大学物理I模拟试题4(带答案)分析
大学物理实验模拟试题四(附含答案)
大学物理实验模拟试题四（附含答案）一、填空题（总分40分，每题2分）1． 测量结果的有效数字的位数由 被测量的大小 和 测量仪器 共同决定。
2． 50分度的游标卡尺，其仪器误差为 0.02 。
5． 在进行十进制单位换算时，有效数字的位数 不变 。
6． 在分光计实验中，望远镜的调节用的是 自准直 法。
7． S 是表示多次测量中每次测量值的 分散 程度，表示 平均值 偏离真值的多少。
8． 在杨氏模量实验中，若望远镜的叉丝不清楚，应调节望远镜 目镜 的焦距，若观察到的标尺像不清楚则应调节望远镜 物镜的焦距。
钢丝的伸长量用 放大 法来测定。
9． 计算标准偏差我们用 贝塞尔 法，其计算公式为()112--=∑=n x x S n i i 。
10．表示测量数据离散程度的是 精密度，它属于 偶然 误差，用 标准 误差（偏差）来描述它比较合适。
11．用20分度的游标卡尺测长度，刚好为15mm,应记为 15.00 mm 。
12．根据测量的条件不同，可分为 等精度 测量和 非等精度 测量。
14．系统误差有 确定性 的特点，偶然误差有 随机性 的特点。
15．在测量结果的数字表示中，由若干位可靠数字加上 1 位可疑数字，便组成了有效数字。
17．用分光仪测得一角度为030，分光仪的最小分度为'1，测量的结果为0.5236+0.0003弧度18．对于连续读数的仪器，如米尺、螺旋测微计等，就以 最小分度/2。
作为仪器误差。
20．在示波器内部，同步、扫描系统的功能是获得 锯齿波 电压信号，这种电压信号加在 X 偏转板上，可使光点匀速地沿X 方向从左向右作周期N S性运动。
二、选择题（总分20分,每题2分）1．下列测量结果正确的表达式是：[A ]（A ）L=23.68±0.03m （B ）I=4.091±0.100mA（C ）T=12.563±0.01s （D ）Y=(1.67±0.15)×1011P a2．在下面的李萨如图中，如果在X 轴方向信号的频率是100Hz ，那么在Y 轴方向信号的频率是：[C]（A ）100Hz （B ）33Hz （C ）300Hz （D ）200Hz4．在示波器实验中，时间轴Ｘ轴上加的信号为[ D ]（A ）正弦波 （B ）方波 （C ）三角波 （D ）锯齿波5．下列不确定度的传递公式中，正确的是：[B ]（A ）y x y x N +-= 22222222y x y y x y x yN +++=σσσ（B ）z y x L 2-+= 2224z y x z σσσσ++=（C ）at VM +=1 为常数）（a at V a at tV M 32222)1()1(4+++=σσσ（D ）42hd V π= 224z d V d σσσ+=6．在牛顿环实验中，我们看到的干涉条纹是由哪两条光线产生的[ ]（B ）2和37．实验中，牛顿环的中心条纹为：[ D ]。
《大学物理I、II》模拟试题(1)
《大学物理I 、II 》（下）重修模拟试题（1）一、选择题（每小题3分，共36分）1．把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度θ ，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计时．若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相为 (A) π (B) π/2 (C) 0 (D) θ [ d]2．两相干波源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)2π (C) π (D) π23． [ b ]3． 如果在长为L 、两端固定的弦线上形成驻波，则此驻波的基频波（波长最长的波）的波长为(A) L /2． (B) L ． (C) 3L /2． (D) 2L ． [ d ]4．一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数)(b a +为下列哪种情况时（a 代表每条缝的宽度），k=4、8、12等级次的主极大均不出现(A) a b a 3=+ (B) a b a 4=+(C) a b a 6=+(D) a b a 8=+ [ b ]S 1S 2Pλ/45．如图所示，折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已知n 1＜n 2＜n 3．若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2n 2 e －λ / 2 (B) 2n 2 e(C) 2n 2 e + λ / 2 (D) 2n 2 e －λ / (2n 2) [ a]6．如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为I 0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为(A) I 0 / 8 (B) I 0 / 4(C) 3 I 0 / 8 (D) 3 I 0 / 4． [ a ] 7．在标准状态下，若氧气（可视为刚性双原子分子的理想气体）和氦气的体积比为2121=V V ,则其内能之比21:E E 为(A) 1∶2 (B) 5∶3 (C) 5∶6 (D) 3∶10 [ c ] 8．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对外作功与吸收热量的情况是 (A) b 1a 过程吸热，作正功；b 2a 过程吸热，作负功 (B) b 1a 过程放热，作正功；b 2a 过程吸热，作正功 (C) b 1a 过程放热，作负功；b 2a 过程放热，作负功 (D) b 1a 过程吸热，作负功；b 2a 过程放热，作负功 [ d ] 9．1mol 理想气体的状态变化如图所示，其中1—3为等温线，则气体经历1—2—3过程的熵变ΔS 为(R 为摩尔气体常量)(A) 0 (B) R ln4(C) 2R ln4 (D) 4R [ a ]n 3pOV b12 ac10．一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长为a 、宽为b ，质量为m 0。
