大学物理试卷及答案解析1
大学物理试题库及答案详解pdf
大学物理试题库及答案详解pdf一、选择题1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 299,792,458 m/sB. 299,792,458 km/sC. 299,792,458 km/hD. 299,792,458 m/h答案：A2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。
这个定律的数学表达式是（）。
A. F = maB. F = ma^2C. F = m/aD. F = a/m答案：A二、填空题1. 电磁波的波速在真空中是恒定的，其值为______ m/s。
答案：299,792,4582. 根据热力学第一定律，能量守恒，即能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
其数学表达式为：ΔU = Q - W，其中ΔU表示内能的变化，Q表示______，W表示______。
答案：热量的转移；功的做功三、计算题1. 一个质量为5kg的物体从静止开始，受到一个恒定的力F=20N的作用，求物体在5秒内移动的距离。
答案：首先根据牛顿第二定律F=ma，可以计算出物体的加速度a=F/m=20N/5kg=4m/s²。
然后根据位移公式s=1/2at²，可以计算出物体在5秒内移动的距离s=1/2*4m/s²*(5s)²=50m。
2. 一个电容器的电容为2μF，当电压从0增加到5V时，求电容器储存的电荷量。
答案：根据电容的定义C=Q/V，可以计算出电容器储存的电荷量Q=CV=2*10^-6F*5V=10^-5C。
四、简答题1. 简述麦克斯韦方程组的四个方程。
答案：麦克斯韦方程组包括四个方程，分别是：- 高斯电场定律：∇·E = ρ/ε₀- 高斯磁场定律：∇·B = 0- 法拉第电磁感应定律：∇×E = -∂B/∂t- 安培环路定律（包含麦克斯韦修正项）：∇×B = μ₀(J +ε₀∂E/∂t)2. 什么是量子力学的不确定性原理？答案：不确定性原理是量子力学中的一个基本原理，由海森堡提出。
大学物理试题答案及解析
大学物理试题答案及解析一、选择题1. 光年是表示距离的单位，它等于（）。
A. 一年内光所行进的距离B. 一年内光所行进的时间C. 一年内光所行进的路程D. 一年内光所行进的速度答案：A解析：光年是天文学中用来表示距离的单位，它表示光在真空中一年内所行进的距离。
2. 根据牛顿第二定律，一个物体的加速度与作用在它上面的力成正比，与它的质量成反比。
这个定律的数学表达式是（）。
A. \( F = ma \)B. \( F = \frac{m}{a} \)C. \( a = \frac{F}{m} \)D. \( a = \frac{m}{F} \)答案：C解析：牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在它上面的力成正比，与它的质量成反比，数学表达式为 \( a = \frac{F}{m} \)。
二、填空题1. 根据热力学第一定律，能量守恒，即能量不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
用公式表示为：\( \Delta U = Q- W \)，其中 \( \Delta U \) 表示内能的变化，\( Q \) 表示系统吸收的热量，\( W \) 表示系统对外做的功。
2. 电磁波谱中，波长最长的是（）。
答案：无线电波解析：电磁波谱中，波长从长到短依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
三、计算题1. 一辆质量为1000kg的汽车以20m/s的速度行驶，突然遇到紧急情况需要刹车。
假设刹车过程中汽车的加速度为-5m/s²，求汽车从开始刹车到完全停止所需的时间。
答案：4秒解析：根据公式 \( v = u + at \)，其中 \( v \) 是最终速度，\( u \) 是初始速度，\( a \) 是加速度，\( t \) 是时间。
已知\( v = 0 \)，\( u = 20 \)m/s，\( a = -5 \)m/s²，代入公式得\( 0 = 20 - 5t \)，解得 \( t = 4 \)秒。
大学物理试题分析及答案
大学物理试题分析及答案一、单项选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 3×10^8 m/sB. 2×10^8 m/sC. 1×10^8 m/sD. 4×10^8 m/s答案：A2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
如果作用力增加一倍，质量减少一半，那么加速度将（）。
A. 增加一倍B. 减少一半C. 增加四倍D. 减少四倍答案：C3. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，第1秒内、第2秒内、第3秒内通过的位移之比为（）。
A. 1:3:5B. 1:2:3C. 1:4:9D. 1:8:27答案：B4. 两个点电荷之间的库仑力与它们之间的距离的平方成反比，如果两个点电荷之间的距离增加一倍，那么它们之间的库仑力将（）。
A. 增加一倍B. 减少一半C. 减少到原来的四分之一答案：C5. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，其向心力由静摩擦力提供。
如果物体的质量增加一倍，而速度保持不变，那么向心力将（）。
A. 增加一倍B. 减少一半C. 保持不变D. 增加四倍答案：A6. 根据能量守恒定律，一个物体从一定高度自由下落，其动能和势能之和保持不变。
如果物体下落的高度增加一倍，那么其动能将（）。
A. 增加一倍B. 减少一半D. 减少到原来的四分之一答案：C7. 一个理想气体等压膨胀时，其内能变化为（）。
A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 无法确定答案：A8. 根据麦克斯韦方程组，变化的磁场会产生（）。
A. 电场B. 磁场C. 电势D. 电流答案：A9. 一个物体在水平面上受到一个恒定的拉力作用，如果拉力的方向与物体运动方向成一定角度，那么物体将做（）。
A. 匀速直线运动B. 匀加速直线运动C. 匀速圆周运动D. 变加速直线运动答案：D10. 根据普朗克量子理论，一个黑体辐射的光谱分布只与黑体的温度有关，而与黑体的形状和材料无关。
大学基础教育《大学物理（一）》真题练习试卷 附答案
大学基础教育《大学物理（一）》真题练习试卷附答案姓名：______ 班级：______ 学号：______考试须知：1、考试时间：120分钟，本卷满分为100分。
2、请首先按要求在试卷的指定位置填写您的姓名、班级、学号。
一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）1、一条无限长直导线载有10A的电流．在离它 0.5m远的地方它产生的磁感强度B为____________。
一条长直载流导线，在离它1cm处产生的磁感强度是T，它所载的电流为____________。
2、一质量为0.2kg的弹簧振子, 周期为2s,此振动系统的劲度系数k为_______ N/m。
3、一质点作半径为0.1m的圆周运动，其角位置的运动学方程为：，则其切向加速度大小为=__________第1秒末法向加速度的大小为=__________。
4、静电场中有一质子(带电荷) 沿图示路径从a点经c点移动到b点时，电场力作功J．则当质子从b点沿另一路径回到a点过程中，电场力作功A＝___________；若设a点电势为零，则b点电势＝_________。
5、一质点在OXY平面内运动,其运动方程为,则质点在任意时刻的速度表达式为________；加速度表达式为________。
6、一弹簧振子系统具有1.OJ的振动能量，0.10m的振幅和1.0m／s的最大速率，则弹簧的倔强系数为_______，振子的振动频率为_______。
7、两根相互平行的“无限长”均匀带正电直线1、2，相距为d，其电荷线密度分别为和如图所示，则场强等于零的点与直线1的距离a为_____________ 。
8、动量定理的内容是__________，其数学表达式可写__________，动量守恒的条件是__________。
9、两个同振动方向、同频率、振幅均为A的简谐振动合成后振幅仍为A，则两简谐振动的相位差为_______ 。
10、真空中有一半径为R均匀带正电的细圆环，其电荷线密度为λ，则电荷在圆心处产生的电场强度的大小为____。
大学物理试题讲解及答案
大学物理试题讲解及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 3×10^5 km/sB. 3×10^8 m/sC. 3×10^9 km/sD. 3×10^11 m/s答案：B2. 根据牛顿第二定律，力和加速度的方向（）。
A. 总是相同B. 总是相反C. 有时相同，有时相反D. 无关答案：A3. 一个物体的质量为2kg，受到的力为10N，那么它的加速度是（）。
A. 5 m/s^2B. 10 m/s^2C. 20 m/s^2D. 无法确定答案：A4. 一个点电荷在电场中从静止开始运动，其电势能将（）。
A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少答案：B5. 根据热力学第一定律，一个系统在绝热过程中（）。
A. 内能增加B. 内能减少C. 内能不变D. 无法确定答案：D6. 光的折射定律表明，入射角和折射角的关系是（）。
A. 入射角大，折射角小B. 入射角小，折射角大C. 入射角和折射角成正比D. 入射角和折射角成反比答案：C7. 一个物体在自由下落过程中，其动能和重力势能的关系是（）。
A. 动能增加，重力势能减少B. 动能减少，重力势能增加C. 动能和重力势能之和保持不变D. 动能和重力势能之和增加答案：C8. 根据麦克斯韦方程组，电磁波的传播速度是（）。
A. 光速的一半B. 光速C. 超过光速D. 低于光速答案：B9. 在理想气体定律中，气体的压强与体积成（）。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 先正比后反比答案：B10. 根据欧姆定律，电阻两端的电压与通过电阻的电流之间的关系是（）。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 先正比后反比答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 牛顿第三定律指出，作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在_________上。
答案：不同物体2. 在国际单位制中，力的单位是_________。
大学物理试题及解析答案
大学物理试题及解析答案一、单项选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 2.99×10^8 m/sB. 3.00×10^8 m/sC. 3.33×10^8 m/sD. 2.99×10^5 m/s答案：B解析：光在真空中的传播速度是一个常数，约为3.00×10^8 m/s，这是物理学中的一个基本常数。
2. 以下哪个选项是正确的矢量？A. 速度B. 质量C. 温度D. 密度答案：A解析：矢量具有大小和方向，速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，因此是矢量。
而质量、温度和密度都是标量，只有大小，没有方向。
3. 根据牛顿第二定律，作用在物体上的力与物体的加速度成正比，与物体的质量成反比。
如果一个物体的质量增加一倍，而作用在物体上的力保持不变，那么物体的加速度将（）。
