大学物理练习题及参考答案

《大学物理》练习题一. 单选题：1．下列说法正确的是……………………………………（ ） 参看课本P32-36A. 惯性系中，真空中的光速与光源的运动状态无关，与光的频率有关B. 惯性系中，真空中的光速与光源的运动状态无关，与光的频率无关C. 惯性系中，真空中的光速与光源的运动状态有关，与光的频率无关D. 惯性系中，真空中的光速与光源的运动状态有关，与光的频率有关2．下列说法正确的是………………………………… （ ） 参看课本P32-36A. 伽利略变换与洛伦兹变换是等价的B. 所有惯性系对一切物理定律都是不等价的C. 在所有惯性系中，真空的光速具有相同的量值cD. 由相对论时空观知：时钟的快慢和量尺的长短都与物体的运动无关3．下列说法正确的是………………………………… （ ）参看课本P58,76,103A. 动量守恒定律的守恒条件是系统所受的合外力矩为零B. 角动量守恒定律的守恒条件是系统所受的合外力为零C. 机械能守恒定律的守恒条件是系统所受的合外力不做功D. 以上说法都不正确4. 下列关于牛顿运动定律的说法正确的是…………（ ） 参看课本P44-45A. 牛顿第一运动定律是描述物体间力的相互作用的规律B. 牛顿第二运动定律是描述力处于平衡时物体的运动规律C. 牛顿第三运动定律是描述物体力和运动的定量关系的规律D. 牛顿三条运动定律是一个整体，是描述宏观物体低速运动的客观规律5．下列关于保守力的说法错误．．的是…………………（ ） 参看课本P71-72 A. 由重力对物体所做的功的特点可知，重力是一种保守力B. 由弹性力对物体所做的功的特点可知，弹性力也是一种保守力C. 由摩擦力对物体所做的功的特点可知，摩擦力也是一种保守力D. 由万有引力对物体所做的功的特点可知，万有引力也是一种保守力6.已知某质点的运动方程的分量式是cos x R t ω=，sin y R t ω=，式中R 、ω是常数．则此质点将做………………………………………………（ ） 参看课本P19A. 匀速圆周运动B. 匀变速直线运动C. 匀速直线运动D. 条件不够，无法确定7．如图所示，三个质量相同、线度相同而形状不同的均质物体，它们对各自的几何对称轴的转动惯量最大的是………( )A. 薄圆筒B. 圆柱体 参看课本P95C. 正方体D. 一样大8．下列关于弹性碰撞的说法正确的是………………（ ） 中学知识在课堂已复习A. 系统只有动量守恒B. 系统只有机械能守恒C. 系统的动量和机械能都守恒D. 系统的动量和机械能都不守恒9．某人张开双臂，手握哑铃，坐在转椅上，让转椅转动起来，若此后无外力矩作用．则当此人收回双臂时，人和转椅这一系统的…………………（ ） 参看课本P104A. 转速不变，角动量变大B. 转速变大，角动量保持不变C. 转速和角动量都变大D. 转速和角动量都保持不变10. 下列关于卡诺循环的说法正确的是………………（ ） 参看课本P144A. 卡诺循环是由两个平衡的等温过程和两个平衡的绝热过程组成的B. 卡诺循环是由两个平衡的等温过程和两个平衡的等体过程组成的C. 卡诺循环是由两个平衡的等体过程和两个平衡的等压过程组成的D. 卡诺循环是由两个平衡的绝热过程和两个平衡的等压过程组成的11. 如图所示，在场强为E 的匀强电场中，有一个半径为R 的半球面，若场强E 的方向与半球面的对称轴平行，则通过这个半球面的电通量大小为…………………（ ） 参看课本P172-173A. 2EB. 22R E π2R E D. 012. 一点电荷，放在球形高斯面的中心处，下列情况中通过高斯面的电通量会发生变化的…………………………（ ） 参看课本P173A. 将另一点电荷放在高斯面内B. 将高斯面半径缩小C. 将另一点电荷放在高斯面外D. 将球心处的点电荷移开，但仍在高斯面内 13.如图所示，在与均匀磁场r B 垂直的平面内有一长为l 的铜棒 MN ，设棒绕M 点以匀角速度ω转动，转轴与r B 平行，则棒的动 生电动势大小为……………（ ） 参看课本P257 A. Bl ω B. 2Bl ω C. 12Bl ω D. 212Bl ω 14. 已知温度不变的某定量气体分子的算术平均速率为v 、方均最概然速率为p v ，则这气体分子的三种速率的关系是…………（ ）A ．p v v >>B p v v >> 参看课本P125C ．p v v >>D ．p v v == 15. 下列关于导体静电平衡的说法错误．．………………（ ） 参看课本P190-191 A. 导体是等势体，其表面是等势面 B. 导体内部场强处处为零C. 导体表面的场强处处与表面垂直D. 导体内部处处存在净电荷16. 下列哪种现代厨房电器是利用涡流原理工作的…（ ） 参看课本P259A. 微波炉B. 电饭锅C. 电热炉D. 电磁灶17. 下列关于电源电动势的说法正确的是……………（ ） 参看课本P249-250A. 