广东海洋大学大二学期物理试卷

广东海洋大学大二学期物理试卷

一、判断对错题（每小题1分，共6分）

1）当刚体所受合外力为零时，一定处于平衡状态.

2）处于静电平衡状态下的实心导体，内部电场强度处处为零. 3）电场一定是保守场. 4）磁感线一定是闭合曲线.

5）回路中通过的电流越强，产生的自感电动势越大.

6）狭义相对论不适用于低速运动的物体.

二、填空题（每小题2分，共20分）

1）一质量为m的物体，原来以速率v向北运动，它突然受到外力打击，变为向西运动，速率仍为v，则外力冲量的大小为（ ）. 2）人造卫星在万有引力作用下，以地球中心为焦点做椭圆运动.相对于地心而言，卫星的（ ）守恒.（选填动量或角动量）

3）要想用小电容组合成大电容，应将电容器（ ）.（选填串联或并联） 4）电容器两极板间的电势差增大一倍时，电场能增大到原来的（ ）倍. 5）将一带正电荷的导体球A移近另一个不带电的导体球B，则电势较高的球是（ ）.（选填A或B）

6）位移电流密度的实质是变化的（ ）.（选填电场或磁场）

7）一半径为R的平面圆形导体线圈通有电流I，放在均匀磁场B中，所受到的最大磁力矩是（ ）.

8）根据狭义相对论的基本原理，得到惯性系之间的坐标变换，称为（ ）.（选填伽里略变换或洛仑兹变换）

9）当粒子的动能等于它的静止能量时，它的运动速度为（ ）.（光速为c）

10）在xOy平面内有一运动的质点，其运动方程为r=10cos5ti+10sin5tj (SI)，

则t时刻其切向加速度的大小为（ ）.

三、单选题（每小题3分，共24分） 1）一物体作圆周运动，则（ ）

A、加速度方向必定指向圆心； B、切向加速度必定为零； C、法向加速度必等于零； D、加速度必不为零。

2）一力学系统由两个质点组成，它们之间只有引力作用， 若两质点所受外力的矢量和为零，则此系统( )

A、动量、机械能以及对一轴的角动量守恒；

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班级： 姓名密 ：

B、动量、机械能守恒，但角动量是否守恒不能确定； C、动量守恒、但机械能和角动量是否守恒不能确定； D、动量和角动量守恒、但机械能是否守恒不能确定。

3）关于真空中静电场的高斯定理有下面几种说法，其中正确的是（ ） A、如果高斯面上电场强度处处为零，则高斯面内必无电荷；

B、如果高斯面内电荷代数和不为零，则穿过高斯面的电场强度通量必不为零；C、高斯面上各点的电场强度仅由面内的电荷产生；

D、如果穿过高斯面的电通量为零，则高斯面上电场强度处处为零。 4）关于电场强度与电势的关系，下列说法中正确的是（ ） A、电势不变的空间，电场强度一定为零； B、电场强度不变的空间，电势一定为零； C、电势较高处，电场强度一定较大； D、带正电的金属导体电势一定是正的。

5）如果在空气平行板电容器的两个极板间平行地插入一块与极板面积相同的金属板，对电容器电容的影响为（ ）

A、使电容减小，但与金属板与两极板的距离无关； B、使电容减小，且与金属板与两极板的距离有关； C、使电容增大，但与金属板与两极板的距离无关；

D、使电容增大，且与金属板与两极板的距离有关。

6）在无限长载流导线附近有一个球形闭合曲面S，当S面垂直于导线电流方向向长直导线靠近时，穿过S面的磁通量Φm和面上各点的磁感应强度的大小将（ ）A、Φm增大，B也增大； B、Φm不变，B也不变； C、Φm增大，B不变； D、Φm不变，B增大。 7）如图1所示，无限长载流直导线与正方形 载流线圈在同一平面内，若直导线固定不

II动，则载流正方形线圈将（ ）

A、向着直导线平移； B、转动；

C、离开直导线平移；

D、静止不动

图1

8）宇宙飞船相对地面以速度v作匀速直线飞行，某时刻飞船头部的宇航员向飞

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船尾部发出一光信号，经过△t（飞船上的钟）时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为（ ）

A、c△t B、v△t C、ct1v2/c2 D、ct/1v2/c2

四、计算题（在下面6个题目中任意选择5个作答。每小题10分，共50分） 1）一沿x轴正方向的力作用在一质量为3.0kg的质点上。已知质点的运动方程为x3tt，求合力在最初2.0s内作的功。

2）一长为L，质量为m的匀质直棒可绕其一端与棒垂直的水平光滑固定轴O转动，抬起棒的另一端使棒向上与水平面成θ，如图2所示，然后静止释放。求 （1）放手时棒的角加速度；

