力学热学相对论电磁学综合练习题答案.docx

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1、力学热学相对论电磁学综合练习题答案力学, 热学, 相对论, 电磁学综合练习题答案窗体顶端一, 单项选择题，每题3分，共30分1. 某人骑自行车以速度v 向西行驶,今有风以相同的速率从北偏东30度方向吹来,试问人感到风从哪个方向吹来（）北偏东30度（）南偏东30度（）北偏西30度（）西偏南30度 答案：C2. 两滑块A, B，质量分别为m1和m2，与图中所示斜面间的摩擦系数分别为1和2，今将A, B 粘合在一起，并使他们的底面共面，而构成一个大滑块，则该滑块与斜面间的摩擦系数为（）(1+2)/2（）（）（） 答案：D3. 机枪每分钟可以射出质量为 20g 的子弹 900 颗，子弹射出的速率为 8

2、00 米/秒，则射击时的平均反作用力为（）0.267N（）16N（）240N（）14400N 答案：C 4. A, B二弹簧的倔强系数分别为kA, kB，其质量均忽视不计，今将二弹簧连接起来竖直悬挂，如图所示，当系统静止时，二弹簧的弹性势能EpA与EpB之比为（）EpA/EpB=kA / kB （）EpA/EpB=kA2 / kB2（）EpA/EpB= kB / kA（）EpA/EpB= kB2 / kA2 答案：C5. 假设卫星环绕地球中心作圆周运动，则在运动过程中，卫星对地球中心的（）角动量守恒，动能守恒（）角动量守恒，动能不守恒（）角动量不守恒，动量不守恒（）角动量守恒，动量守恒 答案：

3、A 6. 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动能相同，而且他们都处于平衡状态，则它们（）温度相同，压强相同（）温度不相同，压强不相同（）温度相同，氦气压强大（）温度相同，氮气压强大答案：C7. 在一不带电荷的导体球壳的球心处放一电荷，并测量球壳内外的场强分布。假如将此点电荷由球心移动到球壳内其它位置，则（）球壳内, 外场强分布均无变更（）球壳内场强分布变更，外场强分布不变（）球壳外场强分布变更，内场强不变（）球壳内, 外场强分布均变更答案：B8. 边长为 L 的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流 I（其中ab, cd与正方形共面），在这两种状况下，线圈在其中心产生的磁感应强度分别为（）

4、B1=0, B2=0.（）B1=0, B2= .（）B1= , B2=.0.（）B1= , B 2= . 答案：C9. 在感应电场中电磁感应定律可以写成 ，式中 为感应电场的电场强度。此式表示（）闭合曲线 l上 Ek 到处相等.（）感应电场是保守力场.（）感应电场的电力线不是闭合曲线.（）在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念. 答案：D 10. 在两个质点组成的系统中，若质点之间只有万有引力作用，且此系统所受外力的矢量和为零，则此系统（）动量与机械能确定都守恒（）动量与机械能确定都不守恒（）动量不愿定守恒，机械能确定守恒（）动量确定守恒，机械能不愿定守恒 答案：D二, 填空题：共30分

5、1. 确定质量的志向气体，先经过等容过程使其热力学温度上升一倍，再经过等温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分子的平均自由程变为原来的倍2. 一平行板电容器，充电后与电源保持联接，然后使两极板间充溢相对介电常数为 er (答案中用e代替)的各向同性匀整电介质，这时两极板上的电量是原来的倍；电场强度是原来的倍；电场能量是原来的倍3. 一空气平行板电容器，两极板间距为 d，充电后板间电压为U然后将电源断开，在两板间平行地插入一厚度为 d/3 的金属板，则板间电压变成U1.4. 在安培环路定理 中， 是指 它是指是由确定的。5. 如图，半圆形线圈（半径为R）通有电流 I线圈处在与线圈平面平行向右的匀整

