大学物理课程(力电)考试大纲.doc

大学物理课程（力电）考试大纲 适用专业：资源、动力、风能、给水、水利、水文、环境、水电等10届学生。一 考试内容及考试内容的分配比例:力学部分占35%，电磁学部分占65%。（一）力学部分 描述质点运动的基本物理量：位置矢量、位移、速度、加速度。直线和平面曲线运动、切向加速度、法向加速度。力对时间的积累作用冲量、动量；质点动量定理、质点系动量定理；动量守恒定律。力对空间的积累作用功、功率；质点动能定理、质点系动能定理；保守力与势能；功能原理、机械能守恒定律；能量守恒定律。角位移、角速度、角加速度、角量与线量的关系；力矩、转动惯量、转动定律。刚体定轴转动动能定理。质点角动量、质点系角动量、刚体角动量，角动量守恒定律。 （二） 电磁学部分 基本静电现象和库仑定律；电场、电场强度；电通量、静电场中的高斯定理； 静电力所作的功、电势能、电势差、电势、环路定理；场强与电势的关系。静电场中的导体，静电感应现象、静电平衡条件，电容和电容器；静电场中的电介质，电介质极化现象，电介质中高斯定理。静电场的能量。磁场与磁感应强度，磁通量、磁场中的高斯定理，毕奥-萨伐尔定律及其应用。安培环路定理及其应用；磁场对运动电荷的作用力-洛仑兹力；磁场对载流导线的作用力-安培力；磁场对载流线圈的作用。磁介质的基本概念。法拉第电磁感应定律和楞次定律，动生电动势和感生电动势，自感电动势和互感电动势，磁场能量。 二 考题类型及所占比例1.填空题（40）这类题目更多涉及的是基本概念、基本理论。典型问题如下：请说明法向加速度和切向加速度的物理意义。什么叫做质点运动的“绝对速度”、“相对速度”、“牵连速度”？何谓保守力，何谓非保守力？何谓惯性系，何谓非惯性系？举例说明惯性力是真实的作用力吗？使用动量守恒定律或动量矩守恒定律时应注意些什么？为什么说势能是“相对的量”，是“系统的量”？请说明转动惯量的物理意义。什么是静电场，什么是稳恒磁场，什么是交变电场或磁场？电场强度和电势概念的物理意义是什么？能否肯定“场强大的地方电势一定也大”？何谓静电感应现象，何谓电介质极化现象？什么是导体的静电平衡条件？何谓洛仑兹力，何谓安培力？可否这样说：“安培力是洛仑兹力的宏观表现”？什么是感应电场、什么是动生电动势、感生电动势、自感电动势、互感电动势？简述电场中高斯定理的物理意义。简述电场中场强环流为零的物理意义。导体和电介质对电场有什么影响？一般情况下，电容器的电容都与哪些因素有关？简述磁场中高斯定理的物理意义。简述安培环路定理的物理意义。电场能量在数学表达上有两种形式，试说明其异同。你知道电流强度的单位“安培”是如何定义的吗？什么是涡电流，涡电流对人类既有利也有害，请举例说明。电子元件或电路的自感、互感与电路中有否电流有关系吗？为什么说电路的自感L是电磁惯性大小的量度？简述速度选择器的工作原理。真空条件下两点电荷的库仑力为F，当两点电荷间充入某种电介质后，为什么这时的库仑力F 会变小了？磁介质是怎样分类的？经典物理学的适用条件是什么？典型题举例：1.一质点沿x轴作直线运动，运动方程为，式中x以m计，t以s计。则前3秒内的位移大小为 -9m9 (SI)；第二秒末的速度为 -5 -1- (SI)；第二秒末的加速度为 -4 -4m/s2(SI)。2. 一质点沿X轴运动, v =1+3t2 (SI), 若t=0时,质点位于原点.则质点的加速度a= 3t/2 (SI)；质点的运动方程为x = (SI).3.一质点沿半径R=4m的圆周运动，其速率=3t+2，式中t以s为单位，以m s-1 为单位，第2秒初质点的切向加速度= _12t3_ m s-2,法向加速度= _36t4/16161616_16_ m s-2。4.一质点的运动方程为r=Acosw t i+Bsinw t j, 其中A, B ,w为常量.则质点的加速度矢量为a= , 轨迹方程为 .5.