大学物理A(一)期末试卷(A卷)答案.pdf

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1、浙江师范大学大学物理 A（一）考试卷(A 卷)（20142015 学年第一学期)考试形式：闭卷 考试时间:90 分钟 出卷时间：2014 年 12 月 29 日 使用学生：数学与应用数学、信息与计算科学、科学教育等专业 说明:考生应将全部答案都写在答题纸上,否则作无效处理 真空电容率212120mNC1085.8，真空磁导率270AN104 一.选择题（每题 3 分,共 30 分)1。一运动质点在某瞬时位于矢径yxr,的端点处，其速度大小为 （）（A）trdd （B）trdd （C）trdd (D)22ddddtytx 答：(D）2.如图所示，一轻绳跨过一个定滑轮，两端各系一质量分别为 m1和

2、 m2的重物,且 m1m2滑轮质量及轴上摩擦均不计，此时重物的加速度的大小为a今用一竖直向下的恒力gmF1代替质量为 m1的物体，可得质量为m2的重物的加速度为的大小 a，则 (）(A）a=a （B）a a (C）a a (D)不能确定。答：(B)3。质量为 20 g 的子弹沿 x 轴正向以 500 m/s 的速率射入一木块后,与木块一起仍沿 x 轴正向以 50 m/s 的速率前进,在此过程中木块所受冲量的大小为 （)（A)9 Ns （B）-9 Ns （C）10 Ns （D)10 Ns 答案:（A）4。质量为m,长为l均匀细棒 OA 可绕通过其一端 O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示

3、 今使棒由静止开始从水平位置自由下落摆动到竖直位置。若棒的质量不变，长度变为l 2，则棒下落相应所需要的时间（)(A)变长 (B）变短 （C）不变 （D)是否变，不确定 答案:(A)5.真空中两块互相平行的无限大均匀带电平面。其电荷密度分别为和2，两板之间的距离为d，两板间的电场强度大小为 （）(A）0 （B）023 (C)0 (D）02 答案:()D 6。如图所示,a、b、c是电场中某条电场线上的三个点,设E表示场强，U表示电势，由此可知：(）m1m2 OA (A）abcEEE；（B）abcEEE；(C）cbaUUU；(D)cbaUUU。答案:()C 7.两个导体球A、B相距很远（可以看成是

4、孤立的）,其中A球原来带电，B球不带电.A、B两球半径不等，且ABRR。若用一根细长导线将它们连接起来，则两球所带电量Aq与Bq间的关系：()AABqq;()BABqq；()CABqq；()D条件不足，无法比较.答案：()A 8.如图所示,两根长直载流导线垂直纸面放置，电流 I1=1A，方向垂直纸面向外；电流 I2=2A，方向垂直纸面向内.则 P 点磁感应强度B的方向与 X轴的夹角为 (）（A）30 （B)60 (C）120 （D）210 答案：（A)9。如图所示，流出纸面的电流为 2I，流进纸面的电流为 I，则下述式中哪一个是正确的 （）(A)Il dBL012 （B)Il dBL02（C）

5、Il dBL03 (D）Il dBL04 答案:（D）10。长度为l的直导线ab在均匀磁场B中以速度v移动，直导线ab中的电动势为 （）（A）Blv （B）sinBlv （C）cosBlv （D)0 答：（D）。二.填空题(每题 2 分，共 10 分）1。一颗速率为 700 m/s 的子弹,打穿一块木板后，速率降到 500 m/s如果让它继续穿过厚度和阻力均与第一块完全相同的第二块木板，则子弹的速率将降到_。（空气阻力忽略不计）答案：100 m/s（动量、机械能守恒)2.一杆长 l50 cm，可绕通过其上端的水平光滑固定轴 O 在竖直平面内转动，相对于 O 轴的转动惯量 J5 kgm2原来杆静

6、止并自然下垂若在杆的下端水平射入质量 m0.01 kg、速率为 v400 m/s 的子弹并嵌入杆内，则杆的角速度为_ l B b a v 答案:0。4 rad/s 3.一均匀静电场，电场强度(400600)V/mEij，则电场通过阴影表面的电场强度通量是_ _（正方体边长为 1cm）。答案：mV04.0 4。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/3d的 金 属 板,则 板 间 电 压 变 成U _.答案：23U 5。均匀磁场 B 中放一均匀带正电荷的圆环，半径为 R，电荷线密度为，圆环可绕与环面垂直的转轴旋转，转轴与磁场 B 垂