（2）棒转动到水平位置时的角速度。

θ

O

3）如图3所示，均匀带电的半圆环半径为R，电荷线密度是λ，求中心O点的电场强度。 R

O

图3

4）如图4所示，一均匀带电圆环，圆环的内外半径分别为R1和R2，电荷面密度为σ，求其轴线上的电势分布（取无限远处为电势零点）。 R2 R1 O

3班级： 姓名： 密 第 3 页 共 8 页

图4 5）如图5，一无限长金属薄圆筒（可看成圆柱面），截面半径为R，通电流为I。求其内外磁感应强度的分布。

O R

I 图5

6）如图6，直角三角形金属框ABC，∠CAB=90º ，边长AB=a，BC=b.将其

放在均匀磁场B中以角速度ω匀速旋转，而且CA边与磁场平行.求： （1） 金属框ABC中的总电动势； （2） 各边中的电动势.

ω A B B

C 图6

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参

一、判断对错题（每小题1分，共6分） 1）错；2）对；3）错；4）对； 5）错； 6）错. 二、填空题（每小题2分，共20分）

1）2mv；2）角动量；3）并联；4）4；5）A； 6）电场； 7）RIB； 8）洛仑兹变换； 9）

23c；10）0. 2三、单选题（每小题3分，共24分）

DBBACDAA

四、计算题（在下面6个题目中任意选择5个作答.每小题10分，共50分） 1）一沿x轴正方向的力作用在一质量为3.0kg的质点上。已知质点的运动方程为x3tt，求合力在最初2.0s内作的功。 解：

法1：（3分）速度v3dx33t2 dt（3分）于是v0v(0)3m/s；vv(2)15m/s 由动能定理知合力作功为

1212mvmv0324J 22dxdv33t2，加速度a6t 法2：（3分）速度vdtdt（4分）w（2分）于是合力fma18t

（2分）元功dwfdxfvdt18t(33t2)dt

合力作功为

（3分）w2018t(33t2)dt324J

2）一长为L，质量为m的匀质直棒可绕其一端与棒垂直的水平光滑固定轴O转

动，抬起棒的另一端使棒向上与水平面成θ，如图2所示，然后静止释放。求 （1）放手时棒的角加速度；

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（2）棒转动到水平位置时的角速度。

解：（1）细棒所受外力矩为

（1分）MmgLcos 2mg θ O 根据转动定律（2分）MJ

12而且 （1分）JmL

33gcos 所以 （1分）2L（2）法1：取细棒与地球为一系统，机械能守恒.

L1sinJ2 2212而且 （1分）JmL

3 （3分）mg于是 （1分）3gsin L3gcosdt 2L法2：由角加速度定义得到

（2分）ddt 作变量代换 dtd

3gcosd 2L3gcosd 两边积分 （1分）d002L于是得到 （1分）d得到 （1分）3gsin Ldq 3）如图3所示，均匀带电的半圆环半径 为R，电荷线密度是λ，求中心O点的电 场强度。

解：如图，在半圆上取电荷元 （1分）dqdlRd

dE R θ O 第 6 页 共 8 页

（2分）其在O点的电场强度大小为dEdq 240R（1分）在x轴和y轴的分量分别为dExdEcos,（2分）由对称性易知ExdEx0 （3分）所以EydEydEydEsin

0 sind40R20R（1分）即O点的电场强度沿y轴负向.

4）如图4所示，一均匀带电圆环，圆环的内外半径分别为R1和R2，电荷面密度为σ，求其轴线上的电势分布（取无限远处为电势零点）。 解：如图，建立坐标系，并在圆环上取环

形面元，带电量为 （3分）dqds2rdr 取无限远处为电势零点，则在P点的电势为 （4分）dVR2

R1 O P（x） X L dq40L20rdrxrrdrx2r222 所以P点的总电势为 （3分）VdVR2R1202(x2R2x2R12) 205）如图5，一无限长金属薄圆筒（可看成圆柱面），截面半径为R，通电流为I。求其内外磁感应强度的分布。

O R 解：根据电流分布的轴对称性，作如图安培

回路L，则由安培回路定理有

（4分）

LBdlB2r0I

I （3分）当rR时

I0， B0 II，B0I.方向与电流成右手螺旋关系. 2r（3分）当rR时

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6）如图6，直角三角形金属框ABC，∠CAB=90º ，边长AB=a，BC=b.将其

放在均匀磁场B中以角速度ω匀速旋转，而且CA边与磁场平行.求： （3） 金属框ABC中的总电动势； （4） 各边中的电动势.

解：（1）由题意知穿过金属框ABC的磁通量为 （2分）0

由电磁感应定律可知 （3分）ddt0 （5） CA边不切割磁感线，所以 （1分）CA0

CB边与AB边切割磁感线的等效长度相等，所以 （3分）12ABCB2Ba

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Bω A B

C