6、磁场 中线圈所受磁力矩的大小为 R2IB ，方向为把线圈绕 OO 轴转过角度 时，磁力矩恰为零6. 有一速度为 u 的宇宙飞船沿 X 轴正方向飞行，飞船头尾各有一个脉 冲光源在工作，处于船尾的视察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为；处于船头的视察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为.7. 一门宽为 a今有一固有长度为L（L）的水平细杆，在门外贴近门的平面内沿其长度方向匀速运动若站在门外的视察者认为此杆的两端可同时被拉进此门，则该杆相对于门的运动速率 v 至少为 c*sqrt1-( )2 . 8. 某加速器将电子加速到能量 E 2 10-31 eV 时，该电子的动能Ek 106 e

7、V（电子的静止质量 me9.11 10-31 kg, eV1.60 10-19 J） 三.计算题:共40分.1. 如图所示，一个质量为 m 的物体与绕在定滑轮上的绳子相联，绳子质量可以忽视，它与定滑轮之间无滑动假设定滑轮质量为 M, 半径为R, 其转动惯量为 MR2/2, 滑轮轴光滑。试求该物体由静止起先下落的过程中，下落速度与时间的关系。 答案：速度与时间的关系为 v =g/(m+M/2). 参考解答： 依据牛顿运动定律和转动定律列方程 对物体： mgT ma 对滑轮： TR = Jb 运动学关系： aRb 将, , 式联立得 amg / (mM /2) v00， vatmgt / (mM

8、/ 2)2. 1mol 氦气作如图所示的可逆循环过程,其中 ab 和 cd 是绝热过程,bc 和 da 为等容过程,已知 V1=16.4L, V2=32.8L, Pa=1atm, Pb=3.18atm, Pc=4atm, Pd=1.26atm,试求:(1)Ta=K,Tb=K, Tc= K,Td=K.(2)Ec= 103 J(3)在一循环过程中氦气所作的净功 W = 103 J.(1atm=1.013105 Pa) 参考解答： (1) Ta = paV2 /R400 K Tb = pbV1/R636 K Tc = pcV1/R800 K Td = pdV2 /R504 K (2) Ec =( i

9、 /2)RTc9.97103 J (3) bc 等体吸热 Q1 = CV ( Tc- Tb )2.044103 J da 等体放热 Q2 = CV (Td - Ta)1.296103 J 所作的净功 W=Q1- Q20.748103 J3. 试验表明,在靠近地面处有相当强的电场,电场强度 垂直于地面对下,大小约为100 N/C;在离地面 1.5 km 高的地方, 也是垂直向下的,大小约为 25 N/C.(1)试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度 C / m3 ;(2)假设地球表面处的电场强度完全是由平均分布在地表面的电荷产生, 求地面上的电荷面密度(已知: 0=8.8510-12 C2/

10、N.m2) C / m2 . 参考解答：(1) 设电荷的平均体密度为r，取圆柱形高斯面如图(1)(侧面垂直底面，底面DS平行地面)上下底面处的 场强分别为E1和E2，则通过高斯面的电场强度通量为： E2DS-E1DS(E2-E1)DS 高斯面S包围的电荷: qihDSr 由高斯定理: (E2E1) DShDSr /e 0 4.4310-13 C/m3 (2) 设面电荷密度为s由于电荷只分布在地表面，所以电力线终止于地面，取高斯面如图(2) 由高斯定理： -E DS= s =e 0 E8.910-10 C/m24. 两根平行无限长直导线相距为 d，载有大小相等方向相反的电流I，电流变更率dI /

11、 dt = a 0, 一个边长为 d 的正方形线圈位于导线平面内，与一根导线相距 d，如图示求线圈中的感应电动势E，并说明线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向 解答:感应电动势为 (),时针. 参考解答：(1) 载流为 I 的无限长直导线在与其相距为 r 处产生的磁感强度为： 以顺时针绕向为线圈回路的正方向，与线圈相距较远的导线在线圈中产生的磁通量为： 与线圈相距较近的导线对线圈的磁通量为： 总磁通量 感应电动势为：由 E 0 和回路正方向为顺时针，所以 E 的绕向为顺时针方向，线圈中的感应电流亦是顺时针方向 窗体底端窗体顶端一, 单项选择题，每题3分，共30分1. 某人骑自行车以速度v 向