大四物理试题答案及解析
大四物理试题答案及解析一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 光的偏振现象说明了光是一种横波。
（）A. 正确B. 错误答案：A解析：光的偏振现象是指光波在特定方向上的振动，这种振动只能发生在光波的平面内，因此说明光是一种横波。
2. 根据麦克斯韦方程组，变化的磁场可以产生电场。
（）A. 正确B. 错误答案：A解析：麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律表明，变化的磁场可以产生电场，这是电磁学中的一个基本现象。
3. 根据能量守恒定律，一个封闭系统的总能量是恒定的。
（）A. 正确B. 错误答案：A解析：能量守恒定律是物理学中的一个基本定律，它表明在一个封闭系统中，能量既不会被创造也不会被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，总能量保持不变。
4. 绝对零度是温度的下限，在这个温度下，分子运动完全停止。
（）A. 正确B. 错误答案：B解析：绝对零度是温度的理论下限，约为-273.15℃，在这个温度下，分子的热运动达到最小，但不会完全停止，因为量子力学告诉我们，即使在绝对零度，分子仍然会有零点能量。
5. 根据相对论，时间膨胀和长度收缩是观察者相对于被观察物体运动速度的函数。
（）A. 正确B. 错误答案：A解析：根据爱因斯坦的狭义相对论，当观察者相对于被观察物体以接近光速的速度运动时，会发生时间膨胀和长度收缩的现象，这是相对论效应的直接结果。
二、填空题（每题3分，共15分）1. 普朗克常数的值是 ________。
答案：6.626 × 10^-34 J·s解析：普朗克常数是量子力学中的基本常数，它描述了单个量子的能量与频率之间的关系。
2. 光速在真空中的值是 ________ m/s。
答案：3 × 10^8解析：光速是物理学中的一个基本常数，它在真空中的速度是一个固定值，约为3 × 10^8 m/s。
3. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他影响。
大学物理实验模拟试题四及答案
5．在组装电桥实验中，联结好进行测量调节，无论如何调，检流计指针始终偏向一边，可能的原因有（）。
A有一根导线不通B．有一个电阻箱不通
C．被测电阻断路D．被测电阻短路
6．对比法是发现系统误差的方法之一。现分别用单摆、复摆和自由落体测得的四组重力加速度如下，其中至少两种方法存在系统误差的一组是（）。
大学物理实验模拟试题四及答案
一、填空题：
1、物理实验课教学的程序分为____、____和____三步进行。
2、根据获得测量结果的不同方法，测量可分为____测量和____测量；根据测量条件的不同，测量可分为____测量和____测量。
3、____之比称为相对误差，实际计算中一般是用____之比。
4、在实验中，进行多次（等精度）测量时，若每次读数的重复性好，则____误差一定小，其测量结果的____高。
A.
B.
C.
D.
7．提高电势差计灵敏度的方法是（）
A．提高工作电源电压B.增加工作电流
C．更换灵敏度高的检流计D.使用级别更高的标准电池
8．对某物进行长度测量，得到的数据如下：L（米）= 。在用极限误差3S(依达法测)剔出坏值后，算得 是（）
A.0.002; B.0.005; C.0.008; D.0.001。
A．0.l级表B．0.5级表C．0.2级表D．1.0级表
3． ，其标准差正确的是（）。
A． B. ；
C. D.A,B,C都不对
4．在示波器实验中，用李萨如图形校正低频发生器的频率。如果Y轴输入一个50赫的信号，低频信号发生器的信号从X轴输入，经调整后得到图形如 ，那么，低频信号发生器这时的频率应当是（）赫兹。
二、选择题
2024年广东省部分学校高考物理一模试卷+答案解析
2024年广东省部分学校高考物理一模试卷一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.图甲为研究光电效应的实验装置，用不同频率的单色光照射阴极K，正确操作下，记录相应电表示数并绘制如图乙所示的图像，当频率为时绘制了如图丙所示的图像，图中所标数据均为已知量，则下列说法正确的是()A.饱和电流与K、A之间的电压有关B.测量遏止电压时，滑片P应向b移动C.阴极K的逸出功D.普朗克常量2.如图所示，粗糙水平地面上放有横截面为圆的柱状物体A，A与墙面之间放有表面光滑的圆柱形物体B，A、B均保持静止。
若将A向左移动少许，下列说法正确的是()A.地面对A的支持力不变B.地面对A的摩擦力不变C.墙对B的作用力不变D.B对A的支持力不变3.如图所示，一小球从O点水平抛出后的轨迹途经A、B两点，已知小球经过A点时的速度大小为，从O到A的时间和从A到B的时间都等于，取重力加速度大小，不计空气阻力，下列说法正确的是()A.小球做平抛运动的初速度大小为B.O、A两点间的距离为5mC.A、B两点间的距离为10mD.O、B两点间的距离为13m4.由同种材料制成的两滑块A、B用一根轻质细绳连接，将滑块B按在水平桌面上，细绳跨过轻质定滑轮将滑块A悬挂在空中，如图甲所示，松手后滑块A、B的加速度大小均为a。
现仅将滑块A、B位置互换如图乙所示，松手后滑块A、B的加速度大小均为3a。
已知滑块B的质量等于滑块A的质量的两倍，则滑块与水平桌面间的动摩擦因数为()A. B. C. D.5.2023年5月17日10时49分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号”乙运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星，该卫星绕地球做匀速圆周运动，距离地球表面的高度为h。
