華工大學(xué)物理·2014-2015年度大學(xué)物理主觀題作業(yè)

1、大學(xué)物理2014-2015年度大學(xué)物理主觀題作業(yè)1、 一人用恒力推地上的木箱，經(jīng)歷時(shí)間Dt未能推動(dòng)木箱，此推力的沖量等于多少？木箱既然受了力的沖量，為什么它的動(dòng)量沒(méi)有改變？答：推力沖量為F 乘以 dt;動(dòng)量定理中的沖量為合外力的沖量，此木箱受力外還受地面的靜摩擦力等其它外力，木箱未動(dòng)說(shuō)明此木箱的合外力為零，故外力沖量也為零，根據(jù)動(dòng)量定理，木箱動(dòng)量不發(fā)生變化。2電荷為q1的一個(gè)點(diǎn)電荷處在一高斯球面的中心處，問(wèn)在下列三種情況下，穿過(guò)此高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量是否會(huì)改變？電場(chǎng)強(qiáng)度通量各是多少？(1)將電荷為q2的第二個(gè)點(diǎn)電荷放在高斯面外的附近處；(2)將上述的q2放在高斯面內(nèi)的任意處；(3)將原來(lái)的點(diǎn)電

2、荷移離高斯面的球心，但仍在高斯面內(nèi)答：根據(jù)高斯定理，穿過(guò)高斯面的電通量公取決于內(nèi)電量的代數(shù)和，而與面內(nèi)電荷的分布情況及面外電荷無(wú)關(guān)，故：（1）電通量不變，=q10 （2）電通量改變，=(q1+q2)0（3）電通量不變，仍為13在“孤立”的半徑為R的帶電導(dǎo)體球外作一半徑為r的同心球面，則下列說(shuō)法是否正確，如有錯(cuò)誤請(qǐng)改正1球面上電場(chǎng)均勻2通過(guò)球面上任一單位面積的電場(chǎng)強(qiáng)度通量相等3一試驗(yàn)電荷q0從球面上各不同點(diǎn)經(jīng)任意路徑移到無(wú)窮遠(yuǎn)處，電場(chǎng)力作功不相等答：4一帶電的“孤立”導(dǎo)體球，在靜電平衡狀態(tài)下，電荷均勻地分布在球表面上，球內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)處處為零，其表面外附近場(chǎng)強(qiáng)處處垂直于球面如果在這導(dǎo)體球旁放一點(diǎn)電荷，在

3、靜電平衡時(shí)，下列說(shuō)法是否正確？如有錯(cuò)誤請(qǐng)改正1導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)仍處處為零2根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，導(dǎo)體球外靠近表面處場(chǎng)強(qiáng)不再垂直于球面3電荷仍均勻分布在導(dǎo)體球表面上解：5在所示圖中，(1)一個(gè)電流元的磁場(chǎng)是否在空間的所有點(diǎn)上磁感強(qiáng)度均不為零？為什么？(2)電流元在a、b、c、d四點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的方向？(設(shè)與a、b、c、d均在紙平面內(nèi))解：（）否，由， 的磁場(chǎng)在它的延長(zhǎng)線上的各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度均為零。（），。 6如圖所示，一磁鐵豎直地自由落入一螺線管中，如果開(kāi)關(guān)K是斷開(kāi)的，磁鐵在通過(guò)螺線管的整個(gè)過(guò)程中，下落的平均加速度和重力加速度是什么關(guān)系；如果開(kāi)關(guān)K是閉合的，磁鐵在通過(guò)螺線管的整個(gè)過(guò)程中，下落的平均加速度

4、和重力加速度又是什么關(guān)系(空氣阻力不計(jì))解：7兩個(gè)物體作同方向、同頻率、同振幅的簡(jiǎn)諧振動(dòng)在振動(dòng)過(guò)程中，每當(dāng)?shù)谝粋€(gè)物體經(jīng)過(guò)位移為的位置向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二個(gè)物體也經(jīng)過(guò)此位置，但向遠(yuǎn)離平衡位置的方向運(yùn)動(dòng)試?yán)眯D(zhuǎn)矢量法求它們的相位差解：兩物體沿同方向,作同頻率,同振幅的簡(jiǎn)諧振動(dòng),第一個(gè)物體的振動(dòng)方程為X_1第一個(gè)物體的負(fù)端點(diǎn)時(shí),1=/2 此時(shí)第二個(gè)物體在A/2,且向正向運(yùn)動(dòng)8設(shè)某時(shí)刻一橫波波形曲線如圖所示(1)試分別用矢量符號(hào)表示圖中A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H，I等質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向；(2)畫(huà)出四分之一周期后的波形曲線解：二計(jì)算題9.一質(zhì)量為m的子彈，水平射入懸掛著的靜止砂袋中，如圖所示