电源电动势等于电源把电荷从正极经内电路移到负极时所作的功B. 电源电动势的大小只取于电源本身的性质，而与外电路无关C. 电动势的指向习惯为自正极经内电路到负极的指向D. 沿着电动势的指向，电源将提高电荷的电势能18. 磁介质有三种，下列用相对磁导率r μ正确表征它们各自特性的是………（ ）A. 顺磁质0r μ<，抗磁质0r μ<，铁磁质1r μ? 参看课本P39-240B. 顺磁质1r μ>，抗磁质1r μ=，铁磁质1r μ?C. 顺磁质0r μ>，抗磁质0r μ>，铁磁质0r μ>D. 顺磁质1r μ>，抗磁质1r μ<，铁磁质1r μ?19. 在均匀磁场中，一带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速率圆周运动，如果磁场的磁感应强度减小，则………………………………………………（ ） 参看课本P231A. 粒子的运动速率减小B. 粒子的轨道半径减小C. 粒子的运动频率不变D. 粒子的运动周期增大20. 两根无限长的载流直导线互相平行，通有大小相等，方向相反的I 1和I 2，在两导线的正中间放一个通有电流I 的矩形线圈abcd ，如图所示. 则线圈受到的合力为…………（ ） 参看课本P221-223A. 水平向左B. 水平向右C. 零D. 无法判断21. 下列说法错．误．的是……………………………………（ ） 参看课本P263 A. 通过螺线管的电流越大，螺线管的自感系数也越大B. 螺线管的半径越大，螺线管的自感系数也越大C. 螺线管中单位长度的匝数越多，螺线管的自感系数也越大D. 螺线管中充有铁磁质时的自感系数大于真空时的自感系数22. 一电偶极子放在匀强电场中，当电矩的方向与场强的方向不一致时，则它所受的合力F 和合力矩M 分别为…………………………………（ ） 参看课本P168-169A. F =0 ，M =0B. F ≠0 ，M ≠0C. F =0 ，M ≠0D. F ≠0 ，M =023. 若一平面载流线圈在磁场中既不受磁力，也不受磁力矩作用，这说明……（ ）A. 该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行 参看课本P223-224B. 该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行C. 该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直D. 该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直24. 下列关于机械振动和机械波的说法正确的是………（ ） 参看课本P306A. 质点做机械振动，一定产生机械波B. 波是指波源质点在介质的传播过程C. 波的传播速度也就是波源的振动速度D. 波在介质中的传播频率与波源的振动频率相同，而与介质无关25. 在以下矢量场中，属保守力场的是…………………（ ）A. 静电场B. 涡旋电场 参看课本P180,212,258C. 稳恒磁场D. 变化磁场26. 如图所示，一根长为2a 的细金属杆AB 与载流长直导线共面，导线中通过的电流为I ，金属杆A 端距导线距离为a .金属杆AB 以速度v 向上匀速运动时，杆内产生的动生电动势为……（ ） 参看课本P261 (8-8) A. 2ln 20πμεIv i =，方向由B →A B.2ln 20πμεIv i =，方向由A →B C. 0ln 32i Iv μεπ=，方向由B →A D. 3ln 20πμεIv i =，方向由A →B27．在驻波中，两个相邻波节间各质点的振动………（ ） 参看课本P325A. 振幅相同，相位相同B. 振幅不同，相位相同C. 振幅相同，相位不同D. 振幅不同，相位不同28．两个质点做简谐振动，曲线如图所示，则有（ ）A. A 振动的相位超前B 振动π/2 参看课本P291B. A 振动的相位落后B 振动π/2C. A 振动的相位超前B 振动πD. A 振动的相位与B 振动同相29．同一点光源发出的两列光波产生相干的必要条件是…（ ） 参看课本P336A. 两光源的频率相同，振动方向相同，相位差恒定B. 两光源的频率相同，振幅相同，相位差恒定C. 两光源发出的光波传播方向相同，振动方向相同，振幅相同D. 两光源发出的光波传播方向相同，频率相同，相位差恒定30．如图所示，在一圆形电流I 所在的平面内选取一个同心圆形闭合环路L ，则由安培环路定理可知……………………………………………（ ） 参看课本P235 A. d 0r r ÑL B l ⋅=⎰，且环路上任一点B =0 B. d 0L B l ⋅=⎰r r Ñ，但环路上任一点B ≠0 C. d 0r r ÑL B l ⋅≠⎰，且环路上任一点B ≠0 D. d 0r r ÑLB l ⋅≠⎰，且环路上任一点B =常量 二. 填空题：31. 