已知地球的质量为M，半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是()A.该卫星的环绕速度为B.该卫星的加速度大小为C.该卫星的角速度为D.该卫星的周期为6.光在某种玻璃中的传播速度是真空中的，要使光由真空射入玻璃时折射光线与反射光线垂直，则入射角的正弦值为()A. B. C. D.7.电视机显像管的结构示意图如图所示，电子枪均匀发射的电子束经加速电场加速后高速通过偏转电场，最后打在荧光屏上呈现光斑，在显像管偏转极板上加上不同的电压，光斑在荧光屏上呈现不同情况，以上极板带正电时为正，下列说法正确的是()A.若在偏转极板加上如图甲所示的偏转电场，则可以在荧光屏上看到一个固定的光斑B.若在偏转极板加上如图乙所示的偏转电场，则可以看到一个光斑在荧光屏的O点下侧移动C.若在偏转极板加上如图丙所示的偏转电场，则可以看到一个光斑在荧光屏上从上向下移动D.若在偏转极板加上如图丁所示的偏转电场，则可以看到一个光斑在荧光屏上O点两侧做往复运动二、多选题：本大题共3小题，共15分。
高考物理模拟试题(四)参考答案与提示
高考物理模拟试题（四）参考答案与提示作者：来源：《中学生数理化·自主招生》2019年第08期A卷3.D提示：研究六维电机的螺旋桨转动时，螺旋桨的大小和形状不能忽略，不能看成质点，选项A正确。
“圆梦号”绕地球做匀速圆周运动，线速度大小不变，方向时刻改变，故速度时刻改变，选项B正确。
“圆梦号”绕地球飞行一圈的位移为零，故平均速度为零，选项C正确。
“圆梦号”在绕地球做圆周运动的过程中，加速度不为零，故所受合力不为零，选项D错误。
5.A6.AC提示：小环在A、B两点时，弹簧的形变量等大，弹簧弹力等大，即弹簧在A点时处于压缩状态，在B点时处于伸长状态，因此小环在从A点运动到B点的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大，选项A正确。
小环在A点时，重力、弹簧的弹力和大环对它的支持力均沿竖直方向，小环要由静止开始运动，必受水平向右的静电力，小环在从A点运动、到B 点的过程中，沿电场线方向运动的距离为2L，静电力做正功，小环的电势能一直减小，选项B错误。
假设弹簧的原长为L0，在A、B两点，弹簧的形变量等7.BC提示：在开关S闭合以后，原线圈两端的电压不变，根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系可知，副线圈两端的电压也不变。
在开关S闭合以后，副线圈回路中的总电阻减小，总电流增大，通过电阻R的电流将增大，电阻R两端的电压也将增大，则灯泡L1两端的电压将减小，电流也减小，灯泡L1将变暗，副线圈回路消耗的总功率增大，即变压器的输出功率增大，选项A错误，B、C正确。
根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数的关系可知，副线圈的电流增大，则原线圈中的输入电流增大，选项D错误。
8.AB9.（1）1.120 （2）vt-1/2Rt2（3）2k10.（1）電流计G分压较小，导致电流表A指针偏转很小，误差较大（2）D（3）如图2所示（4）0.2 2.511.（1）设月球表面的重力加速度为g1，小球在圆形轨道最高点的速度为v1，小球在从最低点运动到最高点的过程中机械能守12.（1）开始时磁场的磁感应强度按题图甲所示变化，则回路中产生的感应电动势13.（1）ABD（2）（i）理想气体从状态A到状态B做等14.（1）ACE提示：两质点A、B相距1m，因为波长大于1m，所以质点A、B之间的距离不足一个波长，在t=0时刻，质点A在其平衡位置，且向上振动，而质点B在其正的最大位移处，表明两质点A、B之间相距r'=45°，此时涂有遮光物质的玻璃砖上表面A、B两点间的长度L=2dtan r'=2d。
大四物理试题答案及解析
大四物理试题答案及解析一、选择题1. 光的干涉现象是由光的（）引起的。
A. 反射B. 折射C. 衍射D. 波动性答案：D解析：光的干涉现象是由光的波动性引起的。
当两束光相遇时，它们的波峰和波谷相互叠加，形成加强或减弱的干涉条纹。
2. 根据热力学第一定律，系统内能的变化等于（）。
A. 系统对外做功B. 系统吸收的热量C. 系统对外做功与吸收的热量之和D. 系统对外做功与放出的热量之差答案：C解析：热力学第一定律表明，系统内能的变化等于系统对外做功与吸收的热量之和。
即ΔU = Q + W。
二、填空题1. 根据麦克斯韦方程组，电场的旋度等于（）的负值。
答案：磁感应强度的时间变化率解析：麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律表明，电场的旋度等于磁感应强度的时间变化率的负值。
2. 根据德布罗意波长公式，一个质量为m的粒子的波长λ与其动量p 的关系为λ = （）。
答案：h/p解析：德布罗意波长公式表明，一个粒子的波长λ与其动量p的关系为λ = h/p，其中h为普朗克常数。
三、计算题1. 一个质量为2kg的物体从静止开始，以2m/s²的加速度做匀加速直线运动，求物体在3秒内的位移。
答案：9m解析：根据位移公式s = 1/2 * a * t²，其中a为加速度，t为时间。
代入a = 2m/s²，t = 3s，得到s = 1/2 * 2 * 3² = 9m。
2. 一个电路中，电阻R = 10Ω，通过电阻的电流I = 2A，求电阻两端的电压U。
答案：20V解析：根据欧姆定律U = IR，其中I为电流，R为电阻。
代入I = 2A，R = 10Ω，得到U = 2 * 10 = 20V。
四、简答题1. 简述光电效应的基本原理。
答案：光电效应是指光照射到金属表面时，金属会释放出电子的现象。
当光的频率大于金属的逸出功对应的频率时，光子的能量会被金属中的电子吸收，使电子获得足够的能量逸出金属表面。
《大学物理》习题训练与详细解答四(机械波)
2 2 u Tu
x 2 的 振 动 方 程 为 ： y A c o s ( t ) A c o s ( t . ) 8 u 2 8 2 y A c o s ( t ) 4 3 x 2 3 x 的 振 动 方 程 为 ： y A c o s ( t ) A c o s ( t . ) 8 u 2 8 2 y A c o s ( t ) 4
答案为:(A)
4
4.图2所示，一平面简谐波沿OX轴正向传播，波长为 A c o s ( 2 v t ) ，则P2点 若P1点处质点的振动方程为 y 1 处质点的振动方程为
与P1点处质点振动状态相同的那些点的位置是
L L y c o s [2 ( t 1 2) ] 2 A x L k (k 1 , 2 ......) 1
（ 2 ）试以 A 点 距 5 cm 处的 B 点 （A 在 的左边）为坐标 出 原 波 点写
