滑桌面上，一端固定，另一端系一个质量为2.17 kg 的物体，然后将弹簧拉伸到一定伸长x 2＝1.00 m ，再将物体由静止释放，求当弹簧回到x 1＝0.50 m 时，物体的速率．(3)此弹簧的弹力是保守力吗？24 一质量为m 的物体悬于一条轻绳的一端，绳另一端绕在一轮轴的轴上，如图所示．轴水平且垂直于轮轴面，其半径为r ，整个装置架在光滑的固定轴承之上．当物体从静止释放后，在时间t 内下降了一段距离S ．试求整个轮轴的转动惯量(用m 、r 、t 和S 表示)．5 一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、等压两过程回到状态A ． (1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量∆E 以及所吸收的热量Q ．(2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)．6 0.02 kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．若在升温过程中，(1) 体积保持不变；(2) 压强保持不变；(3) 不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功．(普适气体常量R =8.31 11K mol J --⋅)3)57 两导体球A 、B ．半径分别为R 1 = 0.5 m ，R 2 =1.0 m ，中间以导线连接，两球外分别包以内半径为R =1.2m 的同心导体球壳(与导线绝缘)并接地，导体间的介质均为空气，如图所示．已知：空气的击穿场强为3×106 V/m ，今使A 、B 两球所带电荷逐渐增加，计算：(1) 此系统何处首先被击穿？这里场强为何值?(2) 击穿时两球所带的总电荷Q 为多少？(设导线本身不带电，且对电场无影响．) (真空介电常量ε 0 = 8.85×10-12 C 2·N -1·m -2 )8 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．。

大学物理计算题

半径为R ）半径为R的无限长实心圆柱导体载有电流
☻动生电动势、圆柱体内外磁场分布动生电动势、
解：（）逆时针方向为正，则回路中的感应电动势： 1
ε ＝ vB 1 l − vB 2 l µ0I B1 = ( 右，方向向上） 2 π ( R + vt ) µ0 π ( vt ) 2 B2 = • I ( 左，方向向上） 2 πR 2 π vt µ Il 1 vt ε＝ v 0 ( − ) 2 2π R + vt R
)例一长直螺管，横截面如图，管半径为R )例5、一长直螺管，横截面如图，管半径为R
感生电场、 ☻感生电场、电子受力
答：运动，运动方向如图所示
r r dΦ = ∫ E感 dl 可知，由－ dt 当电流减小时，变化磁场激发的感生电场方向是顺时针，又考虑电子带负电，电子开始运动的方向如图所示
（
电势的定义计算， ☻电势的定义计算，电容器极板所带电量
解：电容器两极板带有等量异号电荷线密度＋ ∴ 圆筒间任意点由电势定义： U =
R2
λ 与－ λ
E =
λ
2 πε 0 ε r r r dr = R λ ln 2 R1 2 πε 0 ε r
∫
r r Edr =
R2
∫
λ
2 πε 0 ε r r
R1
☻毕莎定律、圆弧磁场分布毕莎定律、
解：由毕莎定律： µ0I µ0I B1 = ⇔ B2 = 4 R1 4 R2 Q R1 > R 2 ∴ B1 < B 2 µ0I µ0I µ0I 2 B = B 2 − B1 = − = • 4 R2 4 R1 4 R2 3 ∴ R1 = 3 R 2
(
电流沿轴向流动，并均匀分布在导体横截面上。电流沿轴向流动，并均匀分布在导体横截面上。一宽为长为l的矩形回路（与导体轴线同平面）以速度v R，长为l的矩形回路（与导体轴线同平面）以速度v向导体外运动（设导体内有一很小的缝隙，导体外运动（设导体内有一很小的缝隙，但不影响电流及磁场的分布）。设初始时刻矩形回路一边与导体轴线及磁场的分布）。设初始时刻矩形回路一边与导体轴线）。重合，重合，求： t<（R/v)）时刻回路中的感应电动势。（1）t（t<（R/v)）时刻回路中的感应电动势。回路中的感应电动势改变方向的时刻。（2）回路中的感应电动势改变方向的时刻。

大学物理试卷

《大学物理试卷一》一．选择题（每题3分共33分）：1．下列说法中正确的是：（）（A ）高斯定理是普遍适用的，但用它计算场强时要求电荷分布具有一定的对称性；（B ）用高斯定理计算高斯面上各点的场强时，该场强是高斯面内的电荷激发的；（C ）高斯面上各点的场强为零时，高斯面内的电荷必为零；（D ）高斯面内的电荷为零时，则高斯面上各点的场强必为零。

2．对于场强与电势的关系，正确的说法是：（）（A ）场强弱的地方电势一定低，电势高的地方场强一定弱；（B ）场强为零的地方电势一定位零，电势为零的地方场强也一定为零；（C ）场强大小相等的地方电势不一定相等；（D ）等势面上场强大小必不相等。

3．在一个绝缘的导体球壳的中心放一点电荷 q ，则球壳内、外表面上的电荷均匀分布。

若使q 偏离球心，则表面电荷分布情况是（）（A ）内、外表面仍均匀分布；（B ）内、外表面都不均匀分布；（C ）内表面均匀分布，外表面不均匀分布；（D ）内表面不均匀分布，外表面均匀分布。

4．电量为q 的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点。

在三角形中心处有另一个点电荷Q ，欲使作用在每个点电荷上的合力为零，则Q 的电量为：（）（A ）－2q ；（B ） 2q ；（C ） 33q - ；（D ） 32q -5．把一块原来不带电的金属板B 移近一块已带正电的金属板A ，如图所示，这样便组成了一个平行板电容器。

