2011大学物理上试题解答.doc

2011大学物理上期末试卷解答一、选择题1. （本题3分，答案：B）两个匀质圆盘A和B的密度分别为A和B, 若AB,但两圆盘的质量与厚度相同, 如两圆盘对通过盘心垂直于盘面轴的转动惯量分别为JA和JB, 则(A) JAJB. (B)JAJB. (C) JA=JB. (D) JA、JB哪个大，不能确定. 2. （本题3分，答案：C）光滑的水平桌面上，有长为2L、质量为m的匀质细杆，可绕通过其中点O且垂直于桌面的竖直固定轴自由转动，转动惯量Jm l2/ 3)开始时杆静止，有两质量均为m小球，各自在垂直杆长的方向对着杆的一端，以相同的速度v相向运动，如图所示，当两小球同时与杆的两端发生完全非弹性碰撞后，就与杆粘在一起随杆转动，则这一系统碰撞后的转动角速度 (A) (B) (C) (D) (E) 3. （本题3分，答案：D）点电荷Q被曲面S所包围，从无穷远处引入另一点电荷q至曲面外一点，如图所示，则引入前后(A) 曲面S的电场强度通量不变，曲面上各点场强不变.(B) 曲面S的电场强度通量变化，曲面上各点场强不变.(C) 曲面S的电场强度通量变化，曲面上各点场强变化.(D) 曲面S的电场强度通量不变，曲面上各点场强变化.Maa+qP图4.34. （本题3分，答案：D）如图4.3所示，在点电荷+q的电场中，若取图中P点为电势零点，则M点的电势为(A) q / 4pe0a . (B) q / 8pe0a .(C) -q / 4pe0a . (D) -q /8pe0a .5（本题3分，答案：D）半径分别为R和r的两个金属球，相距很远. 用一根长导线将两球连接,并使它们带电.在忽略导线影响的情况下，两球表面的电荷面密度之比sR /sr为:(A) R/r. (B) R2/r2. (C) r2/R2. (D) r/R.二、填空题6.（本题3分）地球的自转角速度可以认为是恒定的，地球对于自转的转动惯量J9.81037kgm2地球对于自转轴的角动量L_（答：7.11033kgm2/s）7（本题3分）图中曲线表示一种球对称性静电场的电势分布，r表示离对称中心的距离这是由_产生的电场（答案：半径为R的均匀带正电球面）8.（本题3分）半径为 0.5 cm的无限长直圆柱形导体上，沿轴线方向均匀地流着I = 3 A的电流作一个半径r = 5 cm、长l = 5 cm且与电流同轴的圆柱形闭合曲面S，则该曲面上的磁感强度沿曲面的积分_（答案：0）9（本题3分）如图所示，在真空中有一半径为a的3/4圆弧形的导线，其中通以稳恒电流I，导线置于均匀外磁场中，且与导线所在平面垂直则该载流导线bc所受的磁力大小为_（答案：）10.（本题4分）判断在下述情况下，线圈中有无感应电流，若有，在图中标明感应电流的方向 (1) 两圆环形导体互相垂直地放置两环的中心重合，且彼此绝缘，当B环中的电流发生变化时，在A环中_（答案：无感应电流） (2) 无限长载流直导线处在导体圆环所在平面并通过环的中心，载流直导线与圆环互相绝缘，当圆环以直导线为轴匀速转动时，圆环中_（答案：无感应电流）三、计算题11.质量为M124 kg的圆轮，可绕水平光滑固定轴转动，一轻绳缠绕于轮上，另一端通过质量为M25.0 kg的圆盘形定滑轮悬有m10.0 kg的物体，求当重物由静止开始下降了h=0.5m时，（1）物体的速度，（2）绳中的张力.解：各物体的受力情况如图所示 图2分由转动定律、牛顿第二定律及运动学方程，可列出以下联立方程： T1RJ1b1 方程各1分共5分 T2rT1rJ2b2 mgT2ma , aRb1rb2 , v 22ah求解联立方程，得 m/s2 =2 m/s 1分 T2m(ga)58 N 1分 T148 N 1分12. （本题10分）一段半径为的细圆弧，对圆心的张角为，其上分布有正电荷，试以表示出圆心O处的电场强度.解：取坐标xOy如图，由对称性可知： 2分 4分 13. 电荷面密度分别为 +和 -的两块“无限大”均匀带电平行平面，处于与平面垂直的 x 轴上的 +a 和 -a 的位置上.设坐标原点 O 处电势为零，求空间的电势分布表示式并画出其曲线.解：由高斯定理可得场强分布为： E =-s / e0 (axa) 1分 E = 0 (xa ，ax) 1分 由此可求电势分布：在xa区间 2分在axa区间 2分在ax区间 2分，图2分 14（本题5分）半径R的均匀环形导线在b、c两点处分别与两根互相垂直的载流导线相连接，已知环与二导线共面，如图所示 若直导线中的电流强度I，求：环心O处磁感强度大小和方向.解：ab和cd两部分流在O点产生的磁场方向相同，相当于一根直载流导线在O点产生的磁场： 1分bc两段在O点产生的磁场大小相等，方向相反而抵消 2分所以O点的磁感强度为 1分 方向垂直纸面向外 1分15.（本题10分）横截面为矩形的环形螺线管，高度为b,芯圆环内外半径分别为R1和 R2芯子材料的磁导率为，导线总匝数为N，绕得很密，若线圈通电流I，求处（1）芯子中的B值和芯子截面的磁通量（2）在rR1，rR2处的B值解：(1) 在环内作半径为r的圆形回路, 由安培环路定理得 ， 3分在r处取微小截面dS = bdr, 通过此小截面的磁通量 穿过截面的磁通量 5分(2) 同样在环外( r R2 )作圆形回路, 由于 B = 0 2分 16.（本题10分）如图所示，载有电流I1和I2的长直导线ab 和cd相互平行，相距为3r，今有载流I3的导线MN=r，水平放置，且其两端 MN分别与I1和I2的距离都是r，ab、 cd和 MN共面，求导线MN上所受的磁力大小和方向. 解：载流导线MN上任一点处的磁感强度大小为： 3分MN上电流元I3dx所受磁力： 2分 3分 若 ，则的方向向下，则的方向向上 2分17. （本题10分）无限长的直导线旁有一与其共面的矩形线圈，直导线中通有恒定电流I，将此直导线及线圈共面置于随时间变化的而空间均匀的磁场中，设，当线圈以速度垂直长直导线向右运动时，求线圈在如图所示位置时的感应电动势.解：取顺时针方向