2017大学物理下试题解析.pdf

学霸讲堂 大物组 1 长安大学长安大学 2017-2018 学年第一学期学年第一学期 试题试题 A 卷卷 大学物理（大学物理（2）试题解析试题解析 一、 选择题（每题 3 分，共 24 分） 1. 对于高斯定理， 0 /dq= ES ,以下说法正确的是： （ C ） ( A ) 高斯面上的场强仅由高斯面内的电荷所产生； ( B ) 若 0d= ES ，则高斯面内必无任何电荷分布； ( C ) 若高斯面上场强处处为零，则高斯面内无净电荷； ( D ) 高斯面内净电荷等于零，则高斯面上场强也必为零。 解：高斯面上各点的场强,其实是由面内电荷和面外电荷共同引起的，故 A 错；电通量为 0 时，高斯面内净电荷等于 0，不一定高斯面内必无任何电荷分布，故 B 错，C 正确；当高 斯面外有电荷的时候,即使高斯面内净电荷为零,面上各点场强也可能不为 0，故 D 错。 2. 如图所示， C1和 C2两空气电容器并联以后接上电源充电，在保持电源连接的情况 下，在 C1中插入一电介质板，则 （ C ） ( A ) C1极板上电量增加，C2极板上电量减少； ( B ) C1极板上电量减少，C2极板上电量增加； ( C ) C1极板上电量增加，C2极板上电量不变； ( D ) C1极板上电量减少，C2极板上电量不变。 解：保持联接，则电容器上的电压不变。由/CS d= ，在 C1中插入电介质板，则 C1 增大，C2不变。由 Cq/U，知 q1=C1U 增大，q2=C2U 不变。 故选 C 3. 如图所示，一根载有电流 I 的导线被弯成半径为 R 的 1/4 圆 弧，放在磁感应强度为 B 的均匀磁场中，则载流导线 ab 所受 磁场的作用力的大小为： （ C ） ( A ) 2 BIR ( B ) 0 ( C ) 2BIR ( D ) BIR 解：直导线折成半径为 R 的 1/4 圆弧，在磁场中的有效长度 2LR= ， 则安培力2?FBILBIR= 故 C 正确，A、B、D 错误。 故选 C 4. 如图，一导体棒 abc 长为 L,从中点 b 处折成 60角，置于均匀磁场 B 中并绕 a 点以角 速度转动，则棒中感应电动势的大小为： （ C ） ( A ) 2 5 8 B L ( B ) 2 4 9 B L ( C ) 2 3 8 B L ( D ) 2 3 2 B L 解：导体棒切割磁感线的有效长度为 3 2 oc LL=，则 22 13 = 28 oc B LB L， 故选 C 学霸讲堂 大物组 2 5. 载电流为 I，磁矩为 Pm的线圈，置于磁感应强度为 B 的均匀磁场中，若 Pm与 B 方向相 同，则通过线圈的磁通量m与线圈所受的磁力矩 M 的大小为： （ B ） ( A ) 0 m IBPM=， ; ( B )/0 m BPIM=， ; ( C ) mm IBPMBP=， ; ( D )/ mm BPIMBP=， 。 解：根据I= mn PS， m =B S,= m MPB , 故选 B。 6. 一个静止时体积为 V0，质量为 0 m的立方体，若沿某一棱方向相对观察者 A 以速度 v 运 动，则观察者 A 测得其密度为： （ A ） ( A ) () 0 22 0 1/ m vcV ; ( B ) 22 0 0 1/mvc V ; ( C ) 0 22 0 1/ m vc V ; ( D ) 0 0 m V 。 解:根据质速关系式 () 0 2 1 m m v c = 及长度收缩效应， () 0 22 0 1 =/ / m V m vcV = ，故选 A 7. 已知某单色光照射到一金属表面上产生了光电效应，若此金属的逸出电压为 U0，则此 单色光的波长必须满足： （ C ） ( A ) 0 eUhc; ( B ) 0 hc eU; ( C ) 0 hc eU; ( D ) 0 eUhc 。 解：根据光电效应方程 2 1 2 m hAmv=+，= c ， 0 =A eU；故 c hA ，得 0 hc eU， 故选 C。 8. 康普顿效应是光和微观粒子的相互作用过程，其遵循以下哪些规律： （ D ） ( A ) 动量守恒、动能守恒; ( B ) 牛顿定律、动能定律; ( C ) 动能守恒、机械能守恒; ( D ) 动量守恒、能量守恒。 解：康普顿效应遵循动量守恒和能量守恒， 故选 D 二、 填空题（每空 2 分，共 16 分） 1. 如图所示，一半径为 R 的带有缺口的细圆环，缺口长度为 d （dR） 。 解： （1）电场分布具有轴对称性 选取如图所示半径为 r，高为 L 的圆柱面为高斯面 根据高斯定理: 2 e S dddEdSErL=+= ESESES 底侧侧 当 r R， 2 00 = i e q R L = 内 所以 0 2 0 2 = , 2 r rR E R rR r ， 。 （2）选距离轴心为 a 的无限长同轴圆柱面为零电势面，且 aR， 当 r R， () 2 00 22 2 00 22 ln 42 aRaRd r rrRrR rR uEdrEdrEdrdrdr r Rr Ra R =+=+ =+ ； 当 r R， 22 00 ln 22 aa r rr RRa uEdrdr rr = 学霸讲堂 大物组 5 所以 () 22 2 00 2 0 ln 42 = ln, 2 r Rr Ra rR R u Ra rR r + ， 。 四、 计算题（10 分）半径为 R 的导体球带电量为 Q，球外套一 内半径为 R1，外半径为 R2，的同心导体球壳，求： (1) 0 R2三个区域电场强度的分布； (2) 若将导体球及导体球壳看作是一个电容器，导体球与 球壳间为空气介质，求其电容 C。 解：电场分布具有球对称性 选取半径为 r 的同心球面为高斯面 根据高斯定理： 2 4 e SS dEdSEr= ES 当 r 0，a 点离轴线 的距离为 r（rR）,求： （1） a 点感生电场的大小和方向； （2） 在截面平面内放置一长度为 2R 的金属棒 ABC， 如图所示 AB=BC=R,求 AC 上的感应电动势的大 小，并判断 A、B、C 三点哪点的电势最高。 解： （1）设参考正方向为顺时针方向 根据 V lS dd t = B ElS ： 2 VV l drE= El 且 2 = S S dd ddSr tdtdt = BBB S 所以 a 点感生电场大小为= 2 V dr E dt B ，方向为逆时针方向 （2）连接 OA,OC，则 2 3 = 2 mOABC BR B S= 2 3 = 2 m dRdB dtdt = 因为0 OAOC = ,所以 ABC = 所以 AC 上感应电动势大小为 2 3 2 RdB dt ，且 C 点电动势最高。 八、 计算题（10 分）在惯性系 K 中，有两个事件同时发生在 x 轴上相距 4000m 的两点， 而在另一个惯性系 K （沿 x 轴方向相对于 K 系运动）中测得这两个事件发生的地点 相距 5000m，求： 学霸讲堂 大物组 8