在B 板接地和不接地两种情况下，此系统的电容和两板间的电势差：（）（A ）电容和两板间的电势差均不变；（B ）电容和两板间的电势差均增大；（C ）电容不变，接地时两板间的电势差较大；（D ）电容不变，接地时两板间的电势差较小。

6．一个导体闭合线圈在均匀磁场中运动，能使线圈内产生感应电流的运动方式是（）(A) 线圈以自身的直径为轴转动，转动轴与磁场方向平行；(B) 线圈以自身的直径为轴转动，转动轴与磁场方向垂直；（C ）线圈沿磁场方向平移；（D ）线圈沿垂直于磁场方向平移。

物理计算题道+答案

物理计算题20道1、一弹簧秤的秤盘质量m 1=1．5kg ，盘内放一质量为m 2=10．5kg 的物体P ，弹簧质量不计，其劲度系数为k=800N/m ，系统处于静止状态，如图6所示。

现给P 施加一个竖直向上的力F ，使P 从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初0．2s 内F 是变化的，在0．2s 后是恒定的，求F 的最大值和最小值各是多少？（g=10m/s 2）答案：()N g a m F 1682max =+=；()N a m m F 7221min =+=2. 如图所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=0.2g 、电荷量q=8×10-5C 的小球，小球的直径比管的内径略小．在管口所在水平面MN 的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B 1= 15T 的匀强磁场，MN 面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m 的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B 2=5T 的匀强磁场．现让小车始终保持v=2m/s 的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ 为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力F N 随高度h 变化的关系如图所示．g 取10m/s 2，不计空气阻力．求：（1）小球刚进入磁场B 1时的加速度大小a ；（2）绝缘管的长度L ；（3）小球离开管后再次经过水平面MN 时距管口的距离△x ．f 1，故小球在管中（F N 11N F qv B =，则11v =22v a= （3）小球离开管口进入复合场，其中qE ＝2×10－3N ，mg ＝2×10－3N ．故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度v '与MN 成45°角，轨道半径为R ，m 22='=qB v m R ，小球离开管口开始计时，到再次经过MN 所通过的水平距离12m x ==对应时间s 42412ππ===qB m T t 小车运动距离为x 2，2m 2x vt π==3. 在水平光滑的绝缘桌面内建立如图所示的直角坐标系，将第Ⅰ、Ⅱ象限称为区域一，第Ⅲ、Ⅳ象限称为区域二，其中一个区域内只有匀强电场，另一个区域内只有大小为2×10－2T 、方向垂直桌面的匀强磁场．把一个荷质比为mq=2×108C ／kg 的正电荷从坐标为(0，－l)的A 点处由静止释放，电荷以一定的速度从坐标为(1，0)的C 点第一次经x 轴进入区域一，经过一段时间，从坐标原点D 再次回到区域二．h(1)指出哪个区域是电场、哪个区域是磁场以及电场和磁场的方向． (2)求电场强度的大小．(3)求电荷第三次经过x 轴的位置．解析：（1）区域一是磁场，方向垂直纸面向里。

7.12 大学物理(上)练习题

球形电容器例题现有一个球形电容器. (1)请画出结构图并计算出它的电容； (1)请画出结构图并计算出它的电容；请画出结构图并计算出它的电容 (2)叙述它的结构及其用途. (2)叙述它的结构及其用途. 叙述它的结构及其用途例题6: 现有一个圆柱形电容器. 圆柱形电容器例题现有一个圆柱形电容器. (1)请画出结构图并计算出它的电容； (1)请画出结构图并计算出它的电容；请画出结构图并计算出它的电容 (2)叙述它的结构及其用途. (2)叙述它的结构及其用途. 叙述它的结构及其用途例题7: 现有一个平行板电容器. 平行板电容器例题现有一个平行板电容器. (1)请画出结构图并计算出它的电容； (1)请画出结构图并计算出它的电容；请画出结构图并计算出它的电容 (2)叙述它的结构及其用途. (2)叙述它的结构及其用途. 叙述它的结构及其用途
11
7-23 如图已知 r =6cm, d =8cm,q1= 3×10-8C , 如图,已知 q2=-3×10-8C .求：(1)将电荷量为 ×10-8C的点电荷将电荷量为2 求将电荷量为的点电荷电场力作功多少？从Ａ点移到Ｂ点,电场力作功多少？ (2) 将此点电荷从电场力作功多少 .B .C A C点移到点,电场力作功多少？ . 点移到D点电场力作功多少？点移到电场力作功多少 r r r d/2 d/2 q2 q1 .D 7-36 点电荷 =4.0×10-10C，处在导体球壳的中心点电荷q ，处在导体球壳的中心, 壳的内外半径分别为R 壳的内外半径分别为 1=2.0cm和R2=3.0cm,求：和求（1）导体球壳的电势；）导体球壳的电势；处的电势；（2）离球心 =1.0cm处的电势；）离球心r 处的电势后导体球壳的电势. （3）把点电荷移开球心）把点电荷移开球心1.0cm后导体球壳的电势后导体球壳的电势