平行板电容器充电后与电源断开，然后充满相对电容率为εr 的各向均匀电介质. 则其电容C 将______，两极板间的电势差U 将________. (填减小、增大或不变) 参看课本P195,20032. 某质点沿x 轴运动，其运动方程为: x =10t –5t 2，式中x 、t 分别以m 、s 为单位. 质点任意时刻的速度v =________，加速度a =________. 参看课本P16-1733. 某人相对地面的电容为60pF ，如果他所带电荷为C 100.68-⨯，则他相对地面的电势差为__________，他具有的电势能为_____________. 参看课本P200,20234. 一人从10 m 深的井中提水，起始时，桶中装有10 kg 的水，桶的质量为1 kg ，由于水桶漏水，每升高1m 要漏去 kg 的水，则水桶匀速地从井中提到井口，人所作的功为____________．参看课本P70 (2-14)35.质量为m 、半径为R 、自转运动周期为T 的月球，若月球是密度均匀分布的实球体，则其绕自转轴的转动惯量是__________，做自转运动的转动动能是__________.参看课本P100 (3-4)36. 1mol氢气，在温度为127℃时，氢气分子的总平均动能是_____________，总转动动能是______________，内能是_____________. 〔已知摩尔气体常量R = J/(mol·K)参看课本P120 (4-8)37. 如图所示，两个平行的无限大均匀带电平面，其面电荷密度分别为+σ和-σ. 则区域Ⅱ的场强大小EⅡ=___________.参看课本P17738. 用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，要使屏上的干涉条纹间距变宽，可采用的方法是: (1) _________________________；(2) ________________________. 参看课本P34439. 通过磁场中任意闭合曲面的磁通量等于_________.感生电场是由______________产生的，它的电场线是__________曲线. (填闭合或不闭合)参看课本P212,25840. 子弹在枪膛中前进时受到的合力与时间关系为5F t=-⨯，子弹飞出枪口400410N的速度为200m/s，则子弹受到的冲量为_____________. 参看课本P55-5641. 将电荷量为×10-8C的点电荷，从电场中A点移到B点，电场力做功×10-6J. 则A、B两点的电势差U AB =____________ .参看课本P18142. 如图所示，图中O点的磁感应强度大小B =______________.参看课本P229-23043. 一个螺线管的自感L=10 mH，通过线圈的电流I =2A，则它所储存的磁能W=_____________. 参看课本P26744. 理想气体在某热力学过程中内能增加了ΔE=250J，而气体对外界做功A=50J，则气体吸收的热量Q = .参看课本P132-13345. 一平面简谐波沿x轴的正方向传播，波速为100 m/s，t=0时的曲线如图所示，则简谐波的波长λ=____________,频率ν=_____________. 参看课本P30946. 两个同心的球面，半径分别为R1、R2(R1<R2)，分别带有总电量为Q1、Q2. 设电荷均匀分布在球面上，则两球面间的电势差U12= ________________________.参看课本P186-187三. 计算题：47. 一正方形线圈由外皮绝缘的细导线绕成，共绕有100匝，每边长为10 cm，放在B= 的磁场中，当导线中通有I =的电流时，求: (1) 线圈磁矩m的大小；(2) 作用在线圈上的磁力矩M的最大值.参看课本P225 (7-7)48.如图所示，已知子弹质量为m，木块质量为M，弹簧的劲度系数为k，子弹以初速v o 射入木块后，弹簧被压缩了L.设木块与平面间的滑动摩擦因数为μ，不计空气阻力.求初速v o.参看课本P80 (2-23)49. 一卡诺热机的效率为40％，其工作的低温热源温度为27℃.若要将其效率提高到50％，求高温热源的温度应提高多少参看课本P148 (5-14)50. 质量均匀的链条总长为l，放在光滑的桌面上，一端沿桌面边缘下垂，其长度为a，如图所示.设开始时链条静止，求链条刚刚离开桌边时的速度.参看课本P70 (2-18)51.一平面简谐波在t =0时刻的波形如图所示，设波的频率ν=5 Hz，且此时图中P点的运动方向向下，求：(1) 此波的波函数；(2) P点的振动方程和位置坐标.参看课本P318 (10-11)52．如图所示，A和B两飞轮的轴杆可由摩擦啮合器使之连接，A轮的转动惯量J A=10 kg·m2．开始时，B轮静止，A轮以n A= 600 r/min的转速转动．然后使A和B连接，连接后两轮的转速n = 200 r/min．