7、直,当圆环以角速度转动时，圆环受到的磁力矩为_。答案：BR3 三.计算题(每题 15 分，共 60 分）1。一半径为R、质量为m的匀质圆盘，以角速度绕其中心轴转动.现将它平放在一水平板上,盘与板表面的摩擦因数为.（1）求圆盘所受的摩擦力矩。(2）问经过多少时间后，圆盘转动才能停止?解：（1)在圆盘上取长为dl、宽为dr的面积元drdlds，该面积元受到的摩擦力为drdlRmggdmdFf2，此摩擦力对转盘转轴上 O 点的力矩为rdrdlRmgrdFf2，则在宽为dr的圆环上所受摩擦力矩为：drrRmgrrdrRmgdM2222)2(圆盘受到的摩擦力矩为：mgRdrrRmgMR322022（2）

8、圆盘受到的摩擦力矩不随时间变化，圆盘的转动惯量22mRJ，由角动量定律 00JLMdtT 得到 gRMJT43。或者：由转动定律 JM，得到角加速度RgJM34，圆盘做匀减速转动，有 gRT43。rdrdlO 2.在一半径为 R16.0 cm 的金属球 A 外面套有一个同心的金属球壳 B已知球壳 B 的内、外半径分别为 R28。0 cm，R310.0 cm设球 A 带有总电荷 QA3.010-8C，球壳 B 带有总电荷 QB2.0108C。(1）求球壳 B 内、外表面上所带的电荷以及球 A 和球壳 B 的电势；(2）将球壳 B 接地然后断开,再把金属球 A 接地，求金属球 A 和球壳 B 内、

9、外表面上所带的电荷以及球 A 和球壳 B 的电势 解：(1）由静电平衡条件，球壳 B 内表面带电为C100.38AQ,外表面带电为C100.58ABQQ,那么由电势叠加原理，球 A 的电势为：V106.54443302010RQQRQRQVBAAAA，球壳 B 的电势为:V105.444443303000RQQRQQrQrQVBABAAAB。(2）将球壳 B 接地后,B 外表面不带电,内表面带电为AQ,断开接地后，球壳 B 带的总电量为AQ，然后将球 A 接地，A 的电势为 0,设此时 A 带电量为Aq，则 B 的内表面带电为Aq，外表面带电为AAQq，由电势叠加原理，球 A 的电势为：044

10、4302010RQqRqRqVAAAAA，由 此 解 出CqA81012.2，即 球 A 带 电C81012.2，球壳 B 内表面带电C81012.2,球壳 B 外表面带电C81088.0.球 A 的电势为 0，球壳 B 的电势为VRQqVAAB230109.74。3.如图所示,一根长直导线载有电流 I1=30A,矩形回路载有电流 I2=20A,试计算作用在回路上的合力.已知 d=1。0cm,b=8。0cm,l=0.12m。解:对矩形回路进行受力分析可知，上下边受到的安培力大小相等，方向相反，互相抵消。矩形回路左边受到的安培力为:dlIIlIBF221211,方向向左，矩形回路右边受到的安培力

11、为：)(221222bdlIIlIBF，方向向右,则矩形回路受到的合力为:NbddlIIFFF321211028.1112 1I2Idbl4。如图所示，在与均匀磁场垂直的平面内有一折成角的V型导线框,其MN边可以自由滑动,并保持与其它两边接触。今使ONMN，当0t时，MN由O点出发，以匀速v平行于ON滑动,已知磁场随时间的变化规律为22tB,求线框中的感应电动势与时间的关系。解 1 取顺时针方向为回路绕行方向，t时刻穿过V型导线框的磁通量为Bxl2，其中vtx，tanxl，22tB，应用法拉第电磁感应定律，导线框上的感应电动势为 tantan423242tvtvdtdBxldtddtd 负号表明与回路绕行方向相反，即沿逆时针方向。解 2 由于MN边滑动产生的动生电动势为tan2tan)(3vtvBxl dBvMN动,沿NM方向。t时刻回路面积xlS21，取逆时针方向为回路绕行方向，回路法向矢量n与B相反,则 tan22232vttdtdxlBdtdSBSdtddtd感 总感应电动势为tan32tv感动，沿逆时针方向。