大学物理计算题

25真空中两条平行的“无限长”均匀带电直线相距为ａ，其电荷线密度分别为－λ和＋λ．试求：（１）在两直线构成的平面上，两线间任一点的电场强度（选ＯＸ轴如图所示，两线的中点为原点）．（２）两带电直线上单位长度之间的相互吸引力．26若电荷以相同的面密度σ均匀分布在半径分别为ｒ1 ＝10ｃｍ和ｒ2＝20ｃｍ的两个同心球面上，设无穷远处电势为零，已知球心电势为 300Ｖ，试求两球面的电荷面密度σ的值．（εo＝8.85×10-12Ｃ2 ／Ｎ·ｍ2 ）27电荷以相同的面密度σ分布在半径为ｒ1 ＝10ｃｍ和ｒ2＝20ｃｍ的两个同心球面上．设无限远处电势为零，球心处的电势为Ｕo＝300Ｖ．（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？［εo＝8.85×10-12Ｃ2 ／（Ｎ·ｍ2 ）］28一质子从Ｏ点沿ＯＸ轴正向射出，初速度ｖo＝106 ｍ／ｓ．在质子运动范围内有一匀强静电场，场强大小为Ｅ＝3000Ｖ／ｍ，方向沿ＯＸ轴负向．试求该质子能离开Ｏ点的最大距离．（质子质量ｍ＝1.67×10-27 ｋｇ，基本电荷ｅ＝1.6×10-19Ｃ）29真空中Ａ、Ｂ两点间相距为ｄ，其上分别放置电量为－Ｑ与＋Ｑ的点电荷，如图．在ＡＢ连线中点Ｏ处有一质量为ｍ、电量为＋ｑ的向Ａ点运动．求此带电粒子粒子，以速度ｖo运动到达距离Ａ点ｄ／４处的Ｐ点时的速度（重力可忽略不计）．30真空中一＂无限大＂均匀带电平面，其电荷面密度为σ（＞０）．在平面附近有一质量为ｍ、电量为ｑ（＞０）的粒子．试求当带电粒子在电场力作用下从静止开始垂直于平面方向运动一段距离时的速率．设重力的影响可忽略不计．31真空中一＂无限大＂均匀带电平面，平面附近有一质量为ｍ、电量为ｑ的粒子，在电场力作用下，由静止开始沿电场方向运动一段距离，获得速度大小为ｖ．试求平面上的面电荷密度．设重力影响可忽略不计．32在极板间距为ｄ的空气平行板电容器中，平行于极板插入一块厚度为ｄ，面积与极板相同的金属板后，其电容为原来电容的多少倍？的与金如果平行插入的是相对介电常数为εr属板厚度、面积均相同的介质板则又如何？33，外球一球形电容器，内球壳半径为Ｒ1，两球壳间充满了相对介电常数壳半径为Ｒ2为ε的各向同性均匀电介质．设两球壳间电r，势差为Ｕ12求：（１）电容器的电容；（２）电容器储存的能量．34在介电常数为ε的无限大各向同性均匀介质中，有一半径为Ｒ的导体球，带电量为Ｑ，求电场能量．35现有一根单芯电缆，电缆芯的半径为ｒ1＝50ｍｍ，＝15ｍｍ，铅包皮的内半径为ｒ2＝2.3 的各向同性其间充以相对介电常数εr均匀电介质．求当电缆芯与铅包皮间的电压为＝ 600Ｖ时，长为＝１ｋｍ的电缆中贮Ｕ12存的静电能是多少？（ε＝8.85×10- 12Ｃ2 ·Ｎ-1·ｍ-2）o36一电容为Ｃ的空气平行板电容器，接上端电压Ｕ为定值的电源充电．在电源保持连接的情况下，试求把两个极板间距离增大至ｎ倍时外力所作的功．37已知均匀磁场，其磁感应强度Ｂ＝ 2.0Ｗｂ·ｍ-2，方向沿ｘ轴正向，如图所示．试求：（１）通过图中ａｂｏｃ面的磁通量；（２）通过图中ｂｅｄｏ面的磁通量；（３）通过图中ａｃｄｅ面的磁通量．38有二根导线，分别长２米和３米，将它们弯成闭合的圆，且通以电流Ｉ1 和Ｉ2，已知两个圆电流在圆心处的磁感应强度相等．求圆电流的比值Ｉ1 ／Ｉ2．39如图所示，半径为Ｒ，电荷线密度为λ（＞０）的均匀带电的圆线圈，绕过圆心与圆平面垂直的轴以角速度ω转动，求轴线上任一点的的大小及其方向．40、用两根彼此平行的半无限长直导线Ｌ1 把半径为Ｒ的均匀导体圆环联到电源上，Ｌ2如图所示．已知直导线上的电流为Ｉ．求圆环中心Ｏ点的磁感应强度．41如图所示，一半径为Ｒ的均匀带电无限长直圆筒，电荷面密度为σ．该筒以角速度ω绕其轴线匀速旋转．试求圆筒内部的磁感应强度．42在一半径Ｒ＝ 1.0ｃｍ的无限长半圆筒形金属薄片中，沿长度方向有电流Ｉ＝ 5.0Ａ通过，且横截面上电流分布均匀．试求圆柱轴线任一点的磁感应强度．（μ＝４π×10-7oＮ／Ａ2 ）43一无限长圆柱形铜导体（磁导率μ），o半径为Ｒ，通有均匀分布的电流Ｉ．今取一矩形平面Ｓ（长为1ｍ，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．44在Ｂ＝ 0.1Ｔ的均匀磁场中，有一个速度大小为ｖ＝104 ｍ／ｓ的电子沿垂直于的方向（如图）通过Ａ点，求电子的轨道半径和旋转频率．45已知载流圆线圈中心处的磁感应强度为Ｂo，此圆线圈的磁矩与一边长为ａ通过电流为Ｉ的正方形线圈的磁矩之比为2∶1，求载流圆线圈的半径．46如图所示，相距为ａ，通电流为Ｉ1 和Ｉ2的两根无限长平形载流直导线．