A. 增加一倍B. 减少一倍C. 保持不变D. 增加两倍答案：B解析：根据牛顿第二定律，F=ma，如果质量m增加一倍，力F 保持不变，那么加速度a将减少一半。
4. 以下哪个选项是正确的能量守恒定律的表述？A. 能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式B. 能量可以被创造或消灭，但总量保持不变C. 能量可以被创造或消灭，总量不守恒D. 能量不能被创造或消灭，但可以自由转化答案：A解析：能量守恒定律是物理学中的一个基本定律，它指出能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，总量保持不变。
5. 以下哪个选项是正确的波长、频率和波速之间的关系？A. λ = v / fB. λ = f / vC. λ = v * fD. λ = v - f答案：A解析：波长（λ）、频率（f）和波速（v）之间的关系是λ = v / f，这是波的基本关系式。
6. 以下哪个选项是正确的热力学第一定律的表述？A. 能量可以被创造或消灭B. 能量守恒C. 能量不能被创造或消灭，但可以自由转化D. 能量守恒，但有方向性答案：B解析：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学过程中的表述，它指出在一个封闭系统中，能量总量保持不变。
大 学 物 理 试 卷及答案1
大 学 物 理 试 卷班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________ 日期:__________年_______月_______日 成绩:_____________一、选择题：（每题3分，共33分）1、在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞频率Z 与气体的热力学温度T 的关系为 (A) Z 与T 无关． (B) Z 与T 成正比．(C) Z 与T 成反比． (D) Z 与T 成正比． [ ]2、关于可逆过程和不可逆过程的判断： (1) 可逆热力学过程一定是准静态过程． (2) 准静态过程一定是可逆过程． (3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程． (4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程． 以上四种判断，其中正确的是 (A) (1)、(2)、(3)． (B) (1)、(2)、(4)．(C) (2)、(4)．(D) (1)、(4)． ［ ］3、 如图，bca 为理想气体绝热过程，b 1a 和b 2a 是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是:(A) b 1a 过程放热，作负功；b 2a 过程放热，作负功． (B) b 1a 过程吸热，作负功；b 2a 过程放热，作负功．(C) b 1a 过程吸热，作正功；b 2a 过程吸热，作负功． (D) b 1a 过程放热，作正功；b 2a 过程吸热，作正功．［ ］4、如图所示，设某热力学系统经历一个由c →d →e 的过程，其中，ab 是一条绝热曲线，a 、c 在该曲线上．由热力学定律可知，该系统在过程中(A) 不断向外界放出热量． (B) 不断从外界吸收热量．(C) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量等于放出的热量． (D) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量大于放出的热量．(E) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量小于放出的热量. ［ ］5、气缸中有一定量的氮气(视为刚性分子理想气体)，经过绝热压缩，使其压强变为原pO V b 12ac a b cde Vp O来的2倍，问气体分子的平均速率变为原来的几倍？ (A) 22/5． (B) 22/7．(C) 21/5． (D) 21/7． ［ ］6、一长为l 的均匀细棒悬于通过其一端的光滑水平固定轴上，（如图所示），作成一复摆．已知细棒绕通过其一端的轴的转动惯量231ml J =，此摆作微小振动的周期为 (A) g l π2. (B) gl 22π. (C) g l 322π. (D) gl 3π. ［ ］7、一质点作简谐振动，已知振动周期为T ，则其振动动能变化的周期是 (A) T /4． (B) 2/T ． (C) T ． (D) 2 T ． (E) 4T ． ［ ］8、图中所画的是两个简谐振动的振动曲线．若这两个简谐振动可叠加，则合成的余弦振动的初相为(A) π23． (B) π． (C) π21． (D) 0． ［ ］9、在简谐波传播过程中，沿传播方向相距为λ21（λ 为波长）的两点的振动速度必定(A) 大小相同，而方向相反． (B) 大小和方向均相同． (C) 大小不同，方向相同． (D) 大小不同，而方向相反．［ ］10、两相干波源S 1和S 2相距λ /4，（λ 为波长），S 1的相位比S 2的相位超前π21，在S 1，S 2的连线上，S 1外侧各点（例如P 点）两波引起的两谐振动的相位差是： (A) 0． (B)π21． (C) π． (D) π23． ［ ］11、若在弦线上的驻波表达式是 t x y ππ=20cos 2sin 20.0．则形成该驻波的两个反向进行的行波为：(A)]21)10(2cos[10.01π+-π=x t y ]21)10(2cos[10.02π++π=x t y (SI)．(B) ]50.0)10(2cos[10.01π--π=x t y]75.0)10(2cos[10.02π++π=x t y (SI)．S 1S 2Pλ/4A/ -(C) ]21)10(2cos[10.01π+-π=x t y ]21)10(2cos[10.02π-+π=x t y (SI)．(D) ]75.0)10(2cos[10.01π+-π=x t y]75.0)10(2cos[10.02π++π=x t y (SI)． ［ ］二、填空题：（共25分）12、两个容器容积相等，分别储有相同质量的N 2和O 2气体，它们用光滑细管相连通，管子中置一小滴水银，两边的温度差为 30 K ，当水银滴在正中不动时，N 2和O 2的温度为2N T ＝ ___________，2O T ＝__________．(N 2气的摩尔质量M mol ＝28×10-3 kg ·mol -1)13、在无外力场作用的条件下，处于平衡态的气体分子按速度分布的规律，可用 ________________分布律来描述．如果气体处于外力场中，气体分子在空间的分布规律，可用__________分布律来描述．14、 图示的两条f (v )~v 曲线分别表示氢气和氧气在同一温度下的麦克斯韦速率分布曲线．由此可得氢气分子的最概然速率为________________；氧气分子的最概然速率为________________． 15、已知一简谐振动曲线如图所示，由图确定振子：(1) 在_____________s 时速度为零．(2) 在____________ s 时动能最大．(3) 在____________ s 时加速度取正的最大值．16、一平面余弦波沿Ox 轴正方向传播，波动表达式为 ])(2cos[φλ+-π=xT t A y ， 则x = -λ 处质点的振动方程是____________________________________；若以x = λ处为新的坐标轴原点，且此坐标轴指向与波的传播方向相反，则对此新的坐标轴，该波的波动表达式是_______________________________________________．） x (cm)t (s)O 1217、如图所示，在平面波传播方向上有一障碍物AB ，根据惠更斯原理，定性地绘出波绕过障碍物传播的情况．18、在真空中沿着z 轴正方向传播的平面电磁波的磁场强度波的表达式为])/(cos[00.2π+-=c z t H x ω (SI)，则它的电场强度波的表达式为____________________________________________________．（真空介电常量 ε 0 = 8.85×10-12 F/m ，真空磁导率 μ 0 =4π×10-7 H/m ）三、计算题：（共42分）19、有 2×10-3 m 3刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75×102 J ． (1) 试求气体的压强；(2) 设分子总数为 5.4×1022个，求分子的平均平动动能及气体的温度． (玻尔兹曼常量k ＝1.38×10-23 J ·K -1)20、汽缸内有一种刚性双原子分子的理想气体，若经过准静态绝热膨胀后气体的压强减少了一半，则变化前后气体的内能之比 E 1∶E 2＝？21、如图所示，有一定量的理想气体，从初状态a (p 1,V 1)开始，经过一个等体过程达到压强为p 1/4的b 态，再经过一个等压过程达到状态c ，最后经等温过程而完成一个循环．求该循环过程中系统对外作的功W 和所吸的热量Q ．22、如图，劲度系数为k 的弹簧一端固定在墙上，另一端连接一质量为M 的容器，容器可在光滑水平面上运动．当弹簧未变形时容器位于O 处，今使容器自O 点左侧l 0处从静止开始运动，每经过O 点一次时，从上方滴管中滴入一质量为m 的油滴，求：(1) 容器中滴入n 滴以后，容器运动到距O 点的最远距离；(2) 容器滴入第(n +1)滴与第n 滴的时间间隔．大 学 物 理 试 卷 解 答二、填空题：（共25分）pp 1112、 210 K 2分240 K 2分13、 麦克斯韦 2分玻尔兹曼 2分14、 2000 m ·s -1 1分 500 m ·s -1 2分15、 0.5(2n +1) n = 0，1，2，3，… 1分 n n = 0，1，2，3，… 1分 0.5(4n +1) n = 0，1，2，3，… 1分16、 ]/2cos[1φ+π=T t A y 2分 ])//(2cos[2φλ++π=x T t A y 3分17、 答案见图子波源、波阵面、波线各3分占1分18、 ])/(cos[754π+--=c z t E y ω (SI) 3分三、计算题：（共42分）19（10分）、解：(1) 设分子数为N .据 E = N (i / 2)kT 及 p = (N / V )kT得 p = 2E / (iV ) = 1.35×105 Pa 4分(2) 由 kT N kT Ew 2523=得 ()21105.75/3-⨯==N E w J 3分又 kT N E 25=得 T = 2 E / (5Nk )＝362k 3分20（10分）、解：据 iRT M M E mol 21)/(=, RT M M pV m ol )/(= 2分 得 ipV E 21=变化前 11121V ip E =， 变化后22221V ip E = 2分 绝热过程 γγ2211V p V p =即1221/)/(p p V V =γ3分题设 1221p p =， 则 21)/(21=γV V即 γ/121)21(/=V V∴)21/(21/221121V ip V ip E E =γ/1)21(2⨯=22.1211==-γ 3分21（10分）、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 =W ． 而在a →b 等体过程中功 W 1= 0． 在b →c 等压过程中功W 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W 3 =p 1 V 1 ln (V 2/V 1) = -p 1V 1ln 4 2分 ∴ W =W 1 +W 2 +W 3 =[(3/4)－ln4] p 1V 1 1分 Q =W=[(3/4)－ln4] p 1V 1 3分22（12分）、解：(1) 容器中每滴入一油滴的前后，水平方向动量值不变，而且在容器回到O 点滴入下一油滴前， 水平方向动量的大小与刚滴入上一油滴后的瞬间后的相同。
