南理工大学物理练习题-2017-上ppt课件.ppt
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1、一、一、一长为一长为l、质量为、质量为m的均匀细杆,可绕轴的均匀细杆,可绕轴O轴转动。桌面与细杆轴转动。桌面与细杆间的滑动摩擦系数为间的滑动摩擦系数为 ,杆初始转速为,杆初始转速为 0 ,求:(,求:(1)细杆受的)细杆受的摩擦力矩;(摩擦力矩;(2)从)从0到停止转动共经历的时间;(到停止转动共经历的时间;(3)从)从0到停到停止转动共转了多少圈(如图止转动共转了多少圈(如图1)。)。Ox0 图1二、二、长度为长度为L,质量为,质量为m的均匀细杆的均匀细杆OA,在竖直平面内可绕轴,在竖直平面内可绕轴O自自由转动。开始时杆处于水平位置,如图由转动。开始时杆处于水平位置,如图2。现在以初角速度。
2、现在以初角速度0向下向下释放。则:(释放。则:(1)杆在水平位置时的角加速度是多少?()杆在水平位置时的角加速度是多少?(2)杆转)杆转到竖直位置时的角速度是多少?到竖直位置时的角速度是多少?A端的线速度是多少?端的线速度是多少? AAOmg2图图1三、三、质量为质量为M20kg,半径为,半径为R2m的转台(可看作匀质圆盘)的转台(可看作匀质圆盘)绕中心竖直轴以匀速绕中心竖直轴以匀速0 匀速转动,今有沙粒以每秒匀速转动,今有沙粒以每秒2kg的速率的速率(dm/dt=2kg/s)垂直落到转台上,在转台上粘附成一半径为)垂直落到转台上,在转台上粘附成一半径为r1m的圆环(如图的圆环(如图3)。求)
3、。求试写出转台的转动惯量试写出转台的转动惯量I随时间随时间t的变化的变化关系式;关系式; 求当沙粒落到转台上使转台转速减到求当沙粒落到转台上使转台转速减到0/2 时所需要时时所需要时间。间。3图图四、四、水平桌面上,长为水平桌面上,长为L,质量为,质量为m1的匀质细杆,一端固定于的匀质细杆,一端固定于O点,点,细杆可绕经过细杆可绕经过O点的轴在水平桌面上转动。现有一质量为点的轴在水平桌面上转动。现有一质量为m2,速,速度为的小球垂直撞击细杆的另一端,撞击后粘在度为的小球垂直撞击细杆的另一端,撞击后粘在m1上与上与m1一起转一起转动动(如图(如图4)。)。 求:(求:(1)撞击后杆的角速度大小;
4、()撞击后杆的角速度大小;(2)撞击过程)撞击过程中的能量损失。中的能量损失。O, l1m 2m0v4图图2五、五、一长为一长为L,质量为,质量为m的均匀细棒,一端可绕水平光滑轴的均匀细棒,一端可绕水平光滑轴O在竖在竖直平面内转动。当细棒静止在竖直位置时,有一质量为直平面内转动。当细棒静止在竖直位置时,有一质量为m0,速度,速度为的为的v子弹,水平射入其下端而不复出。此后棒恰好摆到水平位置子弹,水平射入其下端而不复出。此后棒恰好摆到水平位置后重又下落。求:(后重又下落。求:(1)子弹射入棒前的速度)子弹射入棒前的速度v ;(;(2)棒回到竖)棒回到竖直位置时的角加速度;(直位置时的角加速度;(
5、3)碰撞过程中损失的能量。)碰撞过程中损失的能量。 六、六、水星质量为水星质量为m1,绕质量为的太阳运行,绕质量为的太阳运行MS,轨道的近日点到太,轨道的近日点到太阳的距离为阳的距离为r1,远日点到太阳的距离为,远日点到太阳的距离为r2,求:(,求:(1)水星越过近)水星越过近日点时的速率;(日点时的速率;(2)从近日点到远日点引力做的功。)从近日点到远日点引力做的功。 七、七、一平面余弦波以速度一平面余弦波以速度u10m/s向向x负负方向传播,时波形如图所示,试求:(方向传播,时波形如图所示,试求:(1)入射波的波动方程;(入射波的波动方程;(2)p点的横坐标点的横坐标xp;(;(3)在处有
6、一反射墙,波从空气传)在处有一反射墙,波从空气传到墙壁被反射,求反射波的波动方程;到墙壁被反射,求反射波的波动方程;(4)合成波的波动方程及波节点的位置;)合成波的波动方程及波节点的位置;(5)合成波的平均能流密度。)合成波的平均能流密度。)(mym)(x5-52.-oP4u5图3八、八、定滑轮半径为定滑轮半径为 R,转动惯量为,转动惯量为 I ,一长度不变的轻绳一端与固,一长度不变的轻绳一端与固定的劲度系数为定的劲度系数为k的轻弹簧相连,另一端与质量为的轻弹簧相连,另一端与质量为 m 的物体相连,的物体相连,绳子与滑轮间无相对滑动,忽略轮轴摩擦。现将物体从平衡位置绳子与滑轮间无相对滑动,忽略
