20126大學(xué)物理(上)期末試題與答案(48-A)

1、試題編號(hào)： 重慶郵電大學(xué)20112012學(xué)年第二學(xué)期大學(xué)物理（上）期末試卷（48學(xué)時(shí)）（A卷）題 號(hào)一二三四五六七八總 分得 分評(píng)卷人一、力學(xué)計(jì)算題（本大題2小題，共18分）1.（本題8分）（5007）一質(zhì)點(diǎn)沿半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)與時(shí)間的關(guān)系為 其中b、c是大于零的常量，求從開始到切向加速度與法向加速度大小相等時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間 2.（本題10分）（0780） 兩個(gè)勻質(zhì)圓盤，一大一小，同軸地粘結(jié)在一起，構(gòu)成一個(gè)組合輪小圓盤的半徑為r，質(zhì)量為m；大圓盤的半徑2r，質(zhì)量 2m組合輪可繞通過(guò)其中心且垂直于盤面的光滑水平固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)O軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J9mr2 / 2兩圓盤邊緣上分別繞有輕質(zhì)

2、細(xì)繩，細(xì)繩下端各懸掛質(zhì)量為m的物體A和B，如圖所示這一系統(tǒng)從靜止開始運(yùn)動(dòng)，繩與盤無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，繩的長(zhǎng)度不變已知r = 10 cm求： (1) 組合輪的角加速度b； (2) 當(dāng)物體A上升h40 cm時(shí)，組合輪的角速度w 二、靜電學(xué)計(jì)算題（本大題2小題，共18分）3.（本題10分）（1373） 一半徑為R的帶電球體，其電荷體密度分布為 r =Ar (rR) ， r =0 (rR)A為一常量試求球體內(nèi)外的場(chǎng)強(qiáng)分布4.（本題8分）（1652） 假想從無(wú)限遠(yuǎn)處陸續(xù)移來(lái)微量電荷使一半徑為R的導(dǎo)體球帶電 (1) 當(dāng)球上已帶有電荷q時(shí)，再將一個(gè)電荷元dq從無(wú)限遠(yuǎn)處移到球上的過(guò)程中，外力作多少功？ (2) 使球上

3、電荷從零開始增加到Q的過(guò)程中，外力共作多少功？ 三、磁學(xué)計(jì)算題（本大題4小題，共29分）5.（本題9分）（2433） 如圖，在球面上互相垂直的三個(gè)線圈 1、2、3，通有相等的電流，電流方向如箭頭所示試求出球心O點(diǎn)的磁感強(qiáng)度的方向(寫出在直角坐標(biāo)系中的方向余弦角) 6.（本題6分）（2589） 在圖示回路中，導(dǎo)線ab可以在相距為0.10 m的兩平行光滑導(dǎo)線LL和MM上水平地滑動(dòng)整個(gè)回路放在磁感強(qiáng)度為0.50 T的均勻磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向上，回路中電流為 4.0 A如要保持導(dǎo)線作勻速運(yùn)動(dòng)，求須加外力的大小和方向 7.（本題8分）（2032） 一無(wú)限長(zhǎng)載有電流I的直導(dǎo)線在一處折成直角，P點(diǎn)位于導(dǎo)線

4、所在平面內(nèi)，距一條折線的延長(zhǎng)線和另一條導(dǎo)線的距離都為a，如圖求P點(diǎn)的磁感強(qiáng)度 8.（本題6分）（5910） 螺繞環(huán)中心周長(zhǎng)l = 10 cm，環(huán)上均勻密繞線圈N = 200匝，線圈中通有電流I = 0.1 A管內(nèi)充滿相對(duì)磁導(dǎo)率mr = 4200的磁介質(zhì)求管內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感強(qiáng)度的大小 四、電磁感應(yīng)計(jì)算題（本大題2小題，共17分）9.（本題10分）（2509） 如圖所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬細(xì)桿ab繞豎直軸O1O2以角速度w在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)O1O2在離細(xì)桿a端L /5處若已知地磁場(chǎng)在豎直方向的分量為求ab兩端間的電勢(shì)差 10.（本題7分）（2225） 給電容為C的平行板電容器充電，電流為i = 0.2e

5、-t ( SI )，t = 0時(shí)電容器極板上無(wú)電荷求： (1) 極板間電壓U隨時(shí)間t而變化的關(guān)系 (2) t時(shí)刻極板間總的位移電流Id (忽略邊緣效應(yīng)) 五、理論推導(dǎo)與證明題（本大題共6分）11.（本題6分）（1353）半徑分別為R和r的兩個(gè)導(dǎo)體球，相距甚遠(yuǎn)用細(xì)導(dǎo)線連接兩球并使它帶電，電荷面密度分別為s1和s2忽略兩個(gè)導(dǎo)體球的靜電相互作用和細(xì)導(dǎo)線上電荷對(duì)導(dǎo)體球上電荷分布的影響試證明 六、錯(cuò)誤改正題（本大題共6分）12.（本題6分）（1231） 將一平行板電容器充電后切斷電源，用相對(duì)介電常量為er的各向同性均勻電介質(zhì)充滿其內(nèi)下列有關(guān)說(shuō)法是否正確？如有錯(cuò)誤請(qǐng)改正 (1) 極板上的電荷保持不變 (2