A c o s ( t ) 解：（1）对照振动方程的标准形式 y 0 可得 A 0 . 0 3 m ，， 0 ＝ 4 0
c20 m /s ，沿x轴正向传播的波的波 以A为坐标原点、 动方程 y Acos[ (t x) ] 0 u x y 0.03cos4 (t ) (m ) 注意单位转换 20
t x y Acos[2 ( ) 0 ] T x y 0.1cos[4 (t ) 0 ] 20
15
又t 0 ， y A c o s A , 0 0 0
x y 0 . 1 cos 4 ( t ) ( m ) ( x 0 ) 20 （2）由波动方程求t0时刻的波形方程，只须令波动方程 的t为常数t0. 则所求t=T/4时刻的波形方程为
《大学物理实验》模拟试题及答案解析
WORD 格式整理版二、判断题（“对”在题号前（ ）中打√×）（10分）（√ ）1、误差是指测量值与真值之差，即误差=测量值－真值，如此定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向，既有大小又有正负符号。
（× ）2、残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差，它与误差定义一样。
（ √）3、精密度是指重复测量所得结果相互接近程度，反映的是随机误差大小的程度。
（√ ）4、测量不确定度是评价测量质量的一个重要指标，是指测量误差可能出现的范围。
（× ）7、分光计设计了两个角游标是为了消除视差。
（× ）9、调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平，应该先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉。
（×）10、用一级千分尺测量某一长度（Δ仪=0.004mm ），单次测量结果为N=8.000mm ，用不确定度评定测量结果为N=（8.000±0.004）mm 。
三、简答题（共15分）1．示波器实验中，（1）CH1（x ）输入信号频率为50Hz ，CH2（y ）输入信号频率为100Hz ；（2）CH1（x ）输入信号频率为150Hz ，CH2（y ）输入信号频率为50Hz ；画出这两种情况下，示波器上显示的李萨如图形。
（8分）差法处理数据的优点是什么？（7分）答：自变量应满足等间距变化的要求，且满足分组要求。
（4分） 优点：充分利用数据；消除部分定值系统误差四、计算题（20分，每题10分）1、用1/50游标卡尺，测得某金属板的长和宽数据如下表所示，求金属板的面解：（1）金属块长度平均值：)(02.10mm L =长度不确定度： )(01.03/02.0mm u L ==金属块长度为：mm L 01.002.10±=%10.0=B （2分）（2）金属块宽度平均值：)(05.4mm d =宽度不确定度： )(01.03/02.0mm u d ==金属块宽度是： mm d 01.005.4±=%20.0=B （2分）（3）面积最佳估计值：258.40mm d L S =⨯=不确定度：2222222221.0mm L d d s L s d L d L S =+=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=σσσσσ 相对百分误差：B ＝%100⨯S sσ=0.25％ （4分）（4）结果表达：21.06.40mm S ±=B ＝0.25％ （2分） 注：注意有效数字位数，有误者酌情扣5、测量中的千分尺的零点误差属于 已定 系统误差；米尺刻度不均匀的误差属于未定系统误差。
大学物理试题及答案(1-4章)
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tsd 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a ｔ．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 hl 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 xv 2s0.422m.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) 2 ｓ 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 T R x π2sin =', t TR y π2cos -='坐标变换后,在O x y 坐标系中有t T R x x π2sin='=, R t T R y y y +-=+'=π2cos 0 则质点P 的位矢方程为j i r ⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=R t T R t T R π2cos π2sin j 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⎰⎰=t t a 0d d 0v v v 得 03314v v +-=t t (1)由 ⎰⎰=t x x 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 vv得石子速度 )1(Bt e BA --=v 由此可知当,t →∞时,BA →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 eB A y t Bt y d )1(d 00⎰⎰--= 得石子运动方程)1(2-+=-Bt e BA tB A y1 -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 rr 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tΔΔr =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vv 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 (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bs 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 arctan 221v v v -= 而要使hl αarctan ≥,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．