（１）写出电流元Ｉ1 ｄ1对电流元Ｉ2ｄ2 的作用力的数学表达式；（２）推出载流导线单位长度上所受力的公式．47在氢原子中，电子沿着某一圆轨道绕核运与电子轨道运动动．求等效圆电流的磁矩m和方向间的动量矩大小之比，并指出m的关系．（电子电荷为ｅ，电子质量为ｍ）48如图所示线框，铜线横截面积Ｓ＝ 2.0ｍｍ2 ，其中ＯＡ和ＤＯ＇两段保持水平不动，ＡＢＣＤ段是边长为ａ的正方形的三边，它可绕ＯＯ＇轴无摩檫转动．整个导线放在匀强磁场中，的方向竖直向上．已知铜的密度ρ＝8.9×103 ｋｇ／ｍ3 ，当铜线中的电流Ｉ＝10Ａ时，导线处于平衡状态，ＡＢ段和ＣＤ段与竖直方向的夹角＝15o ．求磁感应强度的大小．49已知真空中电流分布如图，两个半圆共面，且具有公共圆心，试求Ｏ点处的磁感应强度．50如图所示，一无限长载流平板宽度为ａ，线电流密度（即沿Ｘ方向单位长度上的电流）为δ，求与平板共面且距平板一边为ｂ的任意点Ｐ的磁感应强度．51螺绕环中心周长＝10ｃｍ，环上均匀密绕线圈Ｎ＝ 200匝，线圈中通有电流Ｉ＝ 0.1Ａ．管内充满相对磁导率μ＝4200的磁介r质．求管内磁场强度和磁感应强度的大小．52一铁环中心线周长＝30ｃｍ，横截面Ｓ＝ 1.0ｃｍ2 ，环上紧密地绕有Ｎ＝ 300 匝的线圈．当导线中电流Ｉ＝32ｍＡ时，通过环截面的磁通量φ＝ 2.0×10-6Ｗｂ．试求铁．芯的磁化率χm53在一长直密绕的螺线管中间放一正方形小线圈，若螺线管长１ｍ，绕了1000匝，通以电流Ｉ＝10ｃｏｓ100πｔ（ＳＩ），正方形小线圈每边长５ｃｍ，共 100匝，电阻为１Ω，求线圈中感应电流的最大值（正方形线圈＝的法线方向与螺线管的轴线方向一致，μo４π×10-7Ｔ·ｍ／Ａ）．54如图所示，在马蹄形磁铁的中间Ａ点处放置一半径ｒ＝１ｃｍ、匝数Ｎ＝10匝的线圈，且线圈平面法线平行于Ａ点磁感应强度，今将此线圈移到足够远处，在这期间若线圈中流过的总电量为Ｑ＝π×10-6Ｃ，试求Ａ点处磁感应强度是多少？（已知线圈的电阻Ｒ＝10Ω，线圈的自感忽略不计）55无限长直导线，通以电流Ｉ．有一与之共面的直角三角形线圈ＡＢＣ．已知ＡＣ边长为ｂ，且与长直导线平行，ＢＣ边长为ａ．若线圈以垂直于导线方向的速度向右平移，当Ｂ点与长直导线的距离为ｄ时，求线圈ＡＢＣ内的感应电动势的大小和感应电动势的方向．56如图，有一弯成θ角的金属架ＣＯＤ放在磁场中，磁感应强度的方向垂直于金属架ＣＯＤ所在平面．一导体杆ＭＮ垂直于ＯＤ边，并在金属架上以恒定速度向右滑动，与ＭＮ垂直．设ｔ＝０时，ｘ＝０．求下列两情形，．框架内的感应电动势εi（１）磁场分布均匀，且不随时间改变．（２）非均匀的时变磁场Ｂ＝Ｋｘｃｏｓωｔ．57如图所示，一长直导线通有电流Ｉ，其旁共面地放置一匀质金属梯形线框ａｂｃｄａ，已知：ｄａ＝ａｂ＝ｂｃ＝Ｌ，两斜边与下底边夹角均为60°，ｄ点与导线相距为．今线框从静止开始自由下落Ｈ高度，且保持线框平面与长直导线始终共面，求：（１）下落Ｈ高度后瞬间，线框中的感应电流为多少？（２）该瞬时线框中电势最高处与电势最低处之间的电势差为多少？58如图所示，长直导线中电流为ｉ，矩形线框ａｂｃｄ与长直导线共面，且ａｄ∥ＡＢ，ｄｃ边固定，ａｂ边沿ｄａ及ｃｂ以速度无摩擦地匀速平动．ｔ＝０时，ａｂ边与ｃｄ边重合．设线框自感忽略不计．，求ａｂ中的感应电动（１）如ｉ＝Ｉo势．ａｂ两点哪点电势高？（２）如ｉ＝Ｉo ｃｏｓωｔ，求ａｂ边运动到图示位置时线框中的总感应电动势．59一圆环，环管横截面的半径为ａ，中心线的半径为Ｒ，Ｒａ．有两个彼此绝缘的导线圈都均匀地密绕在环上，一个Ｎ1 匝，另一个Ｎ2 匝，求（１）两线圈的自感Ｌ1 和Ｌ2 ．（２）两线圈的互感Ｍ．（３）Ｍ与Ｌ1 和Ｌ2 的关系．60两根很长的平行长直导线，其间距离为ｄ，导线横截面半径为ｒ（ｒｄ），它们与电源组成回路如图．若忽略导线内部的磁通，试计算此两导线组成的回路单位长度的自感系数Ｌ．61一根电缆由半径为Ｒ1 和Ｒ2的两个簿圆筒形导体组成，在两圆筒中间填充磁导率为μ的均匀磁介质．电缆内层导体通电流Ｉ，外层导体作为电流返回路径，如图所示．求长度为的一段电缆内的磁场储存的能量．62在细铁环上绕有Ｎ＝ 200匝的一层线圈，线圈中通以电流Ｉ＝ 2.5Ａ，穿过铁环截面的磁通量φ＝ 0.5ｍＷｂ，求磁场的能量Ｗ．63二小球悬于同样长度的线上．将第一球沿竖直方向上举到悬点，而将第二球从平衡位置移开，使悬线和竖直线成一小角度，如图．现将二球同时放开，振动可看作简谐振动，则何者先到达最低位置？64在一竖直轻弹簧下端悬挂质量ｍ＝５ｇ的小球，弹簧伸长△＝１ｃｍ而平衡．经推动后，该小球在竖直方向作振幅为Ａ＝４ｃｍ的振动，求（１）小球的振动周期；（２）振动能量．65一定滑轮的半径为Ｒ，转动惯量为Ｊ，其上挂一轻绳，绳的一端系一质量为ｍ的物体，另一端与一固定的轻弹簧相连，如图所示．