华工2016-2017第1学期物理作业

1、2016-2017第一学期物理作业（2016年12月15日前应提交）一：选择题1（本题为随堂练习第1题，）  一质点在平面上作一般曲线运动，其瞬时速度为，瞬时速率为v，某一时间内的平均速度为，平均速率为，它们之间的关系必定有：（A） （B）（C） （D）答案：D2. （本题为随堂练习第14题，）  站在电梯中的人，看到用细绳连接的质量不同的两物体，跨过电梯内一个挂在天花板上的无摩擦的定滑轮而处于“平衡静止”状态，由此，他断定电梯在作加速度运动，加速度是： (A) 大小为g，方向向上 (B) 大小为g，方向向下 (C) 大小为，方向向上 (D) 大小为，方向向下 答

2、案：B 3. （本题为随堂练习第24题，） 如图所示，一个小球先后两次从P点由静止开始，分别沿着光滑的固定斜面l1和圆弧面l2下滑则小球滑到两面的底端Q时的 (A) 动量相同，动能也相同 (B) 动量相同，动能不同 (C) 动量不同，动能也不同(D) 动量不同，动能相同 答案：D4（本题为随堂练习第29题，）  一竖直悬挂的轻弹簧下系一小球，平衡时弹簧伸长量为d现用手将小球托住，使弹簧不伸长，然后将其释放，不计一切摩擦，则弹簧的最大伸长量(A)为d (B)为 (C)为2d (D)条件不足无法判定 答案：C5（本题为随堂练习第32题，）  一质量为m的小球A，在距离

3、地面某一高度处以速度水平抛出，触地后反跳在抛出t秒后小球A跳回原高度，速度仍沿水平方向，速度大小也与抛出时相同，如图则小球A与地面碰撞过程中，地面给它的冲量的方向为_，冲量的大小为_ (A)地面给它的冲量的方向为垂直地面向上，冲量的大小为m g t (B)地面给它的冲量的方向为垂直地面向下，冲量的大小为m g t (C) 地面 (C)给它的冲量的方向为垂直地面向上，冲量的大小为2m g t (D) 地面给它的冲量的方向为垂直地面向下，冲量的大小为m v  答案：A6（本题为随堂练习第47题，） 若匀强电场的场强为，其方向平行于半径为R的半球面的轴，如图所示则通过此半球面的电场强度通量

4、Fe为_， （A） (B) (C) 0 (D) 100 答案：A7. （本题为随堂练习第13题）  如图所示，两个“无限长”的、半径分别为R1和R2的共轴圆柱面均匀带电，沿轴线方向单位长度上所带电荷分别为l1和l2，则在内圆柱面里面、距离轴线为r处的P点的电场强度大小E为_.(A) . (B) .(C) 0 . (D) .  答案： D 8（本题为随堂练习第44题，）如图所示，在电荷为q的点电荷的静电场中，将一电荷为q0的的试验电荷从a点经任意路径移动到b点，外力所作的功A_ (A) . (B) .(C) . (D) . 答案：C 9（本题为随堂练习第5

5、7题，） 无限长直导线在P处弯成半径为R的圆，当通以电流I时，则在圆心O点的磁感强度大小等于 (A) (B) (C) (D)  答案：C10（本题为随堂练习第61题，）如图，流出纸面的电流为2I，流进纸面的电流为I，则下述各式中哪一个是正确的？ (A) (B) (C) (D)  答案：D11（本题为随堂练习第67题，）.  如图所示，一根长为ab的导线用软线悬挂在磁感强度为的匀强磁场中，电流由a向b流此时悬线张力不为零(即安培力与重力不平衡)欲使ab导线与软线连接处张力为零则必须： (A) 改变电流方向，并适当增大电流 (B) 不改变电流方向，而适当增大电流 (C

6、) 改变磁场方向，并适当增大磁感强度的大小 (D) 不改变磁场方向，适当减小磁感强度的大小 答案：B12（本题为随堂练习第13题，）如图，长度为l的直导线ab在均匀磁场中以速度移动，直导线ab中的电动势为 (A) Blv (B) Blv sina (C) Blv cosa (D) 0 答案：D13. （本题为随堂练习第77题，）反映电磁场基本性质和规律的积分形式的麦克斯韦方程组为 ， ， ， 试判断下列结论是包含于或等效于哪一个麦克斯韦方程式的将你确定的方程式用代号填在相应结论后的空白处 (1) 变化的磁场一定伴随有电场；_ (2) 磁感线是无头无尾的；_ (3) 电荷总伴随有电场_

7、 (A) 第一空为，第二空为，(E)第三空为. (B) 第一空为，第二空为，(E)第三空为. (C) 第一空为，第二空为，(E)第三空为. (D) 第一空为，第二空为，(E)第三空为答案：A14. （本题为随堂练习第81题，）图中用旋转矢量法表示了一个简谐振动旋转矢量的长度为0.04 m，旋转角速度w = 4p rad/s此简谐振动以余弦函数表示的振动方程为x =_(SI) (A) . (B) (C) . (D) 答案：B15. （本题为随堂练习第87题，） 两个质点各自作简谐振动，它们的振幅相同、周期相同第一个质点的振动方程为x1 = Acos(wt + a)当第一个质点从相对于其平衡位置的

