大学物理课程力电考试大纲.docx

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大学物理课程力电考试大纲

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υ=3t+2，式中t以s为单位，υ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=Acosti+Bsintj,其中A,B,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=xi+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0～1s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0～2s内力作的功为A=36J.

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=；杆转到竖直位置时的角速度=。

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,1和2分别表示图

（1）、图

（2）中滑轮的角加速度,则12

（选择符号、、正确填入）.

12.质量相同的三个均匀刚体A、B、C（如图所示）以相同的角速度绕其对称轴旋转,己知RA=RC＜RB,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0,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εr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π/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πNm。

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B＝0.8T，导轨间连有R＝0.4Ω的电阻和E＝1.5V、内阻r＝0.1Ω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。

16.１８６１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）：

P22—1.3、1.4，P23—1.8、1.10、1.11；P85—2.1、2.4、2.6，P86—2.9、2.15、2.17，P87—2.18、2.19、2.24，P88—2.25、2.26、2.27、2.28、2.29，P89—2.31、2.32；（下）P45—8.6、8.7、8.11，P46—8.16、8.17、8.19，P47—8.23、8.27、8.29；P92—9.7，P93—9.8、9.9、9.10、9.12，P94—9.18，P95—9.20、9.21、9.23、9.24P114—10.4，10.5、10.7，P115—10.10、10.11，P116—10.15、10.16

1.一质点以

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θ角度后，⑴细杆的角加速度；⑵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θ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=5.0×10-5C①

由题意，由库仑定律得：

②

由①②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。

⑴如果是两条均匀带电线，其电荷线密度为λ；⑵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λ。

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σ，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。

均匀带电圆环，半径为R、电荷线密度为

。

若试图将一带电量为q的粒子沿垂直环面的轴线从无限远处射向圆环，并使之穿过环心，带电粒子应有多大的初速度？

长直载流导线中的电流强度为

，载流线圈中的电流强度为

，其余已知条件如图中所标定。

求：

⑴矩形载流线圈所受磁场力F；⑵矩形载流线圈的磁矩m。

求动生电动势的题目，如长直载流导线中的电流强度为I，与之共面有一段导线，其运动速度为ｖ，求导线中的感应电动势。

（因为以上各参考题中有些可能就是考试题，

所以本大纲仅限于教师参阅，各位教师也有责任防止漏题现象发生。

）

物理教研室（10-11学年第二学期，2011年6月）