解 (1) 由v ＝u ＋v ′可知v '=u αarcsin,则船到达正对岸所需时间为 s 1005.1cos 3⨯='==αd d t v v (2) 由于αcos v v '=,在划速v ′一定的条件下,只有当α＝0 时, v 最大(即v ＝v ′),此时,船过河时间t ′＝d /v ′,船到达距正对岸为l 的下游处,且有m 100.52⨯='='=v d u t u l 1 -28 一质点相对观察者O 运动, 在任意时刻t , 其位置为x ＝vt , y ＝gt 2 /2,质点运动的轨迹为抛物线．若另一观察者O′以速率v 沿x 轴正向相对于O 运动．试问质点相对O′的轨迹和加速度如何？分析 该问题涉及到运动的相对性．如何将已知质点相对于观察者O 的运动转换到相对于观察者O′的运动中去,其实质就是进行坐标变换,将系O 中一动点(x ,y )变换至系O′中的点(x ′,y ′)．由于观察者O′相对于观察者O 作匀速运动,因此,该坐标变换是线性的．解 取Oxy 和O′x′y′分别为观察者O 和观察者O′所在的坐标系,且使Ox 和。
2021年大学课程《大学物理(一)》模拟考试试题 附解析
姓名班级学号………密……….…………封…………………线…………………内……..………………不…………………….准…………………答….…………题…2021年大学课程《大学物理（一）》模拟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、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=__________。
2、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 _______________。
3、某人站在匀速旋转的圆台中央，两手各握一个哑铃，双臂向两侧平伸与平台一起旋转。
当他把哑铃收到胸前时，人、哑铃和平台组成的系统转动的角速度_____。
4、一个质点的运动方程为（SI），则在由0至4s的时间间隔内，质点的位移大小为___________，在由0到4s的时间间用内质点走过的路程为___________。
5、质点在平面内运动，其运动方程为，质点在任意时刻的位置矢量为________；质点在任意时刻的速度矢量为________；加速度矢量为________。
6、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____。
7、如图所示，轴沿水平方向，轴竖直向下，在时刻将质量为的质点由a处静止释放，让它自由下落，则在任意时刻，质点所受的对点的力矩＝________ ；在任意时刻，质点对原点的角动量=_____________。
8、动方程当t=常数时的物理意义是_____________________。
9、一电子以0.99 c的速率运动(电子静止质量为9.11×10-31kg，则电子的总能量是__________J，电子的经典力学的动能与相对论动能之比是_____________。
大学物理化学模拟试卷(4)及答案
物理化学模拟试卷（4）答案一、名词解释（每题2分，共16分）1、热容：使一定量的物质的温度提高1℃所需的热量称为该物质的热容。
2、亨利定律：在一定温度和平衡状态下，气体在液体里的溶解度与该气体的平衡分压p成正比。
3、相律：对一个相平衡的体系来说，若影响平衡的外界因素仅为温度和压力，则相数Φ，独立组分数C及自由度f三者之间存在以下制约关系：f＝C－Φ＋2这个规律称为相律。
4、浓差电池:两个相同电极浸到两个电解质溶液相同而活度不同的溶液中构成的浓差电池。
5、卡诺定理：所有工作于同温热源和同温冷源之间的热机，其效率都不能超过可逆机，即可逆机的效率大于不可逆热机的效率。
6、反应机理：在总反应中，连续或同时发生的所有基元反应称为反应机理，又称为反应历程。
7、法拉第电解定律：电极上发生反应的物质的数量与通入的电量成正比。
8、赫斯定律：保持温度、压力反应条件不变的情况下，不管反应是一步完成的，还是分几步完成的，其热效应相同。
二、判断题（共10题，每题1分，共10分）：（×）1、一级反应一定是基元反应。
（×）2、对于电池Zn|ZnSO4(aq)||AgNO3(aq)|Ag，其中的盐桥可以用饱和KCl溶液。
（√）3、化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化。
（×）4、二组分理想溶液的总蒸气压大于任一组分的蒸气分压。
（√）5、单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。
（×）6、任何一个化学反应都可以用来判断其反应进行的方向。
（√）7、表面活性物质是指那些加入到溶液中，可以显著降低溶液表面张力的物质。
（√）8、弱电解质的摩尔电导率随浓度的减小而增大。
（×）9、电解时，阳极上电极电势越大越先溶解（×）10、溶胶与真溶液一样是均相系统。
三、选择题（共10题，每题2分，共20分）：（A）1、某系统经历一不可逆循环之后，下列关系式中不能成立的是：A、Q=0B、△C p=0C、△U=0D、△T=0（B）2．在刚性密闭容器中，有下列理想气体反应达平衡A(g)+B(g)=C(g)，若在恒温下加入一定量惰性气体，则平衡将:A 向右移动B 不移动C 向左移动D 无法确定（B）3、在含有C(s)、H2O(g) 、CO(g) 、CO2(g)、H2(g)五种物质的平衡体系中，其独立组分数为A、 3B、2C、 1D、4.（A）4、263.15K、p0时，水的化学势比冰的化学势：A、高；B、低；C、相等；D、不可比较.（D）5．为了防止金属的腐蚀，在溶液中加入阴极缓蚀剂，其作用是：A、降低阳极极化程度；B、增加阳极极化程度；C、降低阴极极化程度；D、增加阴极极化程度。
《大学物理AII》作业 No.04 光的偏振(参考答案)
放置。
I I 0 cos 2 cos 2 (90 ) I 0 cos 2 sin 2
0 当 45 时，出射光强最大， I max