8、正位移处回到平衡位置时，第二个质点正在最大正位移处则第二个质点的振动方程为 (A) (B) (C) (D) 答案：B16. （本题为随堂练习第89题，）  机械波的表达式为y = 0.03cos6p(t + 0.01x ) (SI) ，则 (A) 其振幅为3 m (B) 其周期为 (C) 其波速为10 m/s (D) 波沿x轴正向传播 答案：B17（本题为随堂练习第93题，）已知波源的振动周期为为4.00×10-2 s，波的传播速度为300 m/s，波沿x轴正        

9、                                                  

10、   方向传播，则位于x1 = 10.0 m 和x2 = 16.0 m的两质点振动相位差为_       (A) 8p (B) 2p (C) 3p (D) p  答案：D18（本题为随堂练习第94题，）一平面简谐波在弹性媒质中传播，在某一瞬时，媒质中某质元正处于平衡位置，此时它的能量是 (A) 动能为零，势能最大 (B) 动能为零，势能为零 (C) 动能最大，势能最大 (D) 动能最大，势能为零答案：C二：问答题19什么是矢径？矢径和对初始位置的位移矢量之间有何关系？怎样选取坐标原点才

11、能够使两者一致？（提示：看教材第一章1-1节找答案）答：矢径即位置矢量，是从坐标原点O指向质点所在处P 的有向线段。位移 r v D 和矢径 r v 不同，矢径确定某一时刻质点的位置，位移则描述某段时间内始未质点位置的变化。矢径 是相对坐标原点的，位移矢量是相对初始位置的。对于相对静止的不同坐标系来说，位矢依 赖于坐标系的选择，而位移则与所选取的坐标系无关。若取初始位置为坐标原点才能够使两 者一致。20 判断下列说法是否正确？说明理由 (1) 质点作圆周运动时受到的作用力中，指向圆心的力便是向心力，不指向圆心的力不是向心力 (2) 质点作圆周运动时，所受的合外力一定指向圆心 （提示：看教材第一

12、章1-2节找答案）答：（1）不正确。不指向圆心的力的分量可为向心力。 （2）不正确。合外力为切向和法向的合成，而圆心力只是法向分量。21请从教材上找出为什么质点系中的内力不能改变质点系的总动量的解释（提示：看教材第3章3-1节找答案）答：1、质点，particle，跟质点的力是内力；质点A给与质点B一个action， 质点B必然也给与质点A一个大小相等、方向相反的reaction。 由于彼此作用的时间是一样的， 所以彼此给以对方的冲量impulse也是大小相等、方向相反的。 根据冲量原理impulseprinciple， 这两个质点各自的动量的增量也是大小相等，方向相反的。 因此，没有改变系统

13、的总动量。2、以此两两类推，结果总动量没有改变。22一简谐波沿x轴正方向传播已知x = 0点的振动曲线如图，试在它下面的图中画出t = T时的波形曲线试根据教材上关于波动的相位传播规律，考虑三个，即1x = 0点t = 0时刻的相位，x = 0点在t = T / 4时刻的相位，以及x = 0点在t = (3 /4)T时刻的相位，在t = T时刻分别传到何处（提示：看教材第10章10-2找答案） t=T的波形曲线 x=0. t=0. 相位为 x=0. t=. 相位为0 x=0. t=. 相位为0 x=0. t=T. 相位为23两个物体作同方向、同频率、同振幅的简谐振动在振动过程中，每当第一个物体

14、经过位移为的位置向平衡位置运动时，第二个物体也经过此位置，但向远离平衡位置的方向运动试利用旋转矢量法求它们的相位差 （提示：看教材第9章9-2找答案）答：依题意画出旋转矢量图 由图可知两简谐振动的位相差为 24 电荷为q1的一个点电荷处在一高斯球面的中心处，问在下列三种情况下，穿过此高斯面的电场强度通量是否会改变？电场强度通量各是多少？(1) 将电荷为q2的第二个点电荷放在高斯面外的附近处； (2) 将上述的q2放在高斯面内的任意处； (3) 将原来的点电荷移离高斯面的球心，但仍在高斯面内（提示：看教材第5章5-4节找答案）答：根据高斯定理，穿过高斯面的电通量仅取决于面内电量的代数和，而与面内

15、电荷的分布情况及面外电荷无关，故：(1) 电通量不变，F1q1 / e0； (2) 电通量改变，由F1变为F2(q1q2 ) / e0； (3) 电通量不变，仍为F1 25 如图所示，金属棒AB在光滑的导轨上以速度向右运动，从而形成了闭合导体回路ABCDA楞次定律告诉我们，AB棒中出现的感应电流是自B点流向A点有人说：电荷总是从高电势流向低电势因此B点的电势应高于A点，你说这种说法对么？为什么？ （提示：看教材第8章8-2节找答案）答：不对；金属棒AB在光滑的导轨上运动，产生电流，此时金属棒相当于电源在电源内部感应电流由B到A，说明A是正极，B是负极，即A点电势应高于B点。一 计算题26. （