大学物理试题分析及答案
大学物理试题分析及答案一、选择题1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 299,792,458 m/sB. 300,000,000 m/sC. 299,792,000 m/sD. 300,000,000 km/s答案：A2. 牛顿第三定律指出，对于两个相互作用的物体，它们之间的力（）。
A. 相等且方向相反B. 相等且方向相同C. 不相等且方向相反D. 不相等且方向相同答案：A二、填空题1. 根据热力学第一定律，能量守恒可以表示为：\(\Delta U = Q +W\)，其中\(\Delta U\)表示内能的变化，\(Q\)表示系统吸收的热量，\(W\)表示系统对外做的功。
2. 电磁波谱中，波长最长的是（）。
答案：无线电波三、计算题1. 一个质量为2kg的物体，从静止开始自由落体运动，忽略空气阻力，求物体在下落5秒后的速度。
解：根据自由落体运动的公式，\(v = gt\)，其中\(g\)为重力加速度，取9.8 m/s²，\(t\)为时间。
\[v = 9.8 \times 5 = 49 m/s\]2. 一个电流为3A的电路，通过一个电阻为6Ω的电阻器，求电路中的电压。
解：根据欧姆定律，\(V = IR\)，其中\(V\)为电压，\(I\)为电流，\(R\)为电阻。
\[V = 3 \times 6 = 18 V\]四、简答题1. 简述电磁感应定律的内容。
答：电磁感应定律指出，当导体在磁场中运动时，会在导体中产生电动势，其大小与导体的速度、磁场的强度以及导体与磁场之间的夹角有关。
2. 描述光的干涉现象。
答：光的干涉现象是指两束或多束光波在空间的某一点相遇时，由于相位差的存在，导致光强在某些区域增强，在另一些区域减弱的现象。
这种现象说明了光具有波动性。
五、论述题1. 论述牛顿运动定律在现代物理学中的地位和作用。
答：牛顿运动定律是经典力学的基础，描述了物体运动的基本规律。
在现代物理学中，虽然相对论和量子力学的出现对牛顿定律进行了修正和扩展，但牛顿定律在宏观尺度和低速条件下仍然具有很高的准确性和实用性。
大一物理试题及答案解析
大一物理试题及答案解析一、选择题1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 299,792,458 m/sB. 300,000,000 m/sC. 299,792,000 m/sD. 300,000,000 km/s答案：A解析：光在真空中的传播速度是一个常数，大约为299,792,458 m/s。
选项A是正确的。
2. 根据牛顿第二定律，力等于（）。
A. 质量乘以加速度B. 加速度乘以质量C. 速度乘以质量D. 质量除以加速度答案：A解析：牛顿第二定律表明，力等于质量乘以加速度，公式表示为F=ma。
二、填空题3. 一个物体从静止开始以恒定加速度运动，其位移s与时间t的关系式为s = _______。
答案：(1/2)at^2解析：根据匀加速直线运动的位移公式，s = (1/2)at^2，其中a是加速度，t是时间。
4. 一个物体的质量为2kg，受到的力为10N，其加速度为 _______。
答案：5 m/s^2解析：根据牛顿第二定律，F=ma，所以a=F/m=10N/2kg=5 m/s^2。
三、计算题5. 一个质量为5kg的物体从静止开始，以2m/s^2的加速度加速运动，求物体在5秒内的位移。
答案：25m解析：根据位移公式s = (1/2)at^2，将已知数值代入公式，得到s = (1/2) * 2m/s^2 * (5s)^2 = 25m。
6. 一个物体在水平面上以10m/s的初速度开始运动，受到一个与运动方向相反的阻力，大小为5N，求物体在3秒内的速度变化。
答案：-3m/s解析：首先计算物体的加速度，a = F/m = 5N/5kg = 1m/s^2。
然后使用速度变化公式Δv = at，得到Δv = 1m/s^2 * 3s = 3m/s。
由于阻力方向与运动方向相反，所以速度变化为-3m/s。
四、简答题7. 简述牛顿第一定律的内容。
答案：牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
大学物理试题答案及解析
大学物理试题答案及解析一、单项选择题（每题3分，共30分）1. 光的干涉现象中，两束相干光的频率必须相同，这是因为：A. 光的频率与光源有关B. 光的频率与介质有关C. 光的频率与波长有关D. 光的频率与干涉现象无关答案：A解析：光的干涉现象要求两束光波具有相同的频率，这是因为频率决定了光波的相位关系，只有频率相同，两束光波才能在空间中形成稳定的干涉图样。
频率与光源的性质有关，与介质和波长无关。
2. 根据热力学第一定律，下列说法正确的是：A. 系统吸收热量，内能一定增加B. 系统对外做功，内能一定减少C. 系统吸收热量且对外做功，内能可能增加也可能减少D. 系统对外做功且放出热量，内能一定增加答案：C解析：热力学第一定律表明，系统的内能变化等于系统吸收的热量与对外做的功之和。
因此，系统吸收热量且对外做功时，内能的变化取决于吸收的热量与对外做的功的大小关系，可能增加也可能减少。
3. 理想气体状态方程为PV=nRT，其中R是：A. 气体常数B. 普朗克常数C. 光速D. 万有引力常数答案：A解析：理想气体状态方程PV=nRT中，R代表气体常数，是一个与气体种类无关的常数，用于描述理想气体的性质。
4. 根据麦克斯韦方程组，下列说法不正确的是：A. 变化的磁场可以产生电场B. 变化的电场可以产生磁场C. 均匀变化的电场产生稳定的磁场D. 均匀变化的磁场产生稳定的电场答案：C解析：根据麦克斯韦方程组，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场。
均匀变化的电场产生稳定的磁场，而均匀变化的磁场产生稳定的电场，因此选项C不正确。
5. 根据相对论，下列说法正确的是：A. 运动的物体长度会缩短B. 运动的物体质量会增加C. 运动的物体时间会变慢D. 所有选项都正确答案：D解析：根据狭义相对论，运动的物体相对于静止观察者会表现出长度缩短（长度收缩）、质量增加（相对论质量）和时间变慢（时间膨胀）的现象。
6. 根据量子力学，下列说法不正确的是：A. 电子在原子中的运动是量子化的B. 电子在原子中的运动轨迹是确定的C. 电子在原子中的运动状态可以用波函数描述D. 电子在原子中的运动状态具有概率性答案：B解析：量子力学中，电子在原子中的运动是量子化的，并且其运动状态可以用波函数描述，具有概率性。
大学物理一考试题及答案
大学物理一考试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1. 光年是指：A. 光在一年内传播的距离B. 光在真空中传播一年的时间C. 光在一年内传播的速度D. 光在一年内传播的光子数量答案：A2. 根据牛顿第二定律，若物体的质量不变，作用力增大，则物体的加速度：A. 减小B. 增大C. 不变D. 无法确定答案：B3. 以下哪种情况不属于简谐运动？A. 单摆运动B. 弹簧振子运动C. 匀速圆周运动D. 受迫振动答案：C4. 根据能量守恒定律，以下哪种情况能量不守恒？A. 完全非弹性碰撞B. 完全弹性碰撞C. 匀速直线运动D. 匀速圆周运动答案：A5. 在理想气体状态方程 PV=nRT 中，P 代表：A. 温度B. 体积C. 压力D. 摩尔数答案：C6. 光的干涉现象中，以下哪种情况不会产生干涉条纹？A. 两束相干光波相遇B. 两束非相干光波相遇C. 两束相干光波频率相同D. 两束相干光波相位差恒定答案：B7. 根据麦克斯韦方程组，以下哪个方程描述了电磁波的传播？A. 高斯定律B. 安培定律C. 法拉第电磁感应定律D. 麦克斯韦修正的安培定律答案：D8. 以下哪种物质的导电性最好？A. 玻璃B. 橡胶C. 铜D. 陶瓷答案：C9. 根据热力学第一定律，以下哪种过程是不可逆的？A. 等温膨胀B. 绝热压缩C. 等压加热D. 等容冷却答案：B10. 以下哪种情况不属于热力学第二定律的表述？A. 熵增原理B. 不可能从单一热源吸热使之完全变为功而不产生其他效果C. 不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不产生其他效果D. 能量守恒答案：D二、填空题（每题2分，共20分）11. 根据胡克定律，弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，比例系数称为弹簧的______。
答案：劲度系数12. 光的折射定律表明，入射角与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比，即 ______。
答案：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)13. 根据开普勒第三定律，行星公转周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比，比例系数为 ______。
大学基础课《大学物理(一)》期末考试试题 附解析
姓名班级学号 ………密……….…………封…………………线…………………内……..………………不……………………. 准…………………答…. …………题…大学基础课《大学物理（一）》期末考试试题 附解析考试须知：1、考试时间：120分钟，本卷满分为100分。
2、请首先按要求在试卷的指定位置填写您的姓名、班级、学号。
3、请仔细阅读各种题目的回答要求，在密封线内答题，否则不予评分。
一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）1、质量分别为m 和2m 的两物体(都可视为质点)，用一长为l 的轻质刚性细杆相连，系统绕通过杆且与杆垂直的竖直固定轴O 转动，已知O 轴离质量为2m 的质点的距离为l ，质量为m 的质点的线速度为v 且与杆垂直，则该系统对转轴的角动量(动量矩)大小为________。
2、一根长为l ，质量为m 的均匀细棒在地上竖立着。
如果让竖立着的棒以下端与地面接触处为轴倒下，则上端到达地面时细棒的角加速度应为_____。
3、四根辐条的金属轮子在均匀磁场中转动，转轴与平行，轮子和辐条都是导体，辐条长为R ，轮子转速为n ，则轮子中心O 与轮边缘b 之间的感应电动势为______________，电势最高点是在______________处。
4、一束平行单色光垂直入射在一光栅上，若光栅的透明缝宽度与不透明部分宽度相等，则可能看到的衍射光谱的级次为____________。
5、一质点作半径为0.1m 的圆周运动，其运动方程为：（SI ），则其切向加速度为＝_____________。
6、一质点的加速度和位移的关系为且，则速度的最大值为_______________ 。
7、若静电场的某个区域电势等于恒量，则该区域的电场强度为_______________，若电势随空间坐标作线性变化，则该区域的电场强度分布为 _______________。
8、一长为的均匀直棒可绕过其一端且与棒垂直的水平光滑固定轴转动。
大一物理试题及答案解析
大一物理试题及答案解析一、选择题（每题4分，共40分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 2.998×10^8 m/sB. 3.0×10^8 m/sC. 2.998×10^5 km/sD. 3.0×10^5 km/s答案：B解析：光在真空中的传播速度是一个常数，约为 3.0×10^8 m/s，这是物理学中的一个基本常数，也是光速的国际单位制表示。
2. 根据牛顿第二定律，作用在物体上的合力等于物体质量与加速度的乘积，即F=ma。
如果一个物体的质量为2kg，加速度为3m/s²，那么作用在物体上的合力是多少？（）A. 6NB. 9NC. 12ND. 15N答案：A解析：根据牛顿第二定律，F=ma，将给定的质量m=2kg和加速度a=3m/s²代入公式，得到F=2kg×3m/s²=6N。
3. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，初速度为0，加速度为2m/s²，经过4秒后，物体的速度是多少？（）A. 4m/sB. 6m/sC. 8m/sD. 10m/s答案：C解析：根据匀加速直线运动的速度公式v=at，其中v为速度，a为加速度，t为时间。
将a=2m/s²和t=4s代入公式，得到v=2m/s²×4s=8m/s。
4. 两个点电荷之间的库仑力与它们之间的距离的平方成反比，如果两个点电荷之间的距离加倍，它们之间的库仑力将变为原来的多少？（）A. 1/2B. 1/4C. 1/8D. 1/16答案：B解析：根据库仑定律，两个点电荷之间的库仑力F与它们之间的距离r的平方成反比，即F∝1/r²。
如果距离加倍，即r变为2r，那么新的库仑力F'与原来的库仑力F的关系为F'=F/(2r)²=F/4。
5. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，其向心加速度的大小为a，线速度的大小为v，半径为r，那么物体所受的向心力是多少？（）A. mvB. mv²/rC. maD. m(v²/r)答案：D解析：向心加速度a=v²/r，向心力F=ma，将a代入得到F=m(v²/r)。
大学物理试题及答案详解
大学物理试题及答案详解一、选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 2.998×10^8 m/sB. 3.000×10^8 m/sC. 3.000×10^5 km/sD. 3.000×10^8 km/s答案：B解析：光在真空中的传播速度是一个常数，约为3.000×10^8 m/s，这是物理学中的一个基本常数，也是国际单位制中定义的长度单位“米”的基础。
2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力之间的关系是（）。
A. 加速度与作用力成正比，与物体质量成反比B. 加速度与作用力成反比，与物体质量成正比C. 加速度与作用力成正比，与物体质量成正比D. 加速度与作用力成反比，与物体质量成反比答案：A解析：牛顿第二定律表明，物体的加速度（a）与作用在其上的合力（F）成正比，与物体的质量（m）成反比，即F=ma。
3. 以下哪种物质是超导体？（）A. 铜B. 铝C. 汞D. 铁答案：C解析：超导体是指在特定温度下，电阻突然降为零的物质。
汞是已知的超导体之一，而铜、铝和铁在常温下都是正常的导体。
4. 两个点电荷之间的库仑力遵循（）定律。
A. 牛顿第三定律B. 库仑定律C. 万有引力定律D. 胡克定律答案：B解析：库仑定律描述了两个点电荷之间的相互作用力，其大小与两个电荷的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
5. 以下哪个量是矢量？（）A. 质量B. 速度C. 温度D. 密度答案：B解析：矢量是具有大小和方向的物理量，速度是典型的矢量，而质量、温度和密度都是标量，只有大小，没有方向。
6. 光的波粒二象性中，光的波动性表现在（）。
A. 光的干涉和衍射现象B. 光的反射和折射现象C. 光的偏振现象D. 所有以上现象答案：D解析：光的波动性可以通过干涉、衍射、反射、折射和偏振等现象来表现，这些都是光的波动性质的体现。
7. 根据能量守恒定律，以下哪个过程是可能的？（）A. 一个物体的总能量增加，而没有外力做功B. 一个物体的总能量减少，而没有外力做功C. 一个物体的总能量不变，外力对物体做功D. 一个物体的总能量不变，外力对物体不做功答案：D解析：能量守恒定律表明，在一个封闭系统中，能量总量是恒定的。
大学物理一考试题及答案
大学物理一考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的干涉现象是由于光波的：A. 反射B. 折射C. 衍射D. 叠加2. 根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比，下列说法正确的是：A. 力是改变物体运动状态的原因B. 力是维持物体运动状态的原因C. 力是产生加速度的原因D. 力是改变物体速度的原因3. 电磁感应定律中，感应电动势的大小与下列哪个因素无关？A. 磁通量的变化率B. 线圈的匝数C. 线圈的面积D. 线圈中磁通量的变化率4. 根据热力学第一定律，下列说法错误的是：A. 能量守恒B. 能量不能被创造或消灭C. 能量可以自由转换D. 能量转换有方向性5. 根据麦克斯韦方程组，下列说法正确的是：A. 变化的电场产生磁场B. 变化的磁场产生电场C. 均匀变化的电场产生恒定的磁场D. 均匀变化的磁场产生恒定的电场6. 在理想气体状态方程中，下列哪个物理量是温度的函数？A. 体积B. 压力C. 摩尔质量D. 气体常数7. 根据量子力学，下列说法错误的是：A. 电子在原子内的运动是量子化的B. 电子在原子内的运动是连续的C. 电子在原子内的运动状态可以用波函数描述D. 电子在原子内的运动状态可以用轨道描述8. 根据狭义相对论，下列说法正确的是：A. 时间是绝对的B. 空间是绝对的C. 光速在任何惯性参考系中都是相同的D. 光速在不同惯性参考系中是不同的9. 根据电磁波理论，下列说法正确的是：A. 电磁波是横波B. 电磁波是纵波C. 电磁波的速度在真空中是可变的D. 电磁波的速度在真空中是恒定的10. 在波动光学中，下列说法错误的是：A. 光的干涉现象说明光具有波动性B. 光的衍射现象说明光具有粒子性C. 光的偏振现象说明光是横波D. 光的反射和折射现象说明光具有波动性二、填空题（每题2分，共20分）1. 根据库仑定律，两点电荷之间的静电力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成______。
大学物理试题及答案解析
大学物理试题及答案解析一、选择题（每题3分，共30分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 3×10^8 m/sB. 2×10^8 m/sC. 3×10^5 km/sD. 2×10^5 km/s答案：A解析：光在真空中的传播速度是一个基本物理常数，其值为3×10^8 m/s，因此选项A是正确答案。
2. 根据牛顿第二定律，力F、质量m和加速度a之间的关系是（）。
A. F = maB. F = ma^2C. F = m/aD. F = a/m答案：A解析：牛顿第二定律表明，作用在物体上的力等于物体质量与加速度的乘积，即F = ma。
因此，选项A是正确答案。
3. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t后，其速度v和位移s的关系是（）。
A. v = atB. s = 1/2at^2C. v = 2s/tD. s = vt答案：B解析：对于从静止开始的匀加速直线运动，位移s与时间t的关系为s = 1/2at^2，因此选项B是正确答案。
4. 两个点电荷q1和q2之间的库仑力F与它们之间的距离r的关系是（）。
A. F ∝ 1/r^2B. F ∝ r^2C. F ∝ 1/rD. F ∝ r答案：A解析：根据库仑定律，两个点电荷之间的力与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，即F ∝ 1/r^2。
因此，选项A是正确答案。
5. 理想气体状态方程为PV = nRT，其中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、位移、电荷量、普朗克常数、时间D. 功率、电流、电阻、欧姆定律常数、电压答案：A解析：理想气体状态方程PV = nRT中，P代表压强，V代表体积，n代表摩尔数，R代表气体常数，T代表温度。
因此，选项A 是正确答案。
6. 波长λ、频率f和波速v之间的关系是（）。
A. λ = v/fB. λ = vfC. λ = f/vD. λ = v^2/f答案：A解析：波长λ、频率f和波速v之间的关系为λ = v/f，因此选项A是正确答案。
《大学物理》考试试卷及答案解析
《大学物理》考试试卷及答案解析一、选择题(每个题只有一个正确选项，把答案填入表格中，每题3分，共24分) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 ACDCDBCA1.一运动质点在某瞬时位于矢径),(y x r的端点处，s 为路程，表示速度大小为错误的是（ A ）(A) dt dr (B) dtds （C ）dt r d （D ）22()()dx dydt dt +2．竖立的圆筒形转笼，半径为R ，绕中心轴OO ＇转动，物块A 紧靠在圆筒的内壁上，物块与圆筒间的摩擦系数为μ，要使物块A 不下落，圆筒转动的角速度ω至少应为（ C ） ( A)Rgμ (B)g μ(C)R gμ (D)Rg 3.对功的概念有以下几种说法正确的是（ D ）(1)保守力作正功时系统内相应的势能增加.(2) 质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零.(3)作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作的功的代数合必为零． （4）做功大小与参考系有关。
(A) (1) 、 (2)是正确的． (B) (2) 、 (3)是正确的． (C) (3)、（4）是正确的． (D) (2)、（4）是正确的． 4．一物体静止在粗糙的水平地面上，现用一大小为1F 的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v ，若将水平拉力大小变为2F ，物体从静止开始经同样的时间后速度变为2v ，对于上述两个过程，用1F W ，2F W 分别表示1F 、2F 所做的功，1f W ，2f W 分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则（ C ） （A ）21214,2F F f f W W W W >> （B ）21214,2F F f f W W W W >= （C ）21214,2F F f f W W W W <=， （D ）21214,2F F f f W W W W <<5．关于高斯定理0ε∑⎰⎰=⋅=Φise qs d E，下列说法中正确的是（ D ）（A ）如果高斯面无电荷，则高斯面上的电场强度处处为零 （B ）如果高斯面上的电场强度处处为零，则高斯面内无电荷（C ）若通过高斯面的电通量为零，则高斯面上的电场强度处处为零 （D ）如果高斯面上的电场强度处处为零，则通过高斯面的电通量为零6、半径为R 的金属球与地连接，在与球心O 相距d 处有一电荷为q 的点电荷，如图所示。
大学物理1试卷
大学物理1试卷11。
一质点在力F= 5m(5- 2t）(SI）的作用下，t =0时从静止开始作直线运动，式中m 为质点的质量，t为时间，则当t = 5 s时，质点的速率为（A）50 m·s—1．。
（B）25 m·s—1．(C) 0．（D) —50 m·s—1．[］2一人造地球卫星到地球中心O的最大距离和最小距离分别是R A和R B．设卫星对应的角动量分别是L A、L B，动能分别是E KA、E KB，则应有（A) L B〉L A，E KA〉E KB．（B) L B〉L A，E KA = E KB．(C) L B = L A，E KA = E KB．（D）L B〈L A，E KA = E KB．（E）L B = L A，E KA〈E KB．［］3。
（质量为m的小孩站在半径为R的水平平台边缘上．平台可以绕通过其中心的竖直光滑固定轴自由转动，转动惯量为J．平台和小孩开始时均静止．当小孩突然以相对于地面为v的速率在台边缘沿逆时针转向走动时,则此平台相对地面旋转的角速度和旋转方向分别为（A），顺时针．（B），逆时针．(C），顺时针．(D）,逆时针．［]4。