任意时刻at=0的运动是 运动；任意时刻an=0的运动是 运动；任意时刻a=0的运动是 运动；任意时刻at=0, an=常量的运动是 运动.6质量为的物体自空中落下，它除受重力外，还受到一个与速度平方成正比的阻力的作用，比例系数为，为正的常数，该下落物体的极限速度是(mg/k)-1/2 。 7.力 F = x i +3y2j (SI) 作用于其运动方程为x = 2t (SI) 的作直线运动的物体上, 则01s内力F作的功为A = J.8力F=6t (SI)作用于质量为2.0kg质点上，并使其由静止状态开始运动，则02s内力作的功为A = 36 J. 9.刚体的转动惯量与刚体的 及其对轴分布 、刚体转轴的 有关。 10一长为l，质量为m的均匀细杆，可绕通过其一端的光滑定轴在竖直平面内转动。现将杆由水平位置自由释放，则杆刚被释放时的角加速度b = ；杆转到竖直位置时的角速度w = 。FmF=mg(1)(2)11. 如图所示,两个质量和半径都相同的均匀滑轮,轴处无摩擦, a1和a2分别表示图(1)、图(2)中滑轮的角加速度,则a1 a2(选择符号正确填入) .RARBRC空心ABC 12.质量相同的三个均匀刚体A、B、C(如图所示)以相同的角速度w绕其对称轴旋转, 己知RA=RCRB,若从某时刻起,它们受到相同的阻力矩,则 最先停止转动.13.芭蕾舞演员可绕过脚尖的铅直轴旋转,当她伸长两手时的转动惯量为I0，角速度为w0,当她突然收臂使转动惯量减小为I0 / 2时,其角速度应为 .14.有两个大小完全相同的带电金属小球，电量分别为3q和2q，已知它们相距为r时作用力为F。将它们放在相距2r位置时的相互作用力大小为_1/4_F，若将它们相碰后再放在相距r位置时的相互作用力大小为_1/24 _F。15.在点电荷激发的静电场中，作出如图所示的三个闭合曲面S1、S2、S3，则通过这些闭合曲面的电场强度通量分别是：= ；= ；= 。16.两个平行的“无限大”均匀带电平面，其电荷面密度分别如图所示，则A、B、C三个区域的电场强度大小分别为： = ；= ； = 。 17.长为l的均匀带电直线段AB，其电荷为+q。其延长线上且距最近端B为d的P点的电势为 ；若延长线上且距最近端B为d的P点的电势为U，则距最近端B为2d处的电势为 。（，）18. 电场会受到导体或电介质的影响，通常情况下，导体内部的电场强度（为零 ）；电介质内部电场强度将会减弱，其减弱的程度与电介质的种类相关，（ 相对电容率 ）越大，其电场场强越小。均匀的真空电场，其电场强度为E ，如果电场空间充满各向同性、相对电容率为r的某种均匀电介质，则其电场强度为 。19、电容器的电容与其是否带电（ 无关 ），通常情况下，其极板面积越小、极间距离越大，电容也越（ 越小 ）。20、一电量为-Q的点电荷均匀分布于无限薄导体球壳球心，A、B、C、D为球壳表面上的四个点。现将一实验电荷从A点分别移到B、C、D各点，则从A到各点，电场力做功 相等 。21. 在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，有一根与磁场方向垂直的长0.5m的直载流导线，其电流强度I=4.0A，此时载流导线所受的磁场力大小为_1N_；如该直载流导线与磁感应线方向呈p/3角,则载流导线所受的磁场力大小为_/ 2_N。6、在磁感应强度B=1T的匀强磁场中，有半径为0.5m、电流强度4A的单匝载流圆环，其所受的安培力为_0_, 最大安培力矩为 Nm 。13. 如图所示，质量为O.2kg的铜导线搁置于两条水平放置的平行光滑金属导轨之上，导轨间距为50cm。已知图示方向的匀强磁场的磁感强度B0.8T，导轨间连有R0.4的电阻和E1.5V、内阻r0.1的电源，其他电阻均不计。要保持导线静止，应施方向向 _右_(填：“左”或“右”)，大小为_1.2 _牛的外力。14.一匀强磁场，其磁感应强度方向垂直于纸面，两带电粒子在该磁场中运动的圆形轨迹如图所示，以下有几种说法，其中正确的是 B 。 A、两粒子的电荷必然同号； B、粒子的电荷可以同号也可以异号；C、两粒子的动量大小必然不同； D、两粒子的运动周期必然不同。 