1 I 0 sin 2 (2 ) 4
1 I0 4
*3、在夏天，炽热的阳光照射柏油马路发出刺眼的反光，汽车司机需要戴上一副 墨镜来遮挡。是否可用偏振片做眼镜？这比墨镜有什么优点？ 答： 一般来讲，从路面上发出的直接射入人眼的反射光要比来自其他目标的 漫射光强烈得多。 通常把这种刺眼的强光叫眩光。眩光对司机的安全行车有严重 的影响。戴上墨镜，可以减弱射入眼睛的光强，但并不能限制眩光。如果用偏振 片做眼镜， 情况就大不相同了。 因为阳光 （自然光） 经路面反射后是部分偏振光， 在入射角接近布儒斯特角时偏振度很高， 近似为线偏振光。 对于水平的路面来说， 反射部分偏振光的强度极大的分量总是在水平方向。因此，只要使眼镜上的偏振 片的偏振化方向为竖直方向， 就可以强烈地吸收刺目的眩光，而对来自其他目标 的漫射光的吸收则要相对小得多。这种有选择地吸收眩光的优点是墨镜所没有 的。 此外，墨镜对光的吸收往往对波长有选择作用，会改变观察目标的色调。而 偏振片对光的吸收只对偏振态有选择作用，对波长并无选择吸收，不会改变目标
n2 ）时，反射光 n1
将为线偏振光，并且反射光与折射光的夹角为（ ）。（用 n1 和 n2 表示两种介 2
质的折射率） 6、单轴晶体内有一确定的方向，光沿该方向入射时折射光在晶体内只有一束， 该方向称为（光轴）；除了这个方向外，一般情况下入射光在晶体内都将分为两 束，一束称为（寻常光）或者 O 光，一束称为（非常光）或者 e 光。在晶体内， O 光沿各个方向传播速度（相同），，因而 O 光的子波面为球面；e 光沿各个方 向传播速度（不同），因而 e 光的子波面为旋转椭球面。对于正晶体而言 O 光 速度（>）e 光速度，O 光折射率（<）e 光折射率（填>或<）；对于负晶体而言， 以上情况正好相反。 7、发生双折射的晶体内，O 光和 e 光都为（线偏振光）；O 光的振动方向（垂 直）于其主平面，e 光的振动方向（平行）于其主平面。当入射光在晶体主截面 内时， O 光和 e 光的主平面与主截面重合， 此时 O 光与 e 光振动方向相互 （垂直） 。 8、尼科耳棱镜是利用（双折射现象）定理和（全反射）原理做成的起偏器，同 时尼科耳棱镜也可做为检偏器使用。 一束入射光通过旋转的检偏器， 如果光强 （周 期性变化，并且每旋转一周出现两次最大，两次消光）则可判断入射光是线偏振 光；如果光强周期性变化，但没有消光现象则可判断入射光是（部分偏振光）或 者 （椭圆偏振光） ；如果光强没有变化， 则入射光是（自然光）或者（圆偏振光） 。 9、一束自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片。若以此入射光束 为轴旋转偏振片， 测得透射光强度最大值是最小值的 5 倍，那么入射光束中自然 光与线偏振光的光强比值为（1:2）。 解：设入射自然光光强为 I1，线偏振光光强为 I2，混合光通过偏振片后光强为：
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。
大连理工大学大学物理作业4(静电场四)及答案详解
作业４ 静电场四它们离地球很远,内球壳用细导线穿过外球壳上得绝缘小孔与地连接,外球壳上带有正电荷,则内球壳上[ ]。
不带电荷 带正电 带负电荷外表面带负电荷,内表面带等量正电荷答案：【C 】解:如图,由高斯定理可知,内球壳内表面不带电。
否则内球壳内得静电场不为零。
如果内球壳外表面不带电(已经知道内球壳内表面不带电)，则两壳之间没有电场,外球壳内表面也不带电;由于外球壳带正电,外球壳外表面带正电;外球壳外存在静电场。
电场强度由内球壳向外得线积分到无限远,不会为零。
即内球壳电势不为零。
这与内球壳接地(电势为零）矛盾。
因此,内球壳外表面一定带电。
设内球壳外表面带电量为(这也就就是内球壳带电量),外球壳带电为，则由高斯定理可知,外球壳内表面带电为,外球壳外表面带电为。
这样,空间电场强度分布,(两球壳之间：) ,(外球壳外:)其她区域（,）,电场强度为零。
内球壳电势为041)11(4ˆ4ˆ4)()(403202020214324322=++-=⋅++⋅=⋅+⋅=⋅=⎰⎰⎰⎰⎰∞∞∞R Qq R R q r d r rQq r d rr q r d r E r d r E l d E U R R R R R R R πεπεπεπε则,由于,,所以即内球壳外表面带负电,因此内球壳负电。
2.真空中有一组带电导体,其中某一导体表面某处电荷面密度为,该处表面附近得场强大小为,则。
那么,就是［ ］。
该处无穷小面元上电荷产生得场 导体上全部电荷在该处产生得场 所有得导体表面得电荷在该处产生得场 以上说法都不对 答案:【C 】解:处于静电平衡得导体，导体表面附近得电场强度为,指得就是:空间全部电荷分布，在该处产生得电场,而且垂直于该处导体表面。
注意:由高斯定理可以算得，无穷小面元上电荷在表面附近产生得电场为；无限大带电平面产生得电场强度也为,但不就是空间全部电荷分布在该处产生得电场。
3.一不带电得导体球壳半径为，在球心处放一点电荷。
大学物理实验考试模拟试卷和答案
一、判断题（“对”在题号前（）中打√.“错”打×）（10分）（）1、误差是指测量值与真值之差.即误差=测量值－真值.如此定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向.既有大小又有正负符号。
（）2、残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差.它与误差定义一样。
（）3、精密度是指重复测量所得结果相互接近程度.反映的是随机误差大小的程度。
（）4、测量不确定度是评价测量质量的一个重要指标.是指测量误差可能出现的范围。
（）5、在验证焦耳定律实验中.量热器中发生的过程是近似绝热过程。
（）6、在落球法测量液体粘滞系数实验中.多个小钢球一起测质量.主要目的是减小随机误差。
（）7、分光计设计了两个角游标是为了消除视差。
：（）8、交换抵消法可以消除周期性系统误差.对称测量法可以消除线性系统误差。
（）9、调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平.应该先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉。
