大学物理期末复习题(力学,静电场,电磁学部分)

大学物理期末复习题(含力学 电磁学部分)

（力学部分）

第一章重点：质点运动求导法和积分法，圆周运动角量和线量。

第二章重点：三大守恒律---动量守恒定律、机械能守恒定律、角动量守恒定律 第三章重点：刚体定轴转动定律和角动量守恒定律

1．一质点沿半径为0.1=R m 的圆周作逆时针方向的圆周运动，质点在0～t 这段时间所经过的路程为4

2

2

t t S ππ+=，式中S 以m 计，t 以s 计，则在t 时刻质点

， （求导法）

2．质点沿x 轴作直线运动，其加速度t a 4=m/s 2，在0=t 时刻，

00=v ，100=x m ，

则该质点的运动方程为=x （积分法）

3．一质点从静止出发绕半径R 的圆周作匀变速圆周运动，角加速度为β，则该

质点走完半周所经历的时间为。（积分法）

4．一质点在平面运动, 其1c r =ρ

，2/c dt dv =；1c 、2c 为大于零的常数，则该质点作 匀加速圆周运动 。

5．伽利略相对性原理表明对于不同的惯性系牛顿力学的规律都具有相同的形式。 6．一质量为kg m 2=的质点在力()()N t F x 32+=作用下由静止开始运动，若此力作用在质点上的时间为s 2，则该力在这s 2冲量的大小=I 10 NS ；质点在第s 2末的速度大小为 5 m/s 。（动量定理和变力做功）

7．一质点受力26x F -=的作用，式中x 以m 计，F 以N 计，则质点从0.1=x m

沿X 轴运动到x=2.0 m 时，该力对质点所作的功A （变力做功）

8．一滑冰者开始自转时其动能为2

002

1ωJ ，当她将手臂收回, 其转动惯量减少为

3

J ，则她此时自转的角速度ω（角动量守恒定律）

9．一质量为m 半径为R 的滑轮，如图所示，用细绳绕在其边缘，绳的另一端系一个质量也为m 的物体。设绳的长度不变，绳与滑轮间无相对滑动，且不计滑轮与轴间的摩擦力矩，则滑轮的角加

mg F =拉绳的一端，则滑轮的角加速（转动定律）

10.一刚体绕定轴转动，初角速度80=ωrad/s

，现在大小为8（N ·m ）的恒力矩作用下，刚体转动的角速度在2秒时间均匀减速到4=ωrad/s ，则刚体在此恒力矩的作用下的角加速度=α，刚体对此轴的转动惯量=J 4kg •m 2 。

（转动定律） 11．一质点在平面运动，其运动方程为 2

2 ,

441x t y t t =⎧⎨=++⎩，式中x 、y 以m 计，t 以秒s 计，求：

(1) 以t 为变量，写出质点位置矢量的表达式； (2) 轨迹方程；

(3) 计算在1～2s 这段时间质点的位移、平均速度； (4) t 时刻的速度表达式；

(5) 计算在1～2s 这段时间质点的平均加速度；在11=t s 时刻的瞬时加速度。

解：（1） ())m (14422j t t i t r ρρρ

+++=；

(2)2)1(+=x y ；

(3)(m)162Δj r ρρρ

+=i ； (m/s)162j ρρρ

+=i v ；

(4))m/s ()48(2j t i dt r

d ρρϖρ++==v ；

(5) )(m/s 82

j ρρ=a ；)(m/s 82j ρρ=1a （求导法）

12．摩托快艇以速率0v 行驶，它受到的摩擦阻力与速度平方成正比，设比例系数为常数k ，即可表示为2kv F -=。设快艇的质量为m ，当快艇发动机关闭后，(1)

求速度随时间的变化规律；(2)求路程随时间的变化规律。

解：（1）2dv

kv m dt

-=

m

0201

v

t v k dv dt v m =-⎰

⎰ 00mv v m kv t =+ （2）00

00

x

t

mv dx dt m kv t =+⎰⎰

0(1)kv t m

x Ln k m =+（牛二定律变形积分）

13．如图所示，两个带理想弹簧缓冲器的小车A

和B ，质量分别为1m 和2m ，B 不动，A 以速度0v ρ

与B 碰撞，如已知两车的缓冲弹簧的倔强系数分别为1k 和2k ，在不计摩擦的情况下，求两车相对静止时，其间的作用力为多大?(弹簧质量忽略而不计)。 解：系统动量守恒： 1012()m v m m v =+

系统机械能守恒： 2222101211221111

()2222m v m m v k x k x =+++

两车相对静止时弹力相等： 1122F k x k x ==

F=0212

1212121][

v k k k

k m m m m +⋅+ （动量守恒和机械能守恒定律）

14．有一质量为1m 长为l 的均匀细棒，静止平放在光滑的水平桌面上，它可绕通过其中点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2m 的子弹以速度v 射入杆端，其方向与杆及轴正交，求碰撞后棒端所获得的角速度。

解：系统角动量守恒： 2J 2

l

m v ω=总

2212()122

m l l

J m =+总 2

126 (3)v m m m l

ω=+ （角动量守恒定律）

电磁学部分

第五章重点：点电荷系（矢量和）、均匀带电体（积分法）、对称性电场（高斯定理，分段积分）的电场强度E 和电势V 的计算。 第七章重点：简单形状载流导线（矢量和）、对称性磁场（安培环路定理）的磁感应强度B 的计算，安培力F 的计算。

第八章重点：感生电动势（法拉第电磁感应定律）和动生电动势i ε的计算，磁通量m φ的计算。

1.一半径为R 的半圆细环上均匀地分布电荷Q ，求环心处的电场强度.

[分析] 在求环心处的电场强度时，不能将带电半圆环视作点电荷.现将其抽象为带电半圆弧线。在弧线上取线dl ，其电荷dl R

Q

dq π=

，此电荷元可视为点电荷，它在点O 的电场强度2

041

r dq

dE πε=

，因圆环上的电荷对y 轴呈对称性分布，电场分布也是轴对称的，则有

0=⎰L x

dE

，点O 的合电场强度⎰=L

y dE E ，统一积分变量可求得E .

解： （1）建立坐标系；

（2）取电荷元dl R

Q

dq π= （3）写2

041

r

dq dE πε=

（4）分解到对称轴方向

θπεcos 41

2

0r dq

dE y =

（5）积分：

dl R Q

R

E L

O πθπε⋅⋅

-=⎰

2

cos 41 由几何关系θRd dl =，统一积分变量后，有

2

0222

2

0202cos 4R Q d R Q E επθθεππ

π

-

=-=⎰-

，方向沿y 轴负方向.

（积分法五步走）

2.两条无限长平行直导线相距为0r ,均匀带有等量异号电荷，电荷线密度为.λ（1）求两导线构成的平面上任一点的电场强度（设该点到其中一线的垂直距离为x ); (2)求每一根导线