12、西行驶,今有风以相同的速率从北偏东30度方向吹来,试问人感到风从哪个方向吹来（）北偏东30度（）南偏东30度（）北偏西30度（）西偏南30度 答案：C2. 两滑块A, B，质量分别为m1和m2，与图中所示斜面间的摩擦系数分别为1和2，今将A, B 粘合在一起，并使他们的底面共面，而构成一个大滑块，则该滑块与斜面间的摩擦系数为（）(1+2)/2（）（）（） 答案：D3. 机枪每分钟可以射出质量为 20g 的子弹 900 颗，子弹射出的速率为 800 米/秒，则射击时的平均反作用力为（）0.267N（）16N（）240N（）14400N 答案：C 4. A, B二弹簧的倔强系数分别为kA, kB，

13、其质量均忽视不计，今将二弹簧连接起来竖直悬挂，如图所示，当系统静止时，二弹簧的弹性势能EpA与EpB之比为（）EpA/EpB=kA / kB （）EpA/EpB=kA2 / kB2（）EpA/EpB= kB / kA（）EpA/EpB= kB2 / kA2 答案：C5. 假设卫星环绕地球中心作圆周运动，则在运动过程中，卫星对地球中心的（）角动量守恒，动能守恒（）角动量守恒，动能不守恒（）角动量不守恒，动量不守恒（）角动量守恒，动量守恒 答案：A 6. 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动能相同，而且他们都处于平衡状态，则它们（）温度相同，压强相同（）温度不相同，压强不相同（）温度相同，氦气

14、压强大（）温度相同，氮气压强大答案：C7. 在一不带电荷的导体球壳的球心处放一电荷，并测量球壳内外的场强分布。假如将此点电荷由球心移动到球壳内其它位置，则（）球壳内, 外场强分布均无变更（）球壳内场强分布变更，外场强分布不变（）球壳外场强分布变更，内场强不变（）球壳内, 外场强分布均变更答案：B8. 边长为 L 的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流 I（其中ab, cd与正方形共面），在这两种状况下，线圈在其中心产生的磁感应强度分别为（）B1=0, B2=0.（）B1=0, B2= .（）B1= , B2=.0.（）B1= , B 2= . 答案：C9. 在感应电场中电磁感应定律可以写成

15、，式中 为感应电场的电场强度。此式表示（）闭合曲线 l上 Ek 到处相等.（）感应电场是保守力场.（）感应电场的电力线不是闭合曲线.（）在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念. 答案：D 10. 在两个质点组成的系统中，若质点之间只有万有引力作用，且此系统所受外力的矢量和为零，则此系统（）动量与机械能确定都守恒（）动量与机械能确定都不守恒（）动量不愿定守恒，机械能确定守恒（）动量确定守恒，机械能不愿定守恒 答案：D二, 填空题：共30分1. 确定质量的志向气体，先经过等容过程使其热力学温度上升一倍，再经过等温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分子的平均自由程变为原来的倍2. 一平行板电容器

16、，充电后与电源保持联接，然后使两极板间充溢相对介电常数为 er (答案中用e代替)的各向同性匀整电介质，这时两极板上的电量是原来的倍；电场强度是原来的倍；电场能量是原来的倍3. 一空气平行板电容器，两极板间距为 d，充电后板间电压为U然后将电源断开，在两板间平行地插入一厚度为 d/3 的金属板，则板间电压变成U1.4. 在安培环路定理 中， 是指 它是指是由确定的。5. 如图，半圆形线圈（半径为R）通有电流 I线圈处在与线圈平面平行向右的匀整磁场 中线圈所受磁力矩的大小为 R2IB ，方向为把线圈绕 OO 轴转过角度 时，磁力矩恰为零6. 有一速度为 u 的宇宙飞船沿 X 轴正方向飞行，飞船头