6、) 介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)是原來(lái)的1 / er倍 (3) 介質(zhì)中的電場(chǎng)能量是原來(lái)的1 / er2倍 七、回答問(wèn)題（本大題共6分）13.（本題6分）（1134） 一均勻帶電球面和一均勻帶電球體 如果它們的半徑相同且總電荷相等問(wèn)哪一種情況的電場(chǎng)能量大？ 為什么？ 重慶郵電大學(xué)20112012學(xué)年第二學(xué)期大學(xué)物理（上）期末試卷答案（48學(xué)時(shí)）（A卷）一、力學(xué)計(jì)算題（本大題2小題，共18分）1.（本題8分）（5007）解： 2分 2分 2分根據(jù)題意： at = an 1分 即 解得 1分2.（本題10分）（0780）解：(1) 各物體受力情況如圖 圖2分 Tmgma 1分 mgm 1分 (2r)Tr9mr2b

7、/ 2 1分 arb 1分 (2r)b 1分由上述方程組解得： b2g / (19r)10.3 rad·s-2 1分 (2) 設(shè)q為組合輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度，則 qh / r w22bq所以， w = (2bh / r)1/29.08 rad·s-1 2分二、靜電學(xué)計(jì)算題（本大題2小題，共18分）3.（本題10分）（1373）解：在球內(nèi)取半徑為r、厚為dr的薄球殼，該殼內(nèi)所包含的電荷為 在半徑為r的球面內(nèi)包含的總電荷為 (rR)以該球面為高斯面，按高斯定理有 得到 ， (rR)方向沿徑向，A>0時(shí)向外, A<0時(shí)向里 6分在球體外作一半徑為r的同心高斯球面，按高斯定理有

8、 得到 ， (r >R)方向沿徑向，A>0時(shí)向外，A<0時(shí)向里 4分4.（本題8分）（1652）解：(1) 令無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則帶電荷為q的導(dǎo)體球，其電勢(shì)為 2分將dq從無(wú)限遠(yuǎn)處搬到球上過(guò)程中，外力作的功等于該電荷元在球上所具有的電勢(shì)能 3分 (2) 帶電球體的電荷從零增加到Q的過(guò)程中，外力作功為 3分三、磁學(xué)計(jì)算題（本大題4小題，共29分）5.（本題9分）（2433）解：設(shè)載流線圈1、2、3在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度分別為B1、B2、B3顯然有B1 = B2 = B3，則O點(diǎn)的磁感強(qiáng)度為 3分即在直角坐標(biāo)系中的三個(gè)方向余弦分別為： 6分6.（本題6分）（2589）解：導(dǎo)線ab中

9、流過(guò)電流I，受安培力，方向水平向右，為保持導(dǎo)線作勻速運(yùn)動(dòng)，則必須加力，方向與相反，即水平向左，如圖所示 3分 N 3分7.（本題8分）（2032）解：兩折線在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度分別為： 方向?yàn)?#196; 3分 方向?yàn)?3分 方向?yàn)?#196; 各1分8.（本題6分）（5910） 螺繞環(huán)中心周長(zhǎng)l = 10 cm，環(huán)上均勻密繞線圈N = 200匝，線圈中通有電流I = 0.1 A管內(nèi)充滿相對(duì)磁導(dǎo)率mr = 4200的磁介質(zhì)求管內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感強(qiáng)度的大小 解： 200 A/m 3分 1.06 T 3分四、電磁感應(yīng)計(jì)算題（本大題2小題，共17分）9.（本題10分）（2509）解：間的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)： 4分b點(diǎn)電勢(shì)高于O點(diǎn) 間的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)： 4分a點(diǎn)電勢(shì)高于O點(diǎn) 2分10.（本題7分）（2225）解： (1) 4分 (2) 由全電流的連續(xù)性，得 3分五、理論推導(dǎo)與證明題（本大題共6分）11.（本題6分）（1353）證：因兩球相距甚遠(yuǎn)，不考慮兩球的靜電相互作用及細(xì)導(dǎo)線上電荷的影響，兩球上電荷分布是球?qū)ΨQ的又因用細(xì)導(dǎo)線連接兩者電勢(shì)相等即 4分得到 2分六、錯(cuò)誤改正題（本大題共6分）12.（本題6分）（1231）答：(1) 正確 2分 (2) 正確 2分 (3) 電場(chǎng)能量是原來(lái)的1 / er倍