7、轮轴摩擦。现将物体从平衡位置拉下一小段距离后释放,(拉下一小段距离后释放,(1)证明物体作谐振动并求其振动周期。)证明物体作谐振动并求其振动周期。ORmg TF0 x TFTFxx九、九、若入射波方程为若入射波方程为,在,在 x=0 =0 处反射。若反射端为自由端,则:处反射。若反射端为自由端,则:(1 1)反射波的波动方程;()反射波的波动方程;(2 2)合成波的)合成波的波动方程;(波动方程;(3 3)波节点的位置。)波节点的位置。若反射端为固定端,则:(若反射端为固定端,则:(4 4)反射波的波)反射波的波动方程;(动方程;(5 5)合成波的波动方程;()合成波的波动方程;(6 6)波腹
8、点的位置;(波腹点的位置;(7 7)该情况下合成波的能)该情况下合成波的能流密度。流密度。 )2sin(1 xtAy 图图6 6(2 2)当将)当将m m托至弹簧原长并释放时,求买托至弹簧原长并释放时,求买m m的的运动方程(以向下为正方向)运动方程(以向下为正方向)4十一、十一、有一卡诺热机有一卡诺热机.(1).(1)请在请在P-VP-V图中图中, ,画出循环曲线画出循环曲线; ;(2)(2)证明其效率证明其效率 =1 - T2/T1 . .十、十、试导出理想气体准静态绝热过程方程:试导出理想气体准静态绝热过程方程:PVPV=C=C(常数)(常数)(为绝热比)为绝热比)十二、十二、空气标准奥
9、托循环由下述四个过程组成空气标准奥托循环由下述四个过程组成:(:(1) a-b,绝热;,绝热; (2) b-c,等体吸热;(,等体吸热;(3) c-d,绝热;(,绝热;(4) d-a,等体放热;,等体放热;求此循环的效率。(如图求此循环的效率。(如图7) 十三、十三、1摩尔双原子理想气体的某一过程摩尔双原子理想气体的某一过程的摩尔热容量的摩尔热容量 ,其中,其中 为定为定容摩尔热容量,容摩尔热容量,R为气体的普适恒量;为气体的普适恒量;(1)求出此过程的过程方程;()求出此过程的过程方程;(2)设)设初态为(初态为(P1,V1),求沿此过程膨胀到),求沿此过程膨胀到2V1时,气体内能变化,对外
10、作功及吸热时,气体内能变化,对外作功及吸热(或放热)。(或放热)。RCCv vC绝热绝热pVba2V1Vcod1Q2Q绝热绝热图图7 75十四、十四、1摩尔氧气的循环曲线如图摩尔氧气的循环曲线如图8,bc为绝为绝热线,试求:(热线,试求:(1)ab、ca过程系统吸收的热过程系统吸收的热量量Qab和和Qca;(2)循环效率)循环效率 。(要求:。(要求:Qab、Qca可用可用p1、p2、V1字母表示,字母表示,需算需算出数值)出数值)Pp2p1V22 V1V1abc图8十五、十五、如图,长为如图,长为l、电荷线密度为、电荷线密度为的均匀带电线段,求其延长线的均匀带电线段,求其延长线上上p点的场强
11、和电势。(如图点的场强和电势。(如图9)PaOlx 图图9 96十六、半径为半径为R1的导体球,外套有一同心的导体球,外套有一同心的导体球壳,壳的内、外半径分别为的导体球壳,壳的内、外半径分别为R2和和R3,当内球带电荷,当内球带电荷Q时,时,求求:(:(1)求空间求空间中的电场分布;中的电场分布;(2)场中的电势分布;场中的电势分布;(3)整个电场储存的能量;整个电场储存的能量;(4)如果将如果将外套的导体球壳外侧接地,计算储存的能外套的导体球壳外侧接地,计算储存的能量;量;(5)此电容器的电容值。(如图此电容器的电容值。(如图10) 3R2R1RQ Q Q O图图1010推广推广:(:(1