根据高斯定理的数学表达式可知下述各种说法中，正确的是：(A）闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强一定为零．(B）闭合面内的电荷代数和不为零时,闭合面上各点场强一定处处不为零．(C）闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强不一定处处为零．（D) 闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定处处无电荷．［]5. 一空心导体球壳，其内、外半径分别为R1和R2，带电荷q,如图所示．当球壳中心处再放一电荷为q的点电荷时，则导体球壳的电势（设无穷远处为电势零点)为（A）．（B）．(C）。
(D）．［］6。
电流由长直导线1沿半径方向经a点流入一电阻均匀的圆环,再由b点沿半径方向流出，经长直导线2返回电源(如图）．已知直导线上电流为I，圆环的半径为R，且a、b与圆心O三点在一直线上．若载流直导线1、2和圆环中的电流在O点产生的磁感强度分别用、和表示，则O点磁感强度的大小为(A)B = 0，因为B1 = B2 = B3 = 0．（B）B = 0,因为虽然B1≠0、B2≠0,但，B3 = 0．(C) B≠0,因为虽然，但B3≠0．（D）B≠0，因为虽然B3 = 0，但．［］7。
(完整版)大学物理试题库及答案详解【考试必备】
第一章 质点运动学1 -1 质点作曲线运动,在时刻t 质点的位矢为r ,速度为v ,速率为v,t 至(t ＋Δt )时间内的位移为Δr , 路程为Δs , 位矢大小的变化量为Δr ( 或称Δ｜r ｜),平均速度为v ,平均速率为v ．(1) 根据上述情况,则必有( ) (A) ｜Δr ｜= Δs = Δr(B) ｜Δr ｜≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有｜d r ｜= d s ≠ d r (C) ｜Δr ｜≠ Δr ≠ Δs ,当Δt →0 时有｜d r ｜= d r ≠ d s (D) ｜Δr ｜≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有｜d r ｜= d r = d s (2) 根据上述情况,则必有( )(A) ｜v ｜= v ,｜v ｜= v (B) ｜v ｜≠v ,｜v ｜≠ v (C) ｜v ｜= v ,｜v ｜≠ v (D) ｜v ｜≠v ,｜v ｜= v分析与解 (1) 质点在t 至(t ＋Δt )时间内沿曲线从P 点运动到P′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs ＝PP′, 位移大小｜Δr ｜＝PP ′,而Δr ＝｜r ｜-｜r ｜表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注：在直线运动中有相等的可能)．但当Δt →0 时,点P ′无限趋近P 点,则有｜d r ｜＝d s ,但却不等于d r ．故选(B)．(2) 由于｜Δr ｜≠Δs ,故ts t ΔΔΔΔ≠r ,即｜v ｜≠v ． 但由于｜d r ｜＝d s ,故tst d d d d =r ,即｜v ｜＝v ．由此可见,应选(C)． 1 -2 一运动质点在某瞬时位于位矢r (x,y )的端点处,对其速度的大小有四种意见,即(1)t r d d ； (2)t d d r ； (3)t s d d ； (4)22d d d d ⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛t y t x ．下述判断正确的是( )(A) 只有(1)(2)正确 (B) 只有(2)正确(C) 只有(2)(3)正确 (D) 只有(3)(4)正确分析与解trd d 表示质点到坐标原点的距离随时间的变化率,在极坐标系中叫径向速率．通常用符号v r 表示,这是速度矢量在位矢方向上的一个分量；td d r表示速度矢量；在自然坐标系中速度大小可用公式t s d d =v 计算,在直角坐标系中则可由公式22d d d d ⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=t y t x v 求解．故选(D)．1 -3 质点作曲线运动,r 表示位置矢量, v 表示速度,a 表示加速度,s 表示路程, a ｔ表示切向加速度．对下列表达式,即(1)d v /d t ＝a ；(2)d r /d t ＝v ；(3)d s /d t ＝v ；(4)d v /d t ｜＝a ｔ． 下述判断正确的是( )(A) 只有(1)、(4)是对的 (B) 只有(2)、(4)是对的 (C) 只有(2)是对的 (D) 只有(3)是对的分析与解 td d v表示切向加速度a ｔ,它表示速度大小随时间的变化率,是加速度矢量沿速度方向的一个分量,起改变速度大小的作用；trd d 在极坐标系中表示径向速率v r (如题1 -2 所述)；ts d d 在自然坐标系中表示质点的速率v ；而t d d v 表示加速度的大小而不是切向加速度aｔ．因此只有(3) 式表达是正确的．故选(D)． 1 -4 一个质点在做圆周运动时,则有( ) (A) 切向加速度一定改变,法向加速度也改变 (B) 切向加速度可能不变,法向加速度一定改变 (C) 切向加速度可能不变,法向加速度不变 (D) 切向加速度一定改变,法向加速度不变分析与解 加速度的切向分量a ｔ起改变速度大小的作用,而法向分量a n 起改变速度方向的作用．质点作圆周运动时,由于速度方向不断改变,相应法向加速度的方向也在不断改变,因而法向加速度是一定改变的．至于a ｔ是否改变,则要视质点的速率情况而定．质点作匀速率圆周运动时, a ｔ恒为零；质点作匀变速率圆周运动时, a ｔ为一不为零的恒量,当a ｔ改变时,质点则作一般的变速率圆周运动．由此可见,应选(B)．*1 -5 如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动．设该人以匀速率v 0 收绳,绳不伸长且湖水静止,小船的速率为v ,则小船作( )(A) 匀加速运动,θcos 0v v =(B) 匀减速运动,θcos 0v v = (C) 变加速运动,θcos 0v v =(D) 变减速运动,θcos 0v v = (E) 匀速直线运动,0v v =分析与解 本题关键是先求得小船速度表达式,进而判断运动性质．为此建立如图所示坐标系,设定滑轮距水面高度为h,t 时刻定滑轮距小船的绳长为l ,则小船的运动方程为22h l x -=,其中绳长l 随时间t 而变化．小船速度22d d d d h l t llt x -==v ,式中t l d d 表示绳长l 随时间的变化率,其大小即为v 0,代入整理后为θlh l cos /0220v v v =-=,方向沿x 轴负向．由速度表达式,可判断小船作变加速运动．故选(C)．讨论 有人会将绳子速率v 0按x 、y 两个方向分解,则小船速度θcos 0v v =,这样做对吗？1 -6 已知质点沿x 轴作直线运动,其运动方程为32262t t x -+=,式中x 的单位为m,t 的单位为 s ．求：(1) 质点在运动开始后4.0 s 内的位移的大小； (2) 质点在该时间内所通过的路程；(3) t ＝4 s 时质点的速度和加速度．分析 位移和路程是两个完全不同的概念．只有当质点作直线运动且运动方向不改变时,位移的大小才会与路程相等．质点在t 时间内的位移Δx 的大小可直接由运动方程得到：0Δx x x t -=,而在求路程时,就必须注意到质点在运动过程中可能改变运动方向,此时,位移的大小和路程就不同了．为此,需根据0d d =tx来确定其运动方向改变的时刻t p ,求出0～t p 和t p ～t 内的位移大小Δx 1 、Δx 2 ,则t 时间内的路程21x x s ∆+∆=,如图所示,至于t ＝4.0 s 时质点速度和加速度可用tx d d 和22d d t x两式计算．解 (1) 质点在4.0 s 内位移的大小m 32Δ04-=-=x x x(2) 由 0d d =tx 得知质点的换向时刻为s 2=p t (t ＝0不合题意)则m 0.8Δ021=-=x x xm 40Δ242-=-=x x x所以,质点在4.0 s 时间间隔内的路程为m 48ΔΔ21=+=x x s(3) t ＝4.0 s 时1s0.4s m 48d d -=⋅-==t t xv2s0.422m.s 36d d -=-==t t x a1 -7 一质点沿x 轴方向作直线运动,其速度与时间的关系如图(a)所示．设t ＝0 时,x ＝0．试根据已知的v -t 图,画出a -t 图以及x -t 图．分析 根据加速度的定义可知,在直线运动中v -t 曲线的斜率为加速度的大小(图中AB 、CD 段斜率为定值,即匀变速直线运动；而线段BC 的斜率为0,加速度为零,即匀速直线运动)．加速度为恒量,在a -t 图上是平行于t 轴的直线,由v -t 图中求出各段的斜率,即可作出a -t 图线．又由速度的定义可知,x -t 曲线的斜率为速度的大小．因此,匀速直线运动所对应的x -t 图应是一直线,而匀变速直线运动所对应的x –t 图为t 的二次曲线．根据各段时间内的运动方程x ＝x (t ),求出不同时刻t 的位置x ,采用描数据点的方法,可作出x -t 图．解 将曲线分为AB 、BC 、CD 三个过程,它们对应的加速度值分别为2s m 20-⋅=--=AB AB AB t t a v v (匀加速直线运动)0=BC a (匀速直线运动)2s m 10-⋅-=--=CD CD CD t t a v v (匀减速直线运动)根据上述结果即可作出质点的a -t 图［图(B)］．在匀变速直线运动中,有2021t t x x ++=v由此,可计算在0～2ｓ和4～6ｓ时间间隔内各时刻的位置分别为用描数据点的作图方法,由表中数据可作0～2ｓ和4～6ｓ时间内的x -t 图．在2～4ｓ时间内, 质点是作1s m 20-⋅=v 的匀速直线运动, 其x -t 图是斜率k ＝20的一段直线［图(c)］．1 -8 已知质点的运动方程为j i r )2(22t t -+=,式中r 的单位为m,t 的单位为ｓ．求： (1) 质点的运动轨迹；(2) t ＝0 及t ＝2ｓ时,质点的位矢；(3) 由t ＝0 到t ＝2ｓ内质点的位移Δr 和径向增量Δr ；*(4) 2ｓ 内质点所走过的路程s ．分析 质点的轨迹方程为y ＝f (x ),可由运动方程的两个分量式x (t )和y (t )中消去t 即可得到．对于r 、Δr 、Δr 、Δs 来说,物理含义不同,可根据其定义计算．其中对s 的求解用到积分方法,先在轨迹上任取一段微元d s ,则22)d ()d (d y x s +=,最后用⎰=s s d 积分求ｓ． 解 (1) 由x (t )和y (t )中消去t 后得质点轨迹方程为2412x y -=这是一个抛物线方程,轨迹如图(a)所示．(2) 将t ＝0ｓ和t ＝2ｓ分别代入运动方程,可得相应位矢分别为j r 20= , j i r 242-=图(a)中的P 、Q 两点,即为t ＝0ｓ和t ＝2ｓ时质点所在位置． (3) 由位移表达式,得j i j i r r r 24)()(Δ020212-=-+-=-=y y x x其中位移大小m 66.5)(Δ)(ΔΔ22=+=y x r而径向增量m 47.2ΔΔ2020222202=+-+=-==y x y x r r r r*(4) 如图(B)所示,所求Δs 即为图中PQ 段长度,先在其间任意处取AB 微元d s ,则22)d ()d (d y x s +=,由轨道方程可得x x y d 21d -=,代入d s ,则2ｓ内路程为m 91.5d 4d 402=+==⎰⎰x x s s QP1 -9 质点的运动方程为23010t t x +-= 22015t t y -=式中x ,y 的单位为m,t 的单位为ｓ．试求：(1) 初速度的大小和方向；(2) 加速度的大小和方向．分析 由运动方程的分量式可分别求出速度、加速度的分量,再由运动合成算出速度和加速度的大小和方向．