设弹簧的倔强系数为ｋ，绳与滑轮间无滑动，且忽略轴的摩擦力及空气阻力．现将物体ｍ从平衡位置拉下一微小距离后放手，证明物体作简谐振动，并求出其角频率．66一振幅为 10ｃｍ，波长为200ｃｍ的一维余弦波．沿ｘ轴正向传播，波速为 100ｃｍ／ｓ，在ｔ＝ 0时原点处质点开始从平衡位置沿正位移方向运动．求（１）原点处质点的振动方程．（２）在ｘ＝150ｃｍ处质点的振动方程．67一简谐波沿ｘ轴负方向传播，波速为１ｍ／ｓ，在ｘ轴上某质点的振动频率为１Ｈｚ、振幅为0.01ｍ．ｔ＝０时该质点恰好在正向最大位移处．若以该质点的平衡位置为ｘ轴的原点．求此一维简谐波的波动方程．68已知一平面简谐波的方程为ｙ＝Ａｃｏｓπ（４ｔ＋２ｘ）（ＳＩ）．（１）求该波的波长λ，频率和波速ｕ的值；（２）写出ｔ＝4 .2ｓ时刻各波峰位置的坐标表达式，并求出此时离坐标原点最近的那个波峰的位置；（３）求ｔ＝4.2ｓ时离坐标原点最近的那个波峰通过坐标原点的时刻ｔ．69如图所示，两列平面简谐相干横波，在两种不同的媒质中传播，在分界面上的Ｐ点相遇．频率＝100 Ｈｚ，振幅Ａ1 ＝Ａ2＝1.00×10-3ｍ，Ｓ1 的位相比Ｓ2的位相超前π．在媒质１中波速ｕ1＝400 ｍ·ｓ-1，在媒质２中的波速ｕ2 ＝500 ｍ·ｓ-1，Ｓ1Ｐ＝ｒ1＝4.00ｍ，Ｓ2 Ｐ＝ｒ2＝3.75ｍ，求Ｐ点的合振幅．70如图所示，两列波长均为λ的相干简谐波分别通过图中的Ｏ1 和Ｏ2点，通过Ｏ1点的简谐波在Ｍ1 Ｍ2平面反射后，与通过Ｏ2点的简谐波在Ｐ点相遇．假定波在Ｍ1Ｍ2平面反射时有半波损失．Ｏ1 和Ｏ2两点的振动方程为ｙ10＝Ａｃｏｓ（πｔ）和ｙ20＝Ａｃｏｓ（πｔ），且＋＝８λ，＝３λ（λ为波长），求：（１）两列波分别在Ｐ点引起的振动的方程；（２）Ｐ点的合振动方程．（假定两列波在传播或反射过程中均不衰减）71薄钢片上有两条紧靠的平行细缝，用波长λ＝5461的平面光波正入射到钢片上．屏幕距双缝的距离为Ｄ＝2.00ｍ，测得中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为ｘ＝12.0ｍｍ．（１）求两缝间的距离．（２）从任一明条纹（记作０）向一边数到第20条明条纹，共经过多大距离？（３）如果使光波斜入射到钢片上，条纹间距将如何改变？72在双缝干涉实验中，波长λ＝5500的单色平行光垂直入射到缝间距ａ＝2×10-4ｍ的双缝上，屏到双缝的距离Ｄ＝２ｍ．求：（１）中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；（２）用一厚度为ｅ＝6.6×10-6ｍ、折射率为ｎ＝1.58的玻璃片复盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？73白光垂直照射到空气中一厚度为ｅ＝3800的肥皂膜上，肥皂膜的折射率ｎ＝1.33，在可见光的范围内（4000─7600），哪些波长的光在反射中增强？74图示一牛顿环装置，设平凸透镜中心恰好和平玻璃接触，透镜凸表面的曲率半径是Ｒ＝400ｃｍ．用某单色平行光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环，测得第５个明环的半径是0.30ｃｍ．（１）求入射光的波长．（２）设图中ＯＡ＝1.00ｃｍ，求在半径为ＯＡ的范围内可观察到的明环数目．75用波长为 500ｎｍ（１ｎｍ＝10-9ｍ）的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上．在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边＝1.56ｃｍ的Ａ处是从棱边算起的第四条暗条纹中心．（１）求此空气劈尖的劈尖角θ；（２）改用 600ｎｍ的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，Ａ处是明条纹还是暗条纹？（３）在第（２）问的情形从棱边到Ａ处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？76折射率为1.60的两块标准平面玻璃板之间形成一个劈尖（劈尖角θ很小）．用波长λ＝600ｎｍ（1ｎｍ＝10-9ｍ）的单色光垂直入射，产生等厚干涉条纹．假如在劈尖内充满ｎ＝1.40的液体时的相邻明纹间距比劈尖内是空气时的间距缩小＝0.5ｍｍ，那么劈尖角θ应是多少？77曲率半径为Ｒ的平凸透镜和平板玻璃之间形成空气薄层，如图所示．波长为λ的平行单色光垂直入射，观察反射光形成的牛顿环．设平凸透镜与平板玻璃在中心Ｏ点恰好接触．