16、本题为随堂练习第100题，） 如图所示装置，光滑水平面与半径为R的竖直光滑半圆环轨道相接，两滑块A、B的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，其一端固定在O点，另一端与滑块A接触开始时滑块B静止于半圆环轨道的底端今用外力推滑块A，使弹簧压缩一段距离x后再释放滑块A脱离弹簧后与B作完全弹性碰撞，碰后B将沿半圆环轨道上升升到C点与轨道脱离，OC与竖直方向成a =60°角，求弹簧被压缩的距离x 解：(1) 设滑块A离开弹簧时速度为v，在弹簧恢复原长的过程中，机械能守恒，因而有 (2) A脱离弹簧后速度不变，与B作完全弹性碰撞后，交换速度，A静止，B以初速度v沿圆环轨道上升 (3) B在圆环轨道上

17、运动时，它与地球系统的机械能守恒以v表示B脱离轨道时的速度，则有 由、式解出 27. （本题为随堂练习第101题，） 如图所示，质量为m2的物体与轻弹簧相连，弹簧另一端与一质量可忽略的挡板连接，静止在光滑的桌面上弹簧劲度系数为k今有一质量为m1速度为的物体向弹簧运动并与挡板正碰，求弹簧最大的被压缩量 解：弹簧被压缩量最大距离时，m1、m2相对速度为零这时动量守恒 机械能守恒 由上二式可解得弹簧的最大被压缩量为 28 （本题为随堂练习第102题，）一质量为m的子弹，水平射入悬挂着的静止砂袋中，如图所示砂袋质量为M，悬线长为l为使砂袋能在竖直平面内完成整个圆周运动，子弹至少应以多大的速度射入？解:

18、 解：动量守恒 越过最高点条件 机械能守恒 解上三式，可得 29. （本题为随堂练习第103题，） 如图所示，一内半径为a、外半径为b的金属球壳，带有电荷Q，在球壳空腔内距离球心r处有一点电荷q设无限远处为电势零点，试求： (1) 球壳内外表面上的电荷 (2) 球心O点处，由球壳内表面上电荷产生的电势 (3) 球心O点处的总电势解：(1) 由静电感应，金属球壳的内表面上有感生电荷-q，外表面上带电荷q+Q (2) (3 104. 图示为一半径为a的、带有正电荷Q的导体球球外有一内半径为b、外半径为c的不带电的同心导体球壳设无限远处为电势零点，试求内球和球壳的电势. 解： 30. （本题为随堂练

19、习第104题，） 图示为一半径为a的、带有正电荷Q的导体球球外有一内半径为b、外半径为c的不带电的同心导体球壳设无限远处为电势零点，试求内球和球壳的电势. 解： 105. 载有电流I的平面闭合回路由半径为R1及R2 (R1 > R2 )的两个同心半圆弧和两个直导线段组成已知两个直导线段在半圆弧中心O点产生的磁感强度均为零若闭合回路在O点产生的总的磁感强度B大于半径为R2的半圆弧在O点产生的磁感强度B2，(1) 画出载流回路的形状；(2) 求出O点的总磁感强度B解：(1) 可知 故闭合回路形状如图所示.(2) ， 31. （本题为随堂练习第105题，）载有电流I的平面闭合回路由半径为R1及

20、R2 (R1 > R2 )的两个同心半圆弧和两个直导线段组成已知两个直导线段在半圆弧中心O点产生的磁感强度均为零若闭合回路在O点产生的总的磁感强度B大于半径为R2的半圆弧在O点产生的磁感强度B2， (1) 画出载流回路的形状； (2) 求出O点的总磁感强度B 解：(1) 可知 故闭合回路形状如图所示.(2) ， 32. （本题为随堂练习第106题，） 空中电流分布如图，两个半圆共面，且具有公共圆心，试求O点处的磁感强度 解：设半径分别为R和2R的两个载流半圆环在O点产生的磁感强度的大小分别为B1和B2 O点总磁感强度为 (方向指向纸内)33. （本题为随堂练习第107题，）一无限长的直导

21、线载有如图所示的电流，长度为b的金属杆CD与导线共面且垂直，相对位置如图CD杆以速度平行直线电流运动，求CD杆中的感应电动势，并判断C、D两端哪端电势较高？ 解：建立坐标(略)： ， 方向 感应电动势方向为CD，D端电势较高34（本题为随堂练习第108题，）有电流的I长直导线附近，放一导体半圆环MeN与长直导线共面，且端点MN的连线与长直导线垂直半圆环的半径为b，环心O与导线相距a设半圆环以速度 平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向以及MN两端的电压UM - UN 解：动生电动势 为计算简单，可引入一条辅助线MN，构成闭合回路MeNM, 闭合回路总电动势 负号表示的方向与x轴相反 方向NM 35（本题为随堂练习第109题，）已知一平面简谐波的表达式为 (SI) (1) 分别求x1 = 10 m，x2 = 25 m两点处质点的振动方程； (2) 求x1