解 (1) 速度的分量式为t t xx 6010d d +-==v t ty y 4015d d -==v当t ＝0 时, v o x ＝-10 m·ｓ-1 , v o y ＝15 m·ｓ-1 ,则初速度大小为120200s m 0.18-⋅=+=y x v v v设v o 与x 轴的夹角为α,则23tan 00-==xy αv vα＝123°41′(2) 加速度的分量式为2s m 60d d -⋅==ta xx v , 2s m 40d d -⋅-==t a y y v则加速度的大小为222s m 1.72-⋅=+=y x a a a设a 与x 轴的夹角为β,则32tan -==x ya a β β＝-33°41′(或326°19′)1 -10 一升降机以加速度1.22 m·ｓ-2上升,当上升速度为2.44 m·ｓ-1时,有一螺丝自升降机的天花板上松脱,天花板与升降机的底面相距2.74 m ．计算：(1)螺丝从天花板落到底面所需要的时间；(2)螺丝相对升降机外固定柱子的下降距离．分析 在升降机与螺丝之间有相对运动的情况下,一种处理方法是取地面为参考系,分别讨论升降机竖直向上的匀加速度运动和初速不为零的螺丝的自由落体运动,列出这两种运动在同一坐标系中的运动方程y 1 ＝y 1(t )和y 2 ＝y 2(t ),并考虑它们相遇,即位矢相同这一条件,问题即可解；另一种方法是取升降机(或螺丝)为参考系,这时,螺丝(或升降机)相对它作匀加速运动,但是,此加速度应该是相对加速度．升降机厢的高度就是螺丝(或升降机)运动的路程．解1 (1) 以地面为参考系,取如图所示的坐标系,升降机与螺丝的运动方程分别为20121at t y +=v20221gt t h y -+=v当螺丝落至底面时,有y 1 ＝y 2 ,即20202121gt t h at t -+=+v vs 705.02=+=ag ht (2) 螺丝相对升降机外固定柱子下降的距离为m 716.021202=+-=-=gt t y h d v解2 (1)以升降机为参考系,此时,螺丝相对它的加速度大小a ′＝g ＋a ,螺丝落至底面时,有2)(210t a g h +-=s 705.02=+=ag ht (2) 由于升降机在t 时间内上升的高度为2021at t h +='v则 m 716.0='-=h h d1 -11 一质点P 沿半径R ＝3.0 m 的圆周作匀速率运动,运动一周所需时间为20.0ｓ,设t ＝0 时,质点位于O 点．按(a )图中所示Oxy 坐标系,求(1) 质点P 在任意时刻的位矢；(2)5ｓ时的速度和加速度．分析 该题属于运动学的第一类问题,即已知运动方程r ＝r (t )求质点运动的一切信息(如位置矢量、位移、速度、加速度)．在确定运动方程时,若取以点(0,3)为原点的O′x′y′坐标系,并采用参数方程x′＝x′(t )和y′＝y′(t )来表示圆周运动是比较方便的．然后,运用坐标变换x ＝x 0 ＋x ′和y ＝y 0 ＋y ′,将所得参数方程转换至Oxy 坐标系中,即得Oxy 坐标系中质点P 在任意时刻的位矢．采用对运动方程求导的方法可得速度和加速度．解 (1) 如图(B)所示,在O′x′y′坐标系中,因t Tθπ2=,则质点P 的参数方程为t TR x π2sin=',t TR y π2cos-=' 坐标变换后,在O x y 坐标系中有t TR x x π2sin='=, R t TR y y y +-=+'=π2cos0 则质点P 的位矢方程为j i r ⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=R t T R t T R π2cos π2sinj i )]π1.0(cos 1[3)π1.0(sin 3t t -+=(2) 5ｓ时的速度和加速度分别为j j i r )s m π3.0(π2sin π2π2cos π2d d 1-⋅=+==t TT R t T T R t v i j i r a )s m π03.0(π2cos )π2(π2sin )π2(d d 222222-⋅-=+-==t TT R t T T R t 1 -12 地面上垂直竖立一高20.0 m 的旗杆,已知正午时分太阳在旗杆的正上方,求在下午2∶00 时,杆顶在地面上的影子的速度的大小．在何时刻杆影伸展至20.0 m ？分析 为求杆顶在地面上影子速度的大小,必须建立影长与时间的函数关系,即影子端点的位矢方程．根据几何关系,影长可通过太阳光线对地转动的角速度求得．由于运动的相对性,太阳光线对地转动的角速度也就是地球自转的角速度．这样,影子端点的位矢方程和速度均可求得．解 设太阳光线对地转动的角速度为ω,从正午时分开始计时,则杆的影长为s ＝h tg ωt ,下午2∶00 时,杆顶在地面上影子的速度大小为132s m 1094.1cos d d --⋅⨯===tωωh t s v 当杆长等于影长时,即s ＝h ,则s 606034πarctan 1⨯⨯===ωh s ωt 即为下午3∶00 时．1 -13 质点沿直线运动,加速度a ＝4 -t2 ,式中a 的单位为m·ｓ-2 ,t 的单位为ｓ．如果当t ＝3ｓ时,x ＝9 m,v ＝2 m·ｓ-1 ,求质点的运动方程．分析 本题属于运动学第二类问题,即已知加速度求速度和运动方程,必须在给定条件下用积分方法解决．由t a d d v =和tx d d =v 可得t a d d =v 和t x d d v =．如a ＝a (t )或v ＝v (t ),则可两边直接积分．如果a 或v 不是时间t 的显函数,则应经过诸如分离变量或变量代换等数学操作后再做积分．解 由分析知,应有⎰⎰=tt a 0d d 0vv v得 03314v v +-=t t (1)由⎰⎰=txx t x 0d d 0v得 00421212x t t t x ++-=v (2) 将t ＝3ｓ时,x ＝9 m,v ＝2 m·ｓ-1代入(1) (2)得v 0＝-1 m·ｓ-1,x 0＝0.75 m ．于是可得质点运动方程为75.0121242+-=t t x 1 -14 一石子从空中由静止下落,由于空气阻力,石子并非作自由落体运动,现测得其加速度a ＝A -B v ,式中A 、B 为正恒量,求石子下落的速度和运动方程．分析 本题亦属于运动学第二类问题,与上题不同之处在于加速度是速度v 的函数,因此,需将式d v ＝a (v )d t 分离变量为t a d )(d =v v 后再两边积分． 解 选取石子下落方向为y 轴正向,下落起点为坐标原点．(1) 由题意知 v v B A ta -==d d (1) 用分离变量法把式(1)改写为 t B A d d =-vv (2) 将式(2)两边积分并考虑初始条件,有⎰⎰=-t t B A 0d d d 0v v v v v 得石子速度 )1(Bt e B A --=v 由此可知当,t →∞时,B A →v 为一常量,通常称为极限速度或收尾速度． (2) 再由)1(d d Bt e BA t y --==v 并考虑初始条件有 t e BA y t Bt y d )1(d 00⎰⎰--= 得石子运动方程)1(2-+=-Bt e B A t B A y 1 -15 一质点具有恒定加速度a ＝6i ＋4j ,式中a 的单位为m·ｓ-2 ．在t ＝0时,其速度为零,位置矢量r 0 ＝10 m i ．求：(1) 在任意时刻的速度和位置矢量；(2) 质点在Oxy 平面上的轨迹方程,并画出轨迹的示意图．分析 与上两题不同处在于质点作平面曲线运动,根据叠加原理,求解时需根据加速度的两个分量a x 和a y 分别积分,从而得到运动方程r 的两个分量式x (t )和y (t )．由于本题中质点加速度为恒矢量,故两次积分后所得运动方程为固定形式,即20021t a t x x x x ++=v 和20021t a t y y y y ++=v ,两个分运动均为匀变速直线运动．读者不妨自己验证一下． 解 由加速度定义式,根据初始条件t 0 ＝0时v 0 ＝0,积分可得⎰⎰⎰+==t t t t 000)d 46(d d j i a v v j i t t 46+=v 又由td d r =v 及初始条件t ＝0 时,r 0＝(10 m)i ,积分可得 ⎰⎰⎰+==tt r r t t t t 00)d 46(d d 0j i r v j i r 222)310(t t ++=由上述结果可得质点运动方程的分量式,即x ＝10＋3t 2y ＝2t 2消去参数t ,可得运动的轨迹方程3y ＝2x -20 m 这是一个直线方程．直线斜率32tan d d ===αx y k ,α＝33°41′．轨迹如图所示． 1 -16 一质点在半径为R 的圆周上以恒定的速率运动,质点由位置A 运动到位置B,OA 和OB 所对的圆心角为Δθ．(1) 试证位置A 和B 之间的平均加速度为)Δ(/)Δcos 1(22θR θa v -=；(2) 当Δθ分别等于90°、30°、10°和1°时,平均加速度各为多少？ 并对结果加以讨论．分析 瞬时加速度和平均加速度的物理含义不同,它们分别表示为td d v =a 和tΔΔv =a ．在匀速率圆周运动中,它们的大小分别为R a n 2v =,t a ΔΔv = ,式中｜Δv ｜可由图(B)中的几何关系得到,而Δt 可由转过的角度Δθ 求出．由计算结果能清楚地看到两者之间的关系,即瞬时加速度是平均加速度在Δt →0 时的极限值．解 (1) 由图(b)可看到Δv ＝v 2 -v 1 ,故θΔcos 2Δ212221v v v v -+=v)Δcos 1(2θ-=v而vv θR s t ΔΔΔ==所以 θR θt a Δ)cos Δ1(2ΔΔ2v -==v(2) 将Δθ＝90°,30°,10°,1°分别代入上式,得R a 219003.0v ≈,Ra 229886.0v ≈ R a 239987.0v ≈,Ra 24000.1v ≈ 以上结果表明,当Δθ→0 时,匀速率圆周运动的平均加速度趋近于一极限值,该值即为法向加速度R2v ． 1 -17 质点在Oxy 平面内运动,其运动方程为r ＝2.0t i ＋(19.0 -2.0t 2 )j ,式中r 的单位为m,t 的单位为s ．求：(1)质点的轨迹方程；(2) 在t 1＝1.0s 到t 2 ＝2.0s 时间内的平均速度；(3) t 1 ＝1.0ｓ时的速度及切向和法向加速度；(4) t ＝1.0s 时质点所在处轨道的曲率半径ρ．分析 根据运动方程可直接写出其分量式x ＝x (t )和y ＝y (t ),从中消去参数t ,即得质点的轨迹方程．平均速度是反映质点在一段时间内位置的变化率,即t ΔΔr =v ,它与时间间隔Δt 的大小有关,当Δt →0 时,平均速度的极限即瞬时速度td d r =v ．切向和法向加速度是指在自然坐标下的分矢量a ｔ 和a n ,前者只反映质点在切线方向速度大小的变化率,即t t te a d d v =,后者只反映质点速度方向的变化,它可由总加速度a 和a ｔ 得到．在求得t 1 时刻质点的速度和法向加速度的大小后,可由公式ρa n 2v =求ρ． 解 (1) 由参数方程x ＝2.0t , y ＝19.0-2.0t 2消去t 得质点的轨迹方程：y ＝19.0 -0.50x 2(2) 在t 1 ＝1.00ｓ 到t 2 ＝2.0ｓ时间内的平均速度j i r r 0.60.2ΔΔ1212-=--==t t t r v (3) 质点在任意时刻的速度和加速度分别为j i j i j i t ty t x t y x 0.40.2d d d d )(-=+=+=v v v j j i a 222220.4d d d d )(-⋅-=+=s m ty t x t 则t 1 ＝1.00ｓ时的速度v (t )｜t ＝1ｓ＝2.0i -4.0j切向和法向加速度分别为t t y x t t t tt e e e a 222s 1s m 58.3)(d d d d -=⋅=+==v v v n n t n a a e e a 222s m 79.1-⋅=-=(4) t ＝1.0ｓ质点的速度大小为122s m 47.4-⋅=+=y x v v v则m 17.112==na ρv 1 -18 飞机以100 m·ｓ-1 的速度沿水平直线飞行,在离地面高为100 m 时,驾驶员要把物品空投到前方某一地面目标处,问：(1) 此时目标在飞机正下方位置的前面多远？ (2) 投放物品时,驾驶员看目标的视线和水平线成何角度？(3) 物品投出2.0ｓ后,它的法向加速度和切向加速度各为多少？分析 物品空投后作平抛运动．忽略空气阻力的条件下,由运动独立性原理知,物品在空中沿水平方向作匀速直线运动,在竖直方向作自由落体运动．到达地面目标时,两方向上运动时间是相同的．因此,分别列出其运动方程,运用时间相等的条件,即可求解．此外,平抛物体在运动过程中只存在竖直向下的重力加速度．为求特定时刻t 时物体的切向加速度和法向加速度,只需求出该时刻它们与重力加速度之间的夹角α或β．由图可知,在特定时刻t ,物体的切向加速度和水平线之间的夹角α,可由此时刻的两速度分量v x 、v y 求出,这样,也就可将重力加速度g 的切向和法向分量求得．解 (1) 取如图所示的坐标,物品下落时在水平和竖直方向的运动方程分别为x ＝vt , y ＝1/2 gt 2飞机水平飞行速度v ＝100 m·s -1 ,飞机离地面的高度y ＝100 m,由上述两式可得目标在飞机正下方前的距离m 4522==gy x v(2) 视线和水平线的夹角为 o 5.12arctan ==xy θ(3) 在任意时刻物品的速度与水平轴的夹角为 v v v gt αx yarctan arctan == 取自然坐标,物品在抛出2s 时,重力加速度的切向分量与法向分量分别为2s m 88.1arctan sin sin -⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛==v gt g αg a t 2s m 62.9arctan cos cos -⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛==v gt g αg a n 1 -19 如图(a)所示,一小型迫击炮架设在一斜坡的底端O 处,已知斜坡倾角为α,炮身与斜坡的夹角为β,炮弹的出口速度为v 0,忽略空气阻力．求：(1)炮弹落地点P 与点O 的距离OP ；(2) 欲使炮弹能垂直击中坡面．证明α和β必须满足αβtan 21tan =并与v 0 无关． 分析 这是一个斜上抛运动,看似简单,但针对题目所问,如不能灵活运用叠加原理,建立一个恰当的坐标系,将运动分解的话,求解起来并不容易．现建立如图(a)所示坐标系,则炮弹在x 和y 两个方向的分运动均为匀减速直线运动,其初速度分别为v 0cos β和v 0sin β,其加速度分别为g sin α和gcos α．在此坐标系中炮弹落地时,应有y ＝0,则x ＝OP ．如欲使炮弹垂直击中坡面,则应满足v x ＝0,直接列出有关运动方程和速度方程,即可求解．由于本题中加速度g 为恒矢量．故第一问也可由运动方程的矢量式计算,即20g 21t t +=v r ,做出炮弹落地时的矢量图［如图(B)所示］,由图中所示几何关系也可求得OP uuu r (即图中的r 矢量)．(1)解1 由分析知,炮弹在图(a)所示坐标系中两个分运动方程为αgt βt x sin 21cos 20-=v (1) αgt βt y cos 21sin 20-=v (2) 令y ＝0 求得时间t 后再代入式(1)得)cos(cos sin 2)sin sin cos(cos cos sin 2220220βααg ββαβααg βx OP +=-==v v 解2 做出炮弹的运动矢量图,如图(b)所示,并利用正弦定理,有βgt αt βαsin 212πsin 2πsin 20=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛--v r 从中消去t 后也可得到同样结果．(2) 由分析知,如炮弹垂直击中坡面应满足y ＝0 和v x ＝0,则0sin cos 0=-=αgt βx v v (3)由(2)(3)两式消去t 后得αβsin 21tan = 由此可知．只要角α和β满足上式,炮弹就能垂直击中坡面,而与v 0 的大小无关．讨论 如将炮弹的运动按水平和竖直两个方向分解,求解本题将会比较困难,有兴趣读者不妨自己体验一下．1 -20 一直立的雨伞,张开后其边缘圆周的半径为R ,离地面的高度为h ,(1) 当伞绕伞柄以匀角速ω旋转时,求证水滴沿边缘飞出后落在地面上半径为g ωh R r /212+=的圆周上；(2) 读者能否由此定性构想一种草坪上或农田灌溉用的旋转式洒水器的方案？分析 选定伞边缘O 处的雨滴为研究对象,当伞以角速度ω旋转时,雨滴将以速度v 沿切线方向飞出,并作平抛运动．建立如图(a)所示坐标系,列出雨滴的运动方程并考虑图中所示几何关系,即可求证．由此可以想像如果让水从一个旋转的有很多小孔的喷头中飞出,从不同小孔中飞出的水滴将会落在半径不同的圆周上,为保证均匀喷洒对喷头上小孔的分布还要给予精心的考虑．解 (1) 如图(a)所示坐标系中,雨滴落地的运动方程为t ωR t x ==v (1)h gt y ==221 (2) 由式(1)(2)可得 g h ωR x 2222= 由图(a)所示几何关系得雨滴落地处圆周的半径为22221ωgh R R x r +=+= (2) 常用草坪喷水器采用如图(b)所示的球面喷头(θ0 ＝45°)其上有大量小孔．喷头旋转时,水滴以初速度v 0 从各个小孔中喷出,并作斜上抛运动,通常喷头表面基本上与草坪处在同一水平面上．则以φ角喷射的水柱射程为gR 2sin 0v = 为使喷头周围的草坪能被均匀喷洒,喷头上的小孔数不但很多,而且还不能均匀分布,这是喷头设计中的一个关键问题．1 -21 一足球运动员在正对球门前25.0 m 处以20.0 m·ｓ-1 的初速率罚任意球,已知球门高为3.44 m ．若要在垂直于球门的竖直平面内将足球直接踢进球门,问他应在与地面成什么角度的范围内踢出足球？ (足球可视为质点)分析 被踢出后的足球,在空中作斜抛运动,其轨迹方程可由质点在竖直平面内的运动方程得到．由于水平距离x 已知,球门高度又限定了在y 方向的范围,故只需将x 、y 值代入即可求出．解 取图示坐标系Oxy ,由运动方程θt x cos v =, 221sin gt θt y -=v 消去t 得轨迹方程222)tan 1(2tan x θg θx y +-=v以x ＝25.0 m,v ＝20.0 m·ｓ-1 及3.44 m≥y ≥0 代入后,可解得71．11°≥θ1 ≥69．92°27．92°≥θ2 ≥18．89°如何理解上述角度的范围？在初速一定的条件下,球击中球门底线或球门上缘都将对应有两个不同的投射倾角(如图所示)．如果以θ＞71．11°或θ ＜18.89°踢出足球,都将因射程不足而不能直接射入球门；由于球门高度的限制,θ 角也并非能取71.11°与18.89°之间的任何值．当倾角取值为27.92°＜θ ＜69．92°时,踢出的足球将越过门缘而离去,这时球也不能射入球门．因此可取的角度范围只能是解中的结果．1 -22 一质点沿半径为R 的圆周按规律2021bt t s -=v 运动,v 0 、b 都是常量．(1) 求t 时刻质点的总加速度；(2) t 为何值时总加速度在数值上等于b ？(3) 当加速度达到b 时,质点已沿圆周运行了多少圈？分析 在自然坐标中,s 表示圆周上从某一点开始的曲线坐标．由给定的运动方程s ＝s (t ),对时间t 求一阶、二阶导数,即是沿曲线运动的速度v 和加速度的切向分量a ｔ,而加速度的法向分量为a n ＝v 2 /R ．这样,总加速度为a ＝a ｔe ｔ＋a n e n ．至于质点在t 时间内通过的路程,即为曲线坐标的改变量Δs ＝s t -s 0．因圆周长为2πR,质点所转过的圈数自然可求得．解 (1) 质点作圆周运动的速率为bt ts -==0d d v v 其加速度的切向分量和法向分量分别为b t s a t -==22d d , Rbt R a n 202)(-==v v 故加速度的大小为R )(402222bt b a a a a t tn -+=+=v 其方向与切线之间的夹角为⎥⎦⎤⎢⎣⎡--==Rb bt a a θt n 20)(arctan arctan v (2) 要使｜a ｜＝b ,由b bt b R R=-+4022)(1v 可得 bt 0v = (3) 从t ＝0 开始到t ＝v 0 /b 时,质点经过的路程为b s s s t 2200v =-=因此质点运行的圈数为bRR s n π4π220v == 1 -23 一半径为0.50 m 的飞轮在启动时的短时间内,其角速度与时间的平方成正比．在t ＝2.0ｓ 时测得轮缘一点的速度值为4.0 m·ｓ-1．求：(1) 该轮在t′＝0.5ｓ的角速度,轮缘一点的切向加速度和总加速度；(2)该点在2.0ｓ内所转过的角度．分析 首先应该确定角速度的函数关系ω＝kt 2．依据角量与线量的关系由特定时刻的速度值可得相应的角速度,从而求出式中的比例系数k ,ω＝ω(t )确定后,注意到运动的角量描述与线量描述的相应关系,由运动学中两类问题求解的方法(微分法和积分法),即可得到特定时刻的角加速度、切向加速度和角位移．解 因ωR ＝v ,由题意ω∝t 2 得比例系数322s rad 2-⋅===Rtt ωk v 所以 22)(t t ωω== 则t ′＝0.5ｓ 时的角速度、角加速度和切向加速度分别为12s rad 5.02-⋅='=t ω2s rad 0.24d d -⋅='==t tωα 2s m 0.1-⋅==R αa t总加速度n t t n R ωR αe e a a a 2+=+= ()()2222s m 01.1-⋅=+=R ωR αa在2.0ｓ内该点所转过的角度 rad 33.532d 2d 203202200====-⎰⎰t t t t ωθθ 1 -24 一质点在半径为0.10 m 的圆周上运动,其角位置为342t θ+=,式中θ 的单位为rad,t 的单位为ｓ．(1) 求在t ＝2.0ｓ时质点的法向加速度和切向加速度．(2) 当切向加速度的大小恰等于总加速度大小的一半时,θ 值为多少？(3) t 为多少时,法向加速度和切向加速度的值相等？分析 掌握角量与线量、角位移方程与位矢方程的对应关系,应用运动学求解的方法即可得到．解 (1) 由于342t θ+=,则角速度212d d t tθω==．在t ＝2 ｓ 时,法向加速度和切向加速度的数值分别为 22s 2s m 30.2-=⋅==ωr a t n2s 2s m 80.4d d -=⋅==t ωr a t t(2) 当22212/t n t a a a a +==时,有223n t a a =,即 ()()422212243t r rt = 得 3213=t此时刻的角位置为 rad 15.3423=+=t θ(3) 要使t n a a =,则有()()422212243t r rt = t ＝0.55ｓ1 -25 一无风的下雨天,一列火车以v 1＝20.0 m·ｓ-1 的速度匀速前进,在车内的旅客看见玻璃窗外的雨滴和垂线成75°角下降．求雨滴下落的速度v2 ．(设下降的雨滴作匀速运动)分析 这是一个相对运动的问题．设雨滴为研究对象,地面为静止参考系Ｓ,火车为动参考系Ｓ′．v 1 为Ｓ′相对Ｓ 的速度,v 2 为雨滴相对Ｓ的速度,利用相对运动速度的关系即可解．解 以地面为参考系,火车相对地面运动的速度为v 1 ,雨滴相对地面竖直下落的速度为v 2 ,旅客看到雨滴下落的速度v 2′为相对速度,它们之间的关系为1'22v v v += (如图所示),于是可得 1o 12s m 36.575tan -⋅==v v 1 -26 如图(a)所示,一汽车在雨中沿直线行驶,其速率为v 1 ,下落雨滴的速度方向偏于竖直方向之前θ 角,速率为v 2′,若车后有一长方形物体,问车速v 1为多大时,此物体正好不会被雨水淋湿？分析 这也是一个相对运动的问题．可视雨点为研究对象,地面为静参考系Ｓ,汽车为动参考系Ｓ′．如图(a)所示,要使物体不被淋湿,在车上观察雨点下落的方向(即雨点相对于汽车的运动速度v 2′的方向)应满足hl αarctan≥．再由相对速度的矢量关系122v v v -=',即可求出所需车速v 1．解 由122v v v -='［图(b)］,有θθαcos sin arctan221v v v -= 而要使hlαarctan ≥,则 hl θθ≥-cos sin 221v v v ⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥θh θl sin cos 21v v 1 -27 一人能在静水中以1.10 m·ｓ-1 的速度划船前进．今欲横渡一宽为1.00 ×103 m 、水流速度为0.55 m·ｓ-1 的大河．(1) 他若要从出发点横渡该河而到达正对岸的一点,那么应如何确定划行方向？ 到达正对岸需多少时间？ (2)如果希望用最短的时间过河,应如何确定划行方向？ 船到达对岸的位置在什么地方？分析 船到达对岸所需时间是由船相对于岸的速度v 决定的．由于水流速度u 的存在, v 与船在静水中划行的速度v ′之间有v ＝u ＋v ′(如图所示)．若要使船到达正对岸,则必须使v 沿正对岸方向；在划速一定的条件下,若要用最短时间过河,则必须使v 有极大值．。
