《大学物理》 .doc

山东大学网络教育学院课程名称： 年级： 层次： 专业： 姓名： 学号： 2011年 月 日1、复习资料答案由班委整理上传，仅供参考，2、请学生打印模拟试题考试后作为作业上交 大学物理模拟卷1一、 简答题1、 在芭蕾舞演员旋转时，为什么收拢手臂可以使其转速增加？ 答：尽可能收紧身体，收拢手臂和腿足，其实就是将身体的可动部分距离转轴尽可能缩小，来减小身体相对于旋转轴而产生的转动惯量，这样就可以使旋转角速度加大。2、 两船并行前进时，好像有一种力量将两船吸引在一起，甚至发生碰撞，为什么？ 答：根据流体力学的伯努利原理，流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然。当两艘船平行着向前航行时，在两艘船中间的水比外侧的水流得快，中间水对两船内侧的压强，也就比外侧对两船外侧的压强要小。于是，在外侧水的压力作用下，两船渐渐靠近，最后相撞。现在航海上把这种现象称为船吸现象。3、 根据点电荷的电场强度公式,当所考查的点到该点电荷的距离r接近零时，则电场强度趋于无限大，这显然是没有意义的。对此应作何解释？ 答：当r 0时，带电体q就不能再视为点电荷了，只适用于场源为点电荷的场强公式不再适用。这时只能如实地将该电荷视为具有一定电荷体密度的带电体。4、 简述超导体有何电磁特性？答：1）零电阻现象，即超导体冷却到某一确定温度以下时，其直流电阻值突然降到零，这种现象称为物质的超导电性。2）迈斯纳（meissner）效应。即把超导体置于外加磁场中，磁通不能穿透超导体，超导体内的磁感应强度始终保持为零，这就是迈斯纳效应，又称完全抗磁性。二、 名词解释1、 多普勒效应：多普勒效应是为纪念christian doppler而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。他认为声波频率在声源移向观察者时变高,而在声源远离观察者时变低。2、 康普顿效应: 在x射线散射中除有与入射波长相同的射线外，还有波长比入射波长更长的射线的现象。3、 麦克斯韦速率分布函数的归一化条件 这是分布函数f (v)必须满足的条件三、 填空题1、请写出麦克斯韦方程组的积分形式 ： 2、请写出纯电感l的阻抗和相位差：3、磁介质可分为顺磁质；抗磁质；铁磁质三类。四、 计算题1、如图所示，一个质量为m的小球用长度为l的悬线挂于o点手拿小球将细线拉到水平位置，然后释放当小球摆动到悬线竖直的位置时，正好与个静止放置在水平桌面上的质量为m的物体作弹性碰撞，求碰撞后小球达到的最高位置所对应的悬线张角。球与物体相碰撞的速度v1可由下式求得. (1)小球与物体相碰撞，在水平方向上满足动量守恒，碰撞后小球的速度变为v2，物体的速度为v，在水平方向上应有. (2)完全弹性碰撞，动能不变，即. (3)碰撞后，小球在到达张角a的位置的过程中满足机械能守恒，应有. (4)由以上四式可解得.将上式代入式(4)，得,2、有两个在同一直线上的简谐振动：x1=0.05cos（10t+3/4）m和x2=0.06cos（10t-/4）m，试问：它们合振动的振幅和初位相各为多大？若另有一简谐振动x3=0.07cos（10t+）m，分别与上两个振动叠加，为何值时，x1+ x3的振幅为最大？为何值时，x2+ x3的振幅为最小？ (1)合振动的振幅为.合振动的初相位,考虑到x1与x2相位相反， ，所以合振动x应与x2同相位，故取.(2)当 时，合振动 的振幅为最大，所以这时合振动的振幅为.当 时，合振动 的振幅为最小，所以这时合振动的振幅为3、一个半径为r电容率为e的均匀电介质球的中心放有点电荷q，求(1)电介质球内、外电位移的分布；(2)电介质球内、外电场强度和电势的分布；(3)球体表面极化电荷的密度。解 (1)电介质球内、外电位移的分布 ,方向沿径向向外。无论在电介质内还是在球外的真空中上式都是适用的。(2)电场强度的分布：,方向沿径向向外。：,方向沿径向向外。电势的分布：.：.(3)球体表面极化电荷的密度紧贴点电荷的电介质极化电荷总量为.电介质球表面上的极化电荷总量为,所以电介质表面的极化电荷密度为.4、用波长为589.3 nm的平行钠黄光垂直照射光栅，已知光栅上每毫米中有500条刻痕，且刻痕的宽度与其间距相等。试问最多能观察到几条亮条纹？