求: (1) B轮的转动惯量J B ；(2) 在啮合过程中损失的机械能ΔE.参看课本P105 (3-9及补充)53．如图所示，载流I的导线处于磁感应强度为B的均匀磁场中，导线上的一段是半径为R、垂直于磁场的半圆，求这段半圆导线所受安培力.参看课本P224-22554．如图所示的截面为矩形的环形均匀密绕的螺绕环，环的内外半径分别a和b，厚度为h，共有N匝，环中通有电流为I .求: (1) 环内外的磁感应强度B；(2) 环的自感L.参看课本P237-238 (7-23及补充)55.如图所示，一长直导线通有电流I，在与其相距d处放在有一矩形线框，线框长为l，宽为a，共有N匝. 当线框以速度v沿垂直于长导线的方向向右运动时，线框中的动生电动势是多少参看课本P255 (8-3)二. 填空题：31. 增大 减小 32. 1010m/s t - 210m/s t - 33. 1000V J34. 1029 (或1050) J 35. 225mR 22245mR T π 36. 4986J 3324J 8310 J 37. 0σε 38. (1) 将两缝的距离变小 (2) 将双缝到光屏的距离变大 39. 零 变化的磁场 闭合 40. 0.2N s ⋅ 42.0112I R μπ⎛⎫- ⎪⎝⎭43. J 44. 300 J 45. m 125 Hz 46. 1012114Q R R πε⎛⎫- ⎪⎝⎭三. 计算题： 47. 线圈磁矩 22100100.110A m m NIS ==⨯⨯=⋅线圈最大磁力矩 max10550N m M mB ==⨯=⋅48. 设子弹质量为m ，木块质量为M ，子弹与木块的共同速度v由动量守恒定律得 0()mv m M v =+ ① 由功能原理得 2211()()22m M gL kL m M v μ-+=-+ ② 由①、②式得0v =49. 卡诺热机效率: 211T T η=- 21300500K 110.4T T η⇒===-- 同理 21300600K 110.5T T η'==='-- 高温热源应提高的温度 11600500100K T T '-=-=50. 设桌面为零势面，由机械能守恒定律得21222a a l mg mg mv l -=-+v ⇒=51. 解：(1) 由图中v P ＜0知此波沿x 轴负向传播，继而知原点此时向y 正向运动原点处 0002A y v =->， 023ϕπ⇒=- 又x = 3m 处 3300y v =>， 32πϕ⇒=- 由 2x ϕπλ∆∆= 得 2x λπϕ∆=∆30236m 223πππ-=⨯=⎛⎫--- ⎪⎝⎭此波的波函数 02cos 2x y A t ππνϕλ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭20.10cos 10m 183t x πππ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭ (2) P 点处 P P 00y v =，< P 2πϕ⇒= P 点振动方程 P P cos(2)y A t πνϕ=+0.10cos 10m 2t ππ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ P 点位置坐标 p 363321m 22x λ=+=+=52. (1) 由动量矩守恒定律得A A AB ()J J J ωω=+A A AB 2()2J n J J n ππ=+B 60020010(10)6060J ⨯=+⨯ 2B 20kg m J ⇒=⋅(2) 损失的机械能2222A A A B A A A B 222241111()(2)()(2)222216001200104(1020)4 1.31510J 260260E J J J J n J J n ωωππππ∆=-+=-+⎛⎫⎛⎫=⨯⨯-+⨯=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭53. 依题意得 d 0x x F F =∑=d d sin d sin sin d y F F BI l BIR θθθθ=== 0sin d 2y F F BIR BIR πθθ===⎰54. (1) 0d 2B r B r I πμ⋅=⋅=∑⎰r r Ñ环外的磁感应强度 0B = 环内的磁感应强度 02B r NI πμ⋅=02NI B rμπ= (2) 0d d d 2NIh Bh r r rμΦπ== 001d d ln 22b a NIh NIh b r r a μμΦΦππ===⎰⎰ 环的自感 20ln 2N h N b L I I aμψΦπ===55. 线框的动生电动势1212()N B B lv εεε=-=-001122()NIlv NIlav d d a d d a μμππ⎛⎫=-= ⎪++⎝⎭。