17、尾各有一个脉 冲光源在工作，处于船尾的视察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为；处于船头的视察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为.7. 一门宽为 a今有一固有长度为L（L）的水平细杆，在门外贴近门的平面内沿其长度方向匀速运动若站在门外的视察者认为此杆的两端可同时被拉进此门，则该杆相对于门的运动速率 v 至少为 c*sqrt1-( )2 . 8. 某加速器将电子加速到能量 E 2 10-31 eV 时，该电子的动能Ek 106 eV（电子的静止质量 me9.11 10-31 kg, eV1.60 10-19 J） 三.计算题:共40分.1. 如图所示，一个质量为 m 的物体与绕在定

18、滑轮上的绳子相联，绳子质量可以忽视，它与定滑轮之间无滑动假设定滑轮质量为 M, 半径为R, 其转动惯量为 MR2/2, 滑轮轴光滑。试求该物体由静止起先下落的过程中，下落速度与时间的关系。 答案：速度与时间的关系为 v =g/(m+M/2). 参考解答： 依据牛顿运动定律和转动定律列方程 对物体： mgT ma 对滑轮： TR = Jb 运动学关系： aRb 将, , 式联立得 amg / (mM /2) v00， vatmgt / (mM / 2)2. 1mol 氦气作如图所示的可逆循环过程,其中 ab 和 cd 是绝热过程,bc 和 da 为等容过程,已知 V1=16.4L, V2=32.

19、8L, Pa=1atm, Pb=3.18atm, Pc=4atm, Pd=1.26atm,试求:(1)Ta=K,Tb=K, Tc= K,Td=K.(2)Ec= 103 J(3)在一循环过程中氦气所作的净功 W = 103 J.(1atm=1.013105 Pa) 参考解答： (1) Ta = paV2 /R400 K Tb = pbV1/R636 K Tc = pcV1/R800 K Td = pdV2 /R504 K (2) Ec =( i /2)RTc9.97103 J (3) bc 等体吸热 Q1 = CV ( Tc- Tb )2.044103 J da 等体放热 Q2 = CV (Td

20、 - Ta)1.296103 J 所作的净功 W=Q1- Q20.748103 J3. 试验表明,在靠近地面处有相当强的电场,电场强度 垂直于地面对下,大小约为100 N/C;在离地面 1.5 km 高的地方, 也是垂直向下的,大小约为 25 N/C.(1)试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度 C / m3 ;(2)假设地球表面处的电场强度完全是由平均分布在地表面的电荷产生, 求地面上的电荷面密度(已知: 0=8.8510-12 C2/N.m2) C / m2 . 参考解答：(1) 设电荷的平均体密度为r，取圆柱形高斯面如图(1)(侧面垂直底面，底面DS平行地面)上下底面处的 场强分别为

21、E1和E2，则通过高斯面的电场强度通量为： E2DS-E1DS(E2-E1)DS 高斯面S包围的电荷: qihDSr 由高斯定理: (E2E1) DShDSr /e 0 4.4310-13 C/m3 (2) 设面电荷密度为s由于电荷只分布在地表面，所以电力线终止于地面，取高斯面如图(2) 由高斯定理： -E DS= s =e 0 E8.910-10 C/m24. 两根平行无限长直导线相距为 d，载有大小相等方向相反的电流I，电流变更率dI / dt = a 0, 一个边长为 d 的正方形线圈位于导线平面内，与一根导线相距 d，如图示求线圈中的感应电动势E，并说明线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向 解答:感应电动势为 (),时针. 参考解答：(1) 载流为 I 的无限长直导线在与其相距为 r 处产生的磁感强度为： 以顺时针绕向为线圈回路的正方向，与线圈相距较远的导线在线圈中产生的磁通量为： 与线圈相距较近的导线对线圈的磁通量为： 总磁通量 感应电动势为：由 E 0 和回路正方向为顺时针，所以 E 的绕向为顺时针方向，线圈中的感应电流亦是顺时针方向 窗体底端