并求第一级谱线和第三级谱线的衍射角。 解 根据每毫米内有500条刻痕，可以求得光栅常量为 .由于刻痕的宽度等于刻痕的间距，所以 d = 2a . 最多能观察到的谱线条数，就是在一个无限大的接收屏上能出现的所有谱线的条数。应先根据光栅方程求出在无限大接收屏上应该出现的条纹总数，然后考虑光栅缺级现象，看哪些条纹应属于缺级而消失的。由于接收屏是无限大的，最大衍射角应在-p/2到+p/2之间。 由光栅方程 ,可以从中求得k的极值为3.4，取整数则为3。这表示，按照光栅方程，在无限大接收屏上可以出现k值为0、1、2和3七条谱线。 再看一下缺级问题。由于缺级而在接收屏上消失的谱线的k值为 当k = 1时，k = 2，这表示k值为2的谱线从接收屏上消失了。于是出现在接收屏上的谱线只有5条，其k值分别为0，1和3。 根据光栅方程可以求出各级谱线所对应的衍射角。当k = 1时，由光栅方程得 , .当k = 3时，由光栅方程得 , 大学物理模拟卷2一、简答题1、 如果由于温室效应，地球大气变暖，致使两极冰山熔化，对地球自转有何影响？为什么？ 解 地球自转变慢。这是因为冰山融化，水向赤道聚集，地球的转动惯量增大，地球的自转角动量守恒，即 j w = 恒量 . 所以角速度变小了。2、 简述共振的产生与应用? 当驱动力角频率接近系统的固有角频率时，受迫振动振幅急剧增大的现象，称为共振。应用参考书本p1483、 试解释晚霞为什么是红色的而晴空的云是白色的？ 是因为此时太阳光几乎平行于地面，穿过的大气层最厚，所以波长较短的蓝紫光几乎都朝侧向散射，仅剩下波长较长的红光到达观察者，加之近地面的尘埃，更增强了散射作用。于是我们看到蓝蓝的天，反射红红的太阳光的云朵(朝霞或晚霞)。一般的云中的小水滴和烟中的固体颗粒都比可见光中的波长要长，于是白光照射时，对几乎所有的光都产生mie散射，使我们看到的云呈白色。4、 简述狭义相对论的两条原理? 狭义相对性原理，不仅力学实验，而且电磁学实验也无法确定自身惯性系的运动状态，也就是说，在一切惯性系中的物理定律都具有相同的形式。光速不变原理，真空中的光速对不同惯性系的观察者来说都是c。二、名词解释1、多普勒效应：多普勒效应是为纪念christian doppler而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。他认为声波频率在声源移向观察者时变高,而在声源远离观察者时变低2、静电屏蔽：在静电平衡状态下，空腔无其它带电体的导体壳和实心导体一样，内部没有电场。不管导体本身带电还是处于外界电场中，这一结论总是对的。这样，导体壳的表面就“保护”了它所包围的区域，使之不受导体壳外表面上的电荷或外界电场的影响，这个现象称为“静电屏蔽”。3、惠更斯-菲涅耳原理 ：波面s在与其相距r的p点上所产生的振动，取决于波阵面上所有面元ds在该点所产生振动的总和。其数学形式：其中k（）是（r与波面法线方向的夹角）的缓变函数。4、克斯韦速率分布函数的归一化条件 这是分布函数f (v)必须满足的条件三、填空题1、请写出纯电容c的阻抗和相位差：。2、请写出最概然速率、平均速率和方均根速率数学表达式：vp=1.41、=1.60、=1.73。3、两列光波的相干条件为：它们的光矢量振动方向几乎相同，频率相同，位相差恒定。四、计算题1、 一质量为m的子弹以水平速度射入一静止悬于顶端的长棒使棒偏转了30度角，已知棒长为l，质量为m0 , 射入点到顶端的距离为a，求子弹的初速度v。 解：系统：杆、子弹，角动量守恒： m v。a= 系统机械能守恒: 2=+ 得：2、有两个在同一直线上的简谐振动：x1=0.05cos（10t+3/4）m和x2=0.06cos（10t-/4）m，试问：它们合振动的振幅和初位相各为多大？若另有一简谐振动x3=0.07cos（10t+）m，分别与上两个振动叠加，为何值时，x1+ x3的振幅为最大？为何值时，x2+ x3的振幅为最小？ (1)合振动的振幅为.合振动的初相位,考虑到x1与x2相位相反， ，所以合振动x应与x2同相位，故取.(2)当 时，合振动 的振幅为最大，所以这时合振动的振幅为.当 时，合振动 的振幅为最小，所以这时合振动的振幅为3、一个半径为r电容率为e的均匀电介质球的中心放有点电荷q，求(1)电介质球内、外电位移的分布；(2)电介质球内、外电场强度和电势的分布；(3)球体表面极化电荷的密度。 