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大学物理试卷班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________日期:__________年_______月_______日成绩:_____________一、选择题：（每题3分，共33分）1、在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞频率Z与气体的热力学温度T的关系为(A) Z与T无关．(B) Z与T成正比．(C) Z与T成反比．(D) Z与T成正比．[ ]2、关于可逆过程和不可逆过程的判断：(1) 可逆热力学过程一定是准静态过程．(2) 准静态过程一定是可逆过程．(3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程．(4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程．以上四种判断，其中正确的是(A) (1)、(2)、(3)．(B) (1)、(2)、(4)．(C)(2)、(4)．(D)(1)、(4)．［］3、如图，bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是:(A) b1a过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功．pO Vb12ac(B) b 1a 过程吸热，作负功；b 2a 过程放热，作负功． (C) b 1a 过程吸热，作正功；b 2a 过程吸热，作负功．(D) b 1a 过程放热，作正功；b 2a 过程吸热，作正功．［ ］4、如图所示，设某热力学系统经历一个由c →d →e 的过程，其中，ab 是一条绝热曲线，a 、c 在该曲线上．由热力学定律可知，该系统在过程中(A) 不断向外界放出热量．(B) 不断从外界吸收热量．(C) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量等于放出的热量．(D) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量大于放出的热量．(E) 有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量小于放出的热量. ［ ］5、气缸中有一定量的氮气(视为刚性分子理想气体)，经过绝热压缩，使其压强变为原来的2倍，问气体分子的平均速率变为原来的几倍？ (A) 22/5． (B) 22/7．(C) 21/5． (D) 21/7． ［ ］6、一长为l 的均匀细棒悬于通过其一端的光滑水平固定轴上，（如图所示），作成一复摆．已知细棒绕通过其一端的轴的转动惯量231ml J ，此摆作微小振动的周期为abcd eVpO(A) g l π2. (B) gl 22π. (C) g l 322π. (D) gl 3π. ［ ］7、一质点作简谐振动，已知振动周期为T ，则其振动动能变化的周期是 (A) T /4． (B) 2/T ． (C) T ． (D) 2 T ． (E) 4T ． ［ ］8、图中所画的是两个简谐振动的振动曲线．若这两个简谐振动可叠加，则合成的余弦振动的初相为 (A) π23． (B) π．(C) π21． (D) 0． ［ ］9、在简谐波传播过程中，沿传播方向相距为λ21（为波长）的两点的振动速度必定(A) 大小相同，而方向相反． (B) 大小和方向均相同． (C) 大小不同，方向相同． (D) 大小不同，而方向相反．［ ］10、两相干波源S 1和S 2相距 /4，（为波长），S 1的相位比S 2的相位超前π21，在S 1，S 2的连线上，S 1外侧各点（例如P 点）两波引起的两谐振动的相位差是：(A) 0． (B) π21． (C) ． (D)π23． ［ ］11、若在弦线上的驻波表达式是 t x y ππ=20cos 2sin 20.0．则形成该驻波的两个反向进行的行波为：(A)]21)10(2cos[10.01π+-π=x t y]21)10(2cos[10.02π++π=x t y (SI)．(B) ]50.0)10(2cos[10.01π--π=x t y]75.0)10(2cos[10.02π++π=x t y (SI)． (C) ]21)10(2cos[10.01π+-π=x t y S 1S 2Pλ/4xt O A/ -Ax 1x 2]21)10(2cos[10.02π-+π=x t y (SI)． (D) ]75.0)10(2cos[10.01π+-π=x t y]75.0)10(2cos[10.02π++π=x t y (SI)． ［ ］二、填空题：（共25分）12、两个容器容积相等，分别储有相同质量的N 2和O 2气体，它们用光滑细管相连通，管子中置一小滴水银，两边的温度差为 30 K ，当水银滴在正中不动时，N 2和O 2的温度为2N T ＝ ___________，2O T ＝__________．(N 2气的摩尔质量M mol ＝28×10-3 kg ·mol 1)13、在无外力场作用的条件下，处于平衡态的气体分子按速度分布的规律，可用 ________________分布律来描述．如果气体处于外力场中，气体分子在空间的分布规律，可用__________分布律来描述．14、 图示的两条f (v )~v 曲线分别表示氢气和氧气在同一温度下的麦克斯韦速率分布曲线．由此可得氢气分子的最概然速率为________________；氧气分子的最概然速率为________________．v （m./s ）2000O15、已知一简谐振动曲线如图所示，由图确定振子：(1) 在_____________s 时速度为零．(2) 在____________ s 时动能最大．(3) 在____________ s 时加速度取正的最大值．16、一平面余弦波沿Ox 轴正方向传播，波动表达式为 ])(2cos[φλ+-π=xT t A y ， 则x = -处质点的振动方程是____________________________________；若以x =处为新的坐标轴原点，且此坐标轴指向与波的传播方向相反，则对此新的坐标 轴，该波的波动表达式是_______________________________________________．17、如图所示，在平面波传播方向上有一障碍物AB ，根据惠更斯原理，定性地绘出波绕过障碍物传播的情况．18、在真空中沿着z 轴正方向传播的平面电磁波的磁场强度波的表达式为])/(cos[00.2π+-=c z t H x ω (SI)，则它的电场强度波的表达式为____________________________________________________． （真空介电常量 0 = 8.85×10-12 F/m ，真空磁导率0 =4×10-7 H/m ）x (cm)t (s)O 12波线波阵面A Bλ三、计算题：（共42分）19、有 2×103 m 3刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75×102 J ．(1) 试求气体的压强； (2) 设分子总数为 5.4×1022个，求分子的平均平动动能及气体的温度．(玻尔兹曼常量k ＝1.38×1023 J ·K1)20、汽缸内有一种刚性双原子分子的理想气体，若经过准静态绝热膨胀后气体的压强减少了一半，则变化前后气体的内能之比 E 1∶E 2＝？21、如图所示，有一定量的理想气体，从初状态a (p 1,V 1)开始，经过一个等体过程达到压强为p 1/4的b 态，再经过一个等压过程达到状态c ，最后经等温过程而完成一个循环．求该循环过程中系统对外作的功W 和所吸的热量Q ．22、如图，劲度系数为k 的弹簧一端固定在墙上，另一端连接一质量为M 的容器，容器可在光滑水平面上运动．当弹簧未变形时容器位于O 处，今使容器自O 点左侧l 0处从静止开始运动，每经过O 点一次时，从上方滴管中滴入一质量为m 的油滴，求： (1) 容器中滴入n 滴以后，容器运动到距O 点的最远距离； (2) 容器滴入第(n +1)滴与第n 滴的时间间隔．p p 1p 1/4V 1a c bMxl 0 O大 学 物 理 试 卷 解 答一、选择题：（共33分）二、填空题：（共25分）12、 210 K 2分240 K 2分13、 麦克斯韦 2分玻尔兹曼 2分14、 2000 m ·s -1 1分 500 m ·s -1 2分15、 0.5(2n +1) n = 0，1，2，3，… 1分 n n = 0，1，2，3，… 1分 0.5(4n +1) n = 0，1，2，3，… 1分16、 ]/2cos[1φ+π=T t A y 2分 ])//(2cos[2φλ++π=x T t A y 3分17、 答案见图子波源、波阵面、波线各3分占1分18、 ])/(cos[754π+--=c z t E y ω (SI) 3分三、计算题：（共42分）19（10分）、解：(1) 设分子数为N .据 E = N (i / 2)kT 及 p = (N / V )kT得 p = 2E / (iV ) = 1.35×105 Pa 4分(2) 由 kT N kT Ew2523=得 ()21105.75/3-⨯==N E w J 3分又 kT N E 25=得 T = 2 E / (5Nk )＝362k 3分20（10分）、解：据 iRT M M E mol 21)/(=, RT M M pV mol )/(= 2分 得 ipV E 21=变化前 11121V ip E =， 变化后22221V ip E = 2分绝热过程 γγ2211V p V p =即1221/)/(p p V V=γ 3分题设 1221p p =， 则 21)/(21=γV V 即 γ/121)21(/=V V∴)21/(21/221121V ip V ip E E =γ/1)21(2⨯=22.1211==-γ3分21（10分）、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 =W ． 而在a →b 等体过程中功 W 1= 0． 在b →c 等压过程中功W 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W 3 =p 1 V 1 ln (V 2/V 1) = -p 1V 1ln 4 2分 ∴ W =W 1 +W 2 +W 3 =[(3/4)－ln4] p 1V 1 1分 Q =W=[(3/4)－ln4] p 1V 1 3分22（12分）、解：(1) 容器中每滴入一油滴的前后，水平方向动量值不变，而且在容器回到O 点滴入下一油滴前， 水平方向动量的大小与刚滴入上一油滴后的瞬间后的相同。