求:（１）从中心向外数第ｋ个明环所对应的空气薄膜的厚度ｅ．K（用Ｒ，波（２）第ｋ个明环的半径ｒK）．长λ和正整数ｋ表示，Ｒ远大于上一问的ｅK78用波长为λ＝600ｎｍ（1ｎｍ＝10-9ｍ）的光垂直照射由两块平玻璃板构成的空气劈尖薄膜，劈尖角θ＝2×10-4ｒａｄ．改变劈尖角，相邻两明条纹间距缩小了＝1.0ｍｍ，求劈尖角的改变量θ．79用波长为λ的单色光垂直照射由两块平玻璃板构成的空气劈尖，已知劈尖角为θ．如果劈尖角变为θ＇，从劈棱数起的第四条明条纹位移值ｘ是多少？80用波长λ＝500ｎｍ（1ｎｍ＝10-9ｍ）的单色光垂直照射在由两块玻璃板（一端刚好接触成为劈棱）构成的空气劈尖上．劈尖角θ＝2×10-4ｒａｄ．如果劈尖内充满折射率为ｎ＝1.40的液体．求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离．81用氦氖激光器发射的单色光（波长为λ＝6328）垂直照射到单缝上，所得夫琅和费衍射图样中第一级暗条纹的衍射角为５°，求缝宽度．82用波长为5893的钠黄光垂直入射在每毫米有500 条缝的光栅上，求第一级主极大的衍射角．83钠黄光中包含两个相近的波长λ1＝589.0ｎｍ和λ2＝ 589.6ｎｍ．用平行的钠黄光垂直入射在每毫米有 600条缝的光栅上，会聚透镜的焦距ｆ＝1.00ｍ．求在屏幕上形成的第２级光谱中上述两波长λ1 和λ2的光谱之间的间隔．84一束具有两种波长λ1 和λ2的平行光垂直照射到一衍射光栅上，测得波长λ1的第三级主极大衍射角和λ2的第四级主极大衍射角均为30°．已知λ1＝5600，试问：（１）光栅常数ａ＋ｂ＝？（２）波长λ2＝？85地球的半径约为Ｒo＝6376ｋｍ，它绕太阳的速率约为ｖ＝30ｋｍ·ｓ-1，在太阳参照系中测量地球的半径在哪个方向上缩短得最多？缩短了多少？（假设地球相对于太阳系来说近似于惯性系）86在惯性系Ｓ中，有两事件发生于同一地点，且第二事件比第一事件晚发生ｔ＝２秒钟；而在另一惯性系Ｓ＇中，观测第二事件比第一事件晚发生ｔ＇＝３秒钟．那么在Ｓ＇系中发生两件事的地点之间的距离是多少？87一隧道长为Ｌ，宽为ｄ，高为ｈ，拱顶为半圆，如图．设想一列车以极高的速度ｖ沿隧道长度方向通过隧道，若从列车上观测，（１）隧道的尺寸如何？（２）设列车的长度为，它全部通过o隧道的时间是多少？88粒子在磁感应强度为Ｂ＝ 0.025Ｔ的均匀磁场中沿半径为Ｒ＝0.83ｃｍ的圆形轨道运动．（１）试计算其德布罗意波长．（２）若使质量ｍ＝ 0.1ｇ的小球以与粒子相同的速率运动．则其波长为多少？（粒子的质量ｍ＝6.64×10-27 ｋｇ，普朗克常量ｈ＝6.63×10-34 Ｊ·Ｓ，基本电荷ｅ＝1.6×10-19 Ｃ）89一维运动的粒子，设其动量的不确定量等于它的动量，试求此粒子的位置不确定量与它的德布罗意波长的关系．（不确定关系式Ｐ·ｘ≥ｈ）x90同时测量能量为１ｋｅＶ的作一维运动的电子的位置与动量时，若位置的不确定值在0.1ｎｍ（１ｎｍ＝10-9ｍ）内，则动量的不确定值的百分比Ｐ／Ｐ至少为何值？＝9.11×10-31ｋｇ，１ｅＶ（电子质量ｍe＝1.60×10-19Ｊ普朗克常量ｈ＝6.63×10-34 Ｊ·ｓ）二 . 证明题：1刚体上一点Ａ与转轴的距离为ｒ，当刚体做定轴匀角速转动时，该点的运动方程为：ｘ＝ｒｃｏｓ（ωｔ＋φ）o）ｙ＝ｒｓｉｎ（ωｔ＋φo上述方程中ω和φ皆为常量，试证明其中的oω为刚体定轴转动的角速度．2两个等值、平行、反向且其作用线不在同一直线上的力总称为力偶．一力偶作用在刚体上，两力所在的平面与刚体的转轴垂直．试证明力偶对于转轴的力矩等于力和两力间垂直距离的乘积，而与轴的位置无关．3从牛顿运动定律出发，推导出刚体的定轴转动定律．4质量为ｍ1 、半径为ｒ1的匀质圆轮Ａ，以角速度ω绕通过其中心的水平光滑轴转动，若此时将其放在质量为ｍ2 、半径为ｒ2的另一匀质圆轮Ｂ上，Ｂ轮原为静止，但可绕通过其中心的水平光滑轴转动．放置后Ａ轮的重量由Ｂ轮支持，如图所示（水平横杆的质量不计）．设两轮间的摩擦系数为μ．Ａ、Ｂ轮对各自转轴的转动惯量分别为ｍ1 ｒ和ｍ2ｒ．证明：Ａ轮放在Ｂ轮上到两轮间没有相对滑动为止，经过的时间为ｍ2 ｒ1ωｔ＝────────── ．２μｇ（ｍ1 ＋ｍ2）5试由理想气体状态方程及压强公式，推导出气体温度与气体分子热运动的平均平动动能之间的关系式．6一定量的理想气体由初态（ｐo ，Ｖo）经绝热过程膨胀至末态（ｐ，Ｖ）．试证明在这个过程中气体作功为：ｐo Ｖo－ｐＶＡ＝───────（γ＝ＣP／Ｃv）．γ－１7为了测定某种理想气体的比热容比γ，可用一根通有电流的铂丝分别对气体在等容条件和等压条件下加热，设每次通电的电流大小和时间均相同．