解 (1)电介质球内、外电位移的分布 ,方向沿径向向外。无论在电介质内还是在球外的真空中上式都是适用的。(2)电场强度的分布：,方向沿径向向外。：,方向沿径向向外。电势的分布：.：.(3)球体表面极化电荷的密度紧贴点电荷的电介质极化电荷总量为.电介质球表面上的极化电荷总量为,所以电介质表面的极化电荷密度为.4、半径为r、磁导率为m1 的无限长磁介质圆柱体(做内导体)与半径为r ( r )的无限长导体圆柱面(做外导体)同心放置，在圆柱体和圆柱面之间充满磁导率为m2 的均匀磁介质(做绝缘体)，这样就构成了一根无限长的同轴电缆。现在内、外导体上分别通以电流i和-i，并且电流在内、外导体横截面上分布均匀，试求：(1)圆柱体内任意一点的磁场强度和磁感应强度；(2)圆柱体和圆柱面之间任意一点的磁场强度和磁感应强度；(3)圆柱面外任意一点的磁场强度和磁感应强度。 解 电流和磁介质的分布都满足轴对称，可以用普遍形式的安培环路定理求解。在垂直于轴线的平面内，作三个同心圆，它们分别处于圆柱体内、圆柱体和圆柱面之间以及圆柱面外，其半径分别是r1、r2和r3。(1)在圆柱体内部，以半径为r1的圆作为环路， ，运用安培环路定理，得,.(2)在圆柱体和圆柱面之间的绝缘体内，以半径为r2的圆作为环路，r r2 r，运用安培环路定理，得,.大学物理模拟卷3五、 简答题1、 简述电流密度与电流强度的区别与联系? 电流强度是标量，反映了单位时间内载流子通过导体整个横截面的状况，不涉及载流子穿越该横截面各处的细节。电流密度是矢量，它在导体中任意一点的方向与正载流子在该点的流动方向相同，它的大小等于通过该点并垂直于电流的单位截面的电流强度。2、 简述获得相干光波的方法？ 答：由一般光源获得一组相干光波的办法是，借助于一定的光学装置（干涉装置）将一个光源发出的光波（源波）分为若干个波。由于这些波来自同一源波，所以，当源波的初位相改变时，各成员波的初位相都随之作相同的改变，从而它们之间的位相差保持不变。同时，各成员波的偏振方向亦与源波一致，因而在考察点它们的偏振方向也大体相同。一般的干涉装置又可使各成员波的振幅不太悬殊。于是，当光源发出单一频率的光时，上述四个条件皆能满足，从而出现干涉现象。六、 名词解释1、 半波损失：是指由于界面性质的原因,反射光在反射的过程中,其位相产生相变,这相当于反射光多走了半个波长,因而,称为半波损失2、 霍耳效应：是指当施加的外磁场垂直于半导体中流过的电流时,会在半导体垂直于磁场和电流的方向上产生霍尔电动势3、 点电荷：是没有大小的带电体，是一种理想模型5、理想流体：就是绝对不可压缩和完全没有黏性的流体七、 填空题1、求水从容器壁小孔中流出时的速率,设水面距离小孔的高度为h？。八、 计算题1、如图所示，一个质量为m的小球用长度为l的悬线挂于o点手拿小球将细线拉到水平位置，然后释放当小球摆动到悬线竖直的位置时，正好与个静止放置在水平桌面上的质量为m的物体作弹性碰撞，求碰撞后小球达到的最高位置所对应的悬线张角。球与物体相碰撞的速度v1可由下式求得. (1)小球与物体相碰撞，在水平方向上满足动量守恒，碰撞后小球的速度变为v2，物体的速度为v，在水平方向上应有. (2)完全弹性碰撞，动能不变，即. (3)碰撞后，小球在到达张角a的位置的过程中满足机械能守恒，应有. (4)由以上四式可解得.将上式代入式(4)，得,2、p和q是两个处于同一介质中的相干波源，它们发出的平面简谐波沿pq延长线传播，pq=3.0米，波源频率为100赫兹，振幅相同，p的相位比q的相位超前/2，波速为400米/秒，pq延长线上有一点s到q点距离为r，试求，(1)两波源在该点s产生的分振动与分振动的相差；(2) s点的合振动的振幅。 解 可以取点p为坐标原点， 取过p、q和s的直线为x轴，方向向右，如图6-30所示，与波线的方向一致。根据题意，p的振动比q的振动超前p/2，即jp - jq = p/2。适当选择计时零点，可使jq = 0，则jp = p/2，同时根据已知条件可以求得 图 6-30 w = 2pn = 200p rads-1 .设两波的振幅为a，于是可以写出p波源在点s的分振动 ,q波源在点s的分振动为 . 在点s两个分振动的相位差为 ,(2) s点的合振动的振幅。正好满