15、在磁场中某点放一很小的试验线圈，若线圈面积增大一倍，且其中电流也增大一倍，该线圈所受最大磁力矩是原来的 4 倍。16.年，麦克斯韦提出了感生电场（涡旋电场）的概念，麦克斯韦认为：变化的磁场在其周围空间激发出一种新的涡旋状电场，称其为感生电场。涡旋电场是一种客观存在的物质，它对电荷有 力 的作用。只要有变化的磁场，就有涡旋电场。涡旋电场不是由 电荷 激发的。涡旋电场的电力线是环绕磁感应线的闭合曲线，因此涡旋电场的环流不为 零 。17.磁介质有三种，用相对磁导率表征它们各自的特性时： 顺磁质，抗磁质，铁磁 。2.计算题（60） 以下是本学期试卷的计算题参考类型题（其中有些就是考试题）：教材（上）：P221.3、1.4，P231.8、1.10、1.11；P852.1、2.4、2.6，P862.9、2.15、2.17，P872.18、2.19、2.24，P882.25、2.26、2.27、2.28、2.29 ，P892.31、2.32；（下）P458.6、8.7、8.11，P468.16、8.17、8.19，P478.23、8.27、8.29；P929.7，P939.8、9.9、9.10、9.12，P949.18，P959.20、9.21、9.23、9.24P11410.4，10.5、10.7，P11510.10、10.11，P11610.15、10.161.一质点以的速度水平抛射，试求 时刻质点的法向加速度和切向加速度。2.质量为的物体，在光滑水平面上，紧靠着一固定于该平面上的半径为的圆环内壁作圆周运动，如图所示，物体与环壁的摩擦因数为。假定物体处于某一位置时其初速率为，（1）求在任一时刻物体的速率，（2）求转过角度物体的速率。（3）当物体速率由减小到/2时，物体所经历的时间与经过的路程。（1）因为物体作圆周运动，在法线方向：，在切线方向由牛顿定律： （2）求转过角度物体的速率：因为在切线方向 即 （3）由 得， （或求路程：由，有，得 ）3.质量为的物体，在光滑水平面上，紧靠着一固定于该平面上的半径为的圆环内壁作圆周运动，如图（a）所示，物体与环壁的摩擦因数为，已知物体的初速率为求在任一时刻物体的速率。质量为m、长度为l的匀质细杆，可绕其上端的水平轴O在竖直平面内自由转动。初始时刻细杆在水平位置上处于静止状态，然后绕O轴转下。求细杆转下角度后，细杆的角加速度；细杆的转动动能。质量为m、长度为l的匀质细杆，可绕其上端的水平轴O在竖直平面内自由转动。问在竖直位置时细杆有多大的角速度，可使细杆转至水平位置？当细杆转至角位置瞬间，其角加速度为多少？题1图1.两个小球都带正电，总共带有电荷,如果当两小球相距2.0m时，任一球受另一球的斥力为1.0N.试求总电荷在两球上是如何分配的？解：如图所示，设两小球分别带电q1，q2则有q1+q2=5.010-5C 由题意，由库仑定律得： 由联立得：均匀带电线（可能是一段直线、也可能是一段曲线），其线电荷密度为，求场点O的电场强度与电势。电荷均匀分布在半径为R的球形空间内，电荷体密度为。求该球体内、外的电场强度分布。导体球的半径为R，其上带q电荷，导体球外空间充满相对电容率为的电介质，求：E ( r ) = ? V ( r ) = ?两条无限长平行线，相距为d 。 如果是两条均匀带电线，其电荷线密度为；如果是两条载流导线，其电流强度为I 。在这两种情况下，求两者的相互作用力。已知载流导体的形状，知道电流的大小，求场点P的磁感应强度。跳伞运动员与装备的总质量为，设从伞塔上跳下时立即张伞，可粗略认为张伞时速度为零，此后空气阻力与速率平方成正比，即。求跳伞运动员的运动速率随时间变化的规律。半径为R的“无限长”均匀带电直圆柱体，设其电荷体密度为，试求圆柱体内和圆柱体外任一点的电场强度。两条无限长平行带电线, 相距为r、电荷线密度为。求（1）两线构成的平面上任一点的电场强度（设该点到其中一线的垂直距离为x）；（2）单位长度带电线所受的电磁力。均匀带电球面的半径为R、电荷面密度为，其内、外分别充有相对电容率为和的电介质，求电场强度的空间分布。均匀带电