若气体初始温度、压强、体积分别为Ｔo 、ｐo、Ｖo，第一次通电保持容积不变，压强和温度变为ｐ1 、Ｔ1；第二次通电保持压强ｐo 不变，温度和体积变为Ｔ2、Ｖ1．试证明ＣP （ｐ1－ｐo）Ｖoγ＝──＝───────── ．Ｃv （Ｖ1－Ｖo）ｐo8试论证静电场中电力线与等势面处处正交．9两个电矩均为＝ｑ的电偶极子在一条直线上，相距Ｒ（Ｒ），如图所示．试证明两偶极子间的作用力为３ｐ2Ｆ≈－ ────── （负号表示相互吸引）２πεo Ｒ410半径分别为Ｒ和ｒ的两个导体球，相距甚远．用细导线连接两球并使它带电，电荷面密度分别为σ1 和σ2 ．忽略两个导体球的静电相互作用和细导线上电荷对导体球上电荷分布的影响．试证明σ1 ｒ──＝──σＲ211如图所示，有一根弯曲的导线ＡＣ，在均匀磁场中沿水平方向以速度切割磁力线，试证明，导线ＡＣ两端的动生电动势等于ｖＢ．其中是导线两个端点的联线在ＭＮ直线上投影，ＭＮ直线与和均垂直．三 . 改错题：1质量为ｍ的物体轻轻地挂在竖直悬挂的轻质弹簧的末端，在物体重力作用下，弹簧被拉长．当物体由ｙ＝０达到ｙo时，物体所受合力为零．有人认为，这时系统重力势能减少量ｍｇｙo应与弹性势能增量ｋｙ相等，于是有ｙo＝２ｍｇ／ｋ，你看错在哪里？请改正．2质量为Ｍ的木块Ａ放在光滑的水平面上，现有一质量为ｍ速率为ｖo的子弹水平地射向木块，子弹在木块内行经距离后，相对于木块静止．此时木块在水平面上滑过距离为Ｌ，而速度为ｖ1，如图所示．设子弹在木块中受的阻力Ｆ是恒定的．有人在求Ｌ时，对子弹、木块列出下列方程：对子弹－Ｆ＝０－ｍｖ①对木块ＦＬ＝Ｍｖ－０②ｍｖo ＝（Ｍ＋ｍ）ｖ1③试指出上述方程中哪一个是错的，为什么错，正确的应如何？3关于热力学第二定律，下列说法如有错误请改正：（１）热量不能从低温物体传向高温物体．（２）功可以全部转变为热量，但热量不能全部转变为功．4有一电偶极子，今以其中心为球心作半径为Ｒ的高斯球面Ｓ，把电偶极子包围在其中，如图所示．按高斯定理，因高斯面内电荷的代数和为零，得到：S ·ｄ＝∑ｑ／εo＝０即S ·ｄ＝Ｅsｄｓ＝Ｅ·４πＲ2 ＝０∴Ｅ＝０即高斯面上各点场强处处为零．以上推证对不对？如果不对，请指出错在何处？5关于高斯定理S ·ｄ＝∑ｑ／εo，下列说法中如有错误请改正．（１）∑ｑ为闭合面内所有电荷的代数和．（２）闭合面上各点场强仅由面内电荷决定，与面外电荷无关．（３）闭合面的电通量仅取决于面内电荷，与面外电荷无关．6对于实际上的任何电流回路，任意选取的闭合积分回路，安培环路定理·ｄ＝LＩ都能成立，因此利用安培环路定理可以求出任何电流回路在空间任一处产生的磁场强度．以上看法如有错请指出并改正．7由安培环路定理的应用例子可见，只有空间电流分布对称的情况下，该定理才成立．以上看法如有错误请指出并改正．四 . 问答题：1请分别写出质点系的动量守恒、动能守恒和机械能守恒的条件．2推导理想气体压强公式可分四步：（１）求任一分子ｉ一次碰撞器壁施于器壁的冲量２ｍｖi x ；（２）求分子ｉ在单位时间内施于器壁冲量的总和（ｍ／1）（ｖi x ）2 ；（３）求所有Ｎ个分子在单位时间内施于器壁的总冲量（ｍ／1）（ｖi x ）2 ；（４）求所有分子在单位时间内施于单位面积器壁的总冲量──压强ｐ＝［ｍ／（1 2 3）］（ｖi x ）2＝（２／３）ｎ．在上述四步过程中，哪几步用到了理想气体的假设？哪几步用到了平衡态的条件？哪几步用到了统计平均的概念？（1 、2、3分别为长方形容器的三个边长）3已知ｆ（ｖ）为麦克斯韦速率分布函数，Ｎ为总分子数，ｖP为分子的最可几速率．下列各式表示什么物理意义？（１）∫ｖｆ（ｖ）ｄｖ；（２）∫ｆ（ｖ）ｄｖ；（３）∫Ｎｆ（ｖ）ｄｖ．4静电学中有下面几个常见的场强公式：＝／ｑ（１）Ｅ＝ｑ／（４πεoｒ2 ）（２）Ｅ＝（ＵA －ＵB）／（３）问：１．式（１）、（２）中的ｑ意义是否相同？２．各式的适用范围如何？5试述静电场的环路定理．6如图所示，带电量均是Ｑ的两个点电荷相距为，联线中点为Ｏ，有一点电荷ｑ，在联线中垂线上距Ｏ为ｘ处，若电荷ｑ从静止开始运动，它将如何运动？（定性指出ｑ的位置与速度变化情况）．已知Ｑ与ｑ异号，忽略重力，阻力不计．7为什么不能把磁场作用于运动电荷的力的方向，定义为磁感应强度的方向？ 8一条磁感应线上的任意二点处的磁感应强度一定大小相等么？为什么？9两个共面同心的圆电流Ｉ1 ，Ｉ2 其半径分别为Ｒ1 ，Ｒ2 ，问它们之间满足什么样关系时，圆心处的磁场为零．10从毕奥─萨伐尔定律能导出无限长直电流的磁场公式ＩμoＢ＝────，２πａ当考察点无限接近导线时（ａ→０），则Ｂ→∞，这是没有物理意义的，请解释．11将一长直细螺线管弯成环形螺线管，问管内磁场有何变化？12如图所示，环绕一根有限长的载流直导线有一回路ｃ，·ｄ＝Ｉ是否成立？试c说明理由．。