5、砂袋質(zhì)量為M，懸線長(zhǎng)為l為使砂袋能在豎直平面內(nèi)完成整個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，子彈至少應(yīng)以多大的速度射入？解：動(dòng)量守恒 mv0=(m+M)V越過(guò)最高點(diǎn)的條件 (m+M)g=(m+M)v2/L機(jī)械能守恒 12(m+M)v2=(m+M)v2L+ 12(m+M)v2解上三式，可得 v0=(m+M)5gl/m 10.如圖所示裝置，光滑水平面與半徑為R的豎直光滑半圓環(huán)軌道相接，兩滑塊A、B的質(zhì)量均為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，其一端固定在O點(diǎn)，另一端與滑塊A接觸開(kāi)始時(shí)滑塊B靜止于半圓環(huán)軌道的底端今用外力推滑塊A，使彈簧壓縮一段距離x后再釋放滑塊A脫離彈簧后與B作完全彈性碰撞，碰后B將沿半圓環(huán)軌道上升升到C點(diǎn)與軌道脫離，O

6、C與豎直方向成？=60角，求彈簧被壓縮的距離x解：過(guò)程一，彈簧力做功等于物體A動(dòng)能的增量：kx2 mvA1，得到：vA1 1212kx m過(guò)程二，物體A和物體B發(fā)生彈性碰撞，動(dòng)量守恒和動(dòng)能守恒k111x mvA1 mvA2 mvB2，mv2A1 mv2A2 mv2B2，得到：vB2 vA1 m22211如圖所示，一內(nèi)半徑為a、外半徑為b的金屬球殼，帶有電荷Q，在球殼空腔內(nèi)距離球心r處有一點(diǎn)電荷q設(shè)無(wú)限遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，試求：(1)球殼內(nèi)外表面上的電荷 (2)球心O點(diǎn)處，由球殼內(nèi)表面上電荷產(chǎn)生的電勢(shì)(3)球心O點(diǎn)處的總電勢(shì) 解：（1）由靜電感應(yīng)，金屬球殼的內(nèi)表面上感生電荷-q,外表面上帶電荷q+Q

7、。 （2）U-q=dq40a=-q40a(3) U0= Uq+ U-q+ UQ+q=q40(1r - 1a + 1b)+ Q40b12.空中電流分布如圖，兩個(gè)半圓共面，且具有公共圓心，試求O點(diǎn)處的磁感強(qiáng)度解：設(shè)半徑分別為R和2R的兩個(gè)載流半圓環(huán)在0點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度的大小分別為B1和B2.B1=0l(4R) B2=0l(8R)0點(diǎn)總磁感度為B=B1- B2=0l(8R) （ B方向指向紙內(nèi)）13 一無(wú)限長(zhǎng)的直導(dǎo)線載有如圖所示的電流，長(zhǎng)度為b的金屬桿CD與導(dǎo)線共面且垂直，相對(duì)位置如圖CD桿以速度平行直線電流運(yùn)動(dòng)，求CD桿中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并判斷C、D兩端哪端電勢(shì)較高？解：建立坐標(biāo)（略）：B=L2XB

8、方向d=Bvdx=0Lv2 1x dx =d=a+b0Lv2 1X dx = 0Lv2 ln (a+b)a感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)镃D，D端電勢(shì)較高14有電流的I長(zhǎng)直導(dǎo)線附近，放一導(dǎo)體半圓環(huán)MeN與長(zhǎng)直導(dǎo)線共面，且端點(diǎn)MN的連線與長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直半圓環(huán)的半徑為b，環(huán)心O與導(dǎo)線相距a設(shè)半圓環(huán)以速度平行導(dǎo)線平移，求半圓環(huán)內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向以及MN兩端的電壓UM？UN15已知一平面簡(jiǎn)諧波的表達(dá)式為(SI)(1)分別求x1=10 m，x2=25 m兩點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程；(2)求x1，x2兩點(diǎn)間的振動(dòng)差；(3)求x1點(diǎn)在t= 4 s時(shí)的振動(dòng)位移解：（1）XL=10m的振動(dòng)方向?yàn)?y X=10=0.25cos(125t-3.7) (SI) x2=25m的振動(dòng)方程為 y X=25=0.25cos(125t-9.25) (SI) （2）X2與X1兩點(diǎn)間的相位差 Df=f2-f1=-5.55 rad (3)X1點(diǎn)在t=4S時(shí)的振動(dòng)位移 Y=0.25cos(125*4-3.7) m=0.249 m16圖示一平面簡(jiǎn)諧波在t= 0時(shí)刻的波形圖，求(1)該