（）10、用一级千分尺测量某一长度（Δ仪=）.单次测量结果为N=.用不确定度评定测量结果为N=（±）mm。
二、填空题（20分.每题2分）1．依照测量方法的不同.可将测量分为和两大类。
2．误差产生的原因很多.按照误差产生的原因和不同性质.可将误差分为疏失误差、和。
3．测量中的视差多属误差；天平不等臂产生的误差属于误差。
4．已知某地重力加速度值为s2.甲、乙、丙三人测量的结果依次分别为：±s2、±s2、±s2.其中精密度最高的是.准确度最高的是。
&5．累加放大测量方法用来测量物理量.使用该方法的目的是减小仪器造成的误差从而减小不确定度。
若仪器的极限误差为.要求测量的不确定度小于.则累加倍数N＞。
6．示波器的示波管主要由、和荧光屏组成。
7．已知y=2X1-3X2+5X3.直接测量量的不确定度分别为ΔX1、ΔX2、ΔX3.则间接测量量的不确定度Δy= 。
8．用光杠杆测定钢材杨氏弹性模量.若光杠杆常数（反射镜两足尖垂直距离）d=.标尺至平面镜面水平距离D=㎝.求此时光杠杆的放大倍数K= 。
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工科大学物理I 模拟试题4一．选择题（每题3分）1.某质点作直线运动的运动学方程为x ＝3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作(A) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． (B) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． (C) 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向．(D) 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． 2动能为E K 的A 物体与静止的B 物体碰撞，设A 物体的质量为B 物体的二倍，m A ＝2 m B ．若碰撞为完全非弹性的，则碰撞后两物体总动能为(A) E K (B)K E 32． (C) K E 21． (D)K E 31．3.有一劲度系数为k 的轻弹簧，原长为l 0，将它吊在天花板上．当它下端挂一托盘平衡时，其长度变为l 1．然后在托盘中放一重物，弹簧长度变为l 2，则由l 1伸长至l 2的过程中，弹性力所作的功为(A) ⎰-21d l l x kx ． (B)⎰21d l l x kx ．(C) ⎰---0201d l l l l x kx ． (D)⎰--0201d l l l l x kx ．4.如图，一质量为m 的物体，位于质量可以忽略的直立弹簧正上方高度为h 处，该物体从静止开始落向弹簧，若弹簧的劲度系数为k ，不考虑空气阻力，则物体下降过程中可能获得的最大动能是(A) mgh ． (B) kg m mgh 222-．(C) k g m mgh 222+． (D) kg m mgh 22+．5.设有一个带正电的导体球壳．当球壳内充满电介质、球壳外是真空时，球壳外一点的场强大小和电势用E 1，U 1表示；而球壳内、外均为真空时，壳外一点的场强大小和电势用E 2，U 2表示，则两种情况下壳外同一点处的场强大小和电势大小的关系为(A) E 1 = E 2，U 1 = U 2． (B) E 1 = E 2，U 1 > U 2．(C) E 1 > E 2，U 1 > U 2． (D) E 1 < E 2，U 1 < U 2．6.在一个原来不带电的外表面为球形的空腔导体A 内，放一带有电荷为+Q 的带电导体B ，如图所示．则比较空腔导体A 的电势U A 和导体B 的电势U B 时，可得以下结论：(A) U A = U B ． (B) U A > U B ． (C) U A < U B ． (D) 因空腔形状不是球形，两者无法比较．7.如图两个半径为R 的相同的金属环在a 、b 两点接触(ab 连线为环直径)，并相互垂直放置．电流I 沿ab 连线方向由a 端流入，b 端流出，则环中心O 点的磁感强度的大小为(A) 0． (B) RI40μ． h mC B AB+QII b a(C) R I 420μ． (D) R I0μ． (E)RI820μ． 8.用细导线均匀密绕成长为l 、半径为a (l >> a )、总匝数为N 的螺线管，管内充满相对磁导率为μr 的均匀磁介质．若线圈中载有稳恒电流I ，则管中任意一点的 (A) 磁感强度大小为B = μ0 μ r NI ． (B) 磁感强度大小为B = μ r NI / l ． (C) 磁场强度大小为H = μ 0NI / l ． (D) 磁场强度大小为H = NI / l ．9.一火箭的固有长度为L ，相对于地面作匀速直线运动的速度为v 1，火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为v 2的子弹．在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是：(c 表示真空中光速)(A)21v v +L ． (B) 2v L．(C) 12v v -L ． (D) 211)/(1c Lv v - ．10.有一直尺固定在K ′系中，它与Ox ′轴的夹角θ′＝45°，如果K ′系以匀速度沿Ox 方向相对于K 系运动，K 系中观察者测得该尺与Ox 轴的夹角(A) 大于45°． (B) 小于45°． (C) 等于45°．(D) 当K '系沿Ox 正方向运动时大于45︒，当K '系沿Ox 负方向运动时小于45︒． 二．填空题（每题3分）1.有两个弹簧，质量忽略不计，原长都是10 cm ，第一个弹簧上端固定，下挂一个质量为m 的物体后，长11 cm ，而第二个弹簧上端固定，下挂一质量为m 的物体后，长13 cm ，现将两弹簧串联，上端固定，下面仍挂一质量为m 的物体，则两弹簧的总长为____________．2.质量为m 的质点以速度v ϖ沿一直线运动，则它对该直线上任一点的角动量为__________． 3.质量为0.25 kg 的质点，受力i t F ϖϖ= (SI)的作用，式中t 为时间．t = 0时该质点以j ϖϖ2=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______________．