2015级大学物理-I-计算题-04磁学-有答案

2015级大学物理I 计算题-04磁学【重点考核知识点】1.毕奥--萨伐尔定律和磁场叠加原理的应用。

⑴ 公式① 无限长载流直导线的磁感强度分布：02IB rμπ=，方向与I 成右手螺旋关系，具有柱对称性。

② 半无限长载流直导线，距有限端垂直距离为r 的点的磁感强度分布：04IB rμπ=，方向与I 成右手螺旋关系。

③ 载流直导线延长线上的点的磁感强度分布： 0=B④ 载流圆弧导线在圆心处的磁感强度分布：0(,4IB R Rμααπ=为圆弧半径为圆弧的圆心角），方向与I 成右手螺旋关系。

⑵ 相关例题和作业题【例12.2.1】一无限长载流直导线被弯成如图12.2.5所示的形状，试计算O 点的磁感强度。

解：点O 的磁感强度是图12.2.5中的4根载流导线在该点产生的磁感强度的矢量和，即4321B B B B B+++= 由于点O 在导线1、3的延长线上，因此 031==B B导线2为四分之一圆弧，导线4为半无限长载流直导线，由式(12.2.7)可知图12.2.5 用场强叠加原理求磁感应强度RIB 802μ=方向垂直纸面向外RIa I B πμπμ84004==方向垂直纸面向外所以O 点的磁感强度大小为 ⎪⎭⎫⎝⎛+=+=πμπμμ11888000R I R I RIB O 方向垂直纸面向外。

【12.1】一长直导线被弯成如题图12.1所示的形状，通过的电流为I ，半径为R 。

求圆心O 处的磁感强度的大小和方向。

解：点O 处的磁感强度由无限长直线电流和圆电流共同产生。

直线电流在点O 处的磁感强度大小为RIB πμ201=，方向垂直于纸面向外圆电流在点O 处的磁感强度大小为RIB 202μ=，方向垂直于纸面向里⊗所以，点O 处的磁感强度大小为)1(20120-=-=ππμRIB B B , 方向垂直于纸面向里。

【12.4】将一导线弯成如题图12.4所示的形状，求点O 处的磁感强度的大小和方向。

题图 12.1题图12.4IR 2 R 1 O I解：设半径为1R 的弧线电流在点O 处产生的磁感强度为大小1B ，半径为2R 的弧线电流在点O 处产生的磁感强度大小为2B ，有⊗==方向 8324310101R IR I B μμ ⊗==方向 824120202R IR I B μμ 两段直线电流在O 点处的磁感强度大小均为0。

大学物理一计算题

大学物理计算题_08[1]

长沙理工大学大学物理计算题题库

大学物理 力学计算题汇总

大学物理一计算题111

(完整word)大学物理习题册计算题及答案

2015级大学物理-I-计算题-03电学-有答案

大学物理计算题(东莞理工)

泉州师范学院《大学物理A上》计算题

大学物理计算题

大学物理计算题

《大学物理A上》计算题(1)

推荐学习 精品-清华大学《大学物理》分类经典练习题及解析 波动光学衍射下

大学物理复习计算

大学物理计算题

大学物理试卷

物理计算题道+答案

7.12 大学物理(上)练习题

大学物理计算题

2015级大学物理-I-计算题-04磁学-有答案

大学物理力学计算题汇总

推荐学习精品-清华大学《大学物理》分类经典练习题及解析波动光学衍射下