12、)内)内外均为球壳,当作电容处理?求解(外均为球壳,当作电容处理?求解(1)、()、(2)、)、(3)、()、(4)、()、(5)(2)单个球壳,当作电容处理?求解()单个球壳,当作电容处理?求解(1)、()、(2)、()、(3)、)、(4)、()、(5)7十七、两个同轴的圆柱面(如图),长度均为两个同轴的圆柱面(如图),长度均为l,半径分别为,半径分别为a和和b。两圆柱面之间充有介电常数为两圆柱面之间充有介电常数为 的均匀电介质。当这两个圆柱面的均匀电介质。当这两个圆柱面带有等量异号电荷带有等量异号电荷+Q和和-Q时,求:(时,求:(1)两圆柱面之间介质层内)两圆柱面之间介质层内(a r b
13、)的电场强度分布;()的电场强度分布;(2)在半径为)在半径为r的(的( a r b )、厚)、厚度为度为dr、长度为、长度为l的圆柱薄壳中任一点处,电场能量密度的圆柱薄壳中任一点处,电场能量密度we;(;(3)此薄圆柱壳中电场的能量此薄圆柱壳中电场的能量dW;(;(4)电介质()电介质( a r b )中总能量)中总能量We;(;(5)此圆柱形电容器的电容)此圆柱形电容器的电容C。(如图。(如图11)ba rdr图图1111推广推广1:(1)若为实心圆柱导体,且电荷线密度)若为实心圆柱导体,且电荷线密度为为则如何则如何 ?求解(?求解(1)空间中电场分布;)空间中电场分布;(2)柱外的一点的
14、能量密度;()柱外的一点的能量密度;(3)此此薄圆柱外壳中电场的能量薄圆柱外壳中电场的能量dW。推广推广2:(1)若为实心圆柱介质,)若为实心圆柱介质,介电常数为介电常数为,且电荷体密度为且电荷体密度为则如何则如何 ?求解(?求解(1)空间)空间中电场分布;(中电场分布;(2)柱外的一点的能量密度;)柱外的一点的能量密度;(3)此薄圆柱外壳中电场的能量此薄圆柱外壳中电场的能量dW。8十八十八、两块可视为无限大的导体平板、两块可视为无限大的导体平板A A、B B,平行放置,间距为,平行放置,间距为d d,板面为板面为S S。分别带电。分别带电Q QA A、Q QB B。且均为正值。求两板各表面上
15、的电荷。且均为正值。求两板各表面上的电荷面密度及两板间的电势差。面密度及两板间的电势差。aad 1 2 3 42s1sQBQA图图1212推广推广:(1 1)若)若QB=0,则如何?,则如何?(2 2)若)若B板外侧接地,则如板外侧接地,则如何何 ?(3 3)若若B板内侧接地,则如板内侧接地,则如何何 ?910002 IIIMt :用动量矩定理用动量矩定理(一)(一)(glmglmlMIt 3221310020 gdxgdmdflm ,1)(一、解:一、解:mgllggdxxxdfdMMl 2120 lgIM23 :亦亦可可用用转转动动定定律律(二二)t 0glt 3200 11(3)(一)用
16、运动学方法:)(一)用运动学方法:glgllgglttN 6232232132221220202020 20202 或gl 322020 gln 6220 20210 IM 动动能能定定理理:(二二)glmgLmlMI 3213121212020220 glN 6220 12二、二、解解:(:(1)2LmgM 231mLI IM LgIM23 cos2)2( LmgM dLmgMddA cos220220212121cos2 IImgLdLmgdAA 202212121 ImgLI Lg320 gLLLA3202 13三、解三、解:(1)沙粒下落使转台的转动惯量发生变化)沙粒下落使转台的转动惯
17、量发生变化)1.(20mrII )2.(2ttdtdmm 其中其中).(240221222mkgttrMRI 所以所以(2)由角动量守恒,有)由角动量守恒,有2)2(02000 trIII srIIt2024022200 解之,得解之,得).(4021220mkgMRI 其中其中142220211()3m v lm lml)角动量守恒:)角动量守恒:(四、四、 120213(3)m vmm l2222212 0122 02121111()2232(3)m m vEEm vm lmlmm)损失的能量为:)损失的能量为:(215五五、解:、解:(1)取子弹、细棒为一系统,碰撞时角动量守恒:取子弹、
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