4.一块木料质量为45 kg ，以 8 km/h的恒速向下游漂动，一只10 kg 的天鹅以 8 km/h 的速率向上游飞动，它企图降落在这块木料上面．但在立足尚未稳时，它就又以相对于木料为2 km/h 的速率离开木料向上游飞去．忽略水的摩擦，木料的末速度为________________________．5.图中曲线表示一种球对称性静电场的场强大小E 的 分布，r 表示离对称中心的距离．这是由_________________________________产生的电场．E6.一平行板电容器，极板面积为S ，相距为d. 若B 板接地，且保持A 板的电势U A ＝U 0不变．如图，把一块面积相同的带有电荷为Q 的导体薄板C 平行地插入两板中间，则导体薄板C 的电势U C ＝______________．7.电容为C 0的平板电容器，接在电路中，如图所示．若将相对介电常量为εr 的各向同性均匀电介质插入电容器中(填满空间)，则此时电容器的电容为原来的________倍，电场能量是原来的____________倍．8.如图所示，在一长直导线L 中通有电流I ，ABCD 为一矩形线圈，它与L 皆在纸面内，且AB 边与L 平行．矩形线圈在纸面内向右移动时，线圈中感应电动势方向为________________________________．9.真空中一根无限长直导线中通有电流I ，则距导线垂直距离为a 的某点的磁能密度w m =________________．10.一平行板空气电容器的两极板都是半径为R 的圆形导体片，在充电时，板间电场强度的变化率为d E /d t ．若略去边缘效应，则两板间的位移电流为 ________________________．三．计算题（共计40分）1.（本题10分）有一质量为m 1、长为l 的均匀细棒，静止平放在滑动摩擦系数为μ的水平桌面上，它可绕通过其端点O 且与桌面垂直的固定光滑轴转动．另有一水平运动的质量为m 2的小滑块，从侧面垂直于棒与棒的另一端A 相碰撞，设碰撞时间极短．已知小滑块在碰撞前后的速度分别为1v ϖ和2v ϖ，如图所示．求碰撞后从细棒开始转动到停止转动的过程所需的时间.(已知棒绕O 点的转动惯量2131l m J =)U 0U CAC BILC Am 1 ,l1v ϖ 2v ϖ俯视图2.（本题5分）已知μ 子的静止能量为105.7 MeV，平均寿命为2.2×10-8 s．试求动能为150 MeV 的μ 子的速度v是多少？平均寿命τ 是多少？3.（本题10分）一个细玻璃棒被弯成半径为R的半圆形，有电荷－Q，如图所示．试求圆心O处的电场强度．4.（本题5分）一面积为S 的单匝平面线圈，以恒定角速度ω在磁感强度k t B B ϖϖωsin 0=的均匀外磁场中转动，转轴与线圈共面且与B ϖ垂直（ k ϖ为沿z 轴的单位矢量）．设t =0时线圈的正法向与k ϖ同方向，求线圈中的感应电动势．5.（本题10分）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)工科大学物理I 模拟试题4参考答案一、选择题(每题3分，共30分)1.[D]2.[B]3.[C]4.[C]5.[A]6.[C]7.[A]8.[D]9.[B] 10.[A]二、填空题(每题3分，共30分)1． 24cm 3分 2. 零 3分 3. j t i t ϖϖ2323+ (SI) 3分4. 5.45 km/h 3分 5. 半径为R 的均匀带电球面 3分6. ()()S Qd U 00/2/ε4+ 3分7. εr 2分 εr 2分8. ADCBA 绕向 2分 9. )8/(2220a I πμ 3分 10. t E R d /d 20πε 3分三、计算题（共计40分）1. 解：对棒和滑块系统，在碰撞过程中，由于碰撞时间极短，所以棒所受的摩擦力 矩<<滑块的冲力矩．故可认为合外力矩为零，因而系统的角动量守恒，即 1分 m 2v 1l ＝－m 2v 2l ＋ω2131l m ① 3分 碰后棒在转动过程中所受的摩擦力矩为gl m x x l m gM lf 10121d μμ-=⋅-=⎰ ② 2分 由角动量定理 ω210310l m dt M tf -=⎰ ③ 2分由①、②和③解得 gm m t 12122μv v += 2分2. 解：据相对论动能公式 202c m mc E K -= 得 )1)/(11(220--=c c m E K v 即419.11)/(11202==--c m E c Kv 解得v = 0.91c 3分平均寿命为 821031.5)/(1-⨯=-=c v ττ s 2分3.解：把所有电荷都当作正电荷处理. 在θ处取微小电荷d q = λd l = 2Q d θ / π它在O 处产生场强θεεd 24d d 20220RQR q Eπ=π=2分 按θ角变化，将d E 分解成二个分量：θθεθd sin 2sin d d 202RQE E x π==θθεθd cos 2cos d d 202R QE E y π-=-= 3分对各分量分别积分，积分时考虑到一半是负电荷⎥⎦⎤⎢⎣⎡-π=⎰⎰πππθθθθε2/2/0202d sin d sin 2R QE x ＝0 2分 2022/2/0202d cos d cos 2R QR Q E y εθθθθεππππ-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-π-=⎰⎰ 2分 所以j R Q j E i E E y x ϖϖϖϖ202επ-=+= 1分4. 解： t t S B t BS ωωωΦcos sin cos 0== 2分ωωωΦ)cos sin (/d d 220t t S B t +-=)2cos(0t S B ωω=)2cos(0t S B i ωω-= 3分5.解：AA ＇线圈在O 点所产生的磁感强度 002502μμ==AAA A r I NB (方向垂直AA ＇平面) 3分CC ＇线圈在O 点所产生的磁感强度 005002μμ==CCC C r I N B (方向垂直CC ＇平面) 3分O 点的合磁感强度 42/1221002.7)(-⨯=+=C A B B B 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 ︒==-4.63tg 1ACB B θ 2分A。