力学热学相对论电磁学综合练习题答案.docx
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力学热学相对论电磁学综合练习题答案
力学、热学、相对论、电磁学综合练习题答案
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一、单项选择题，每题3分，共30分
1.某人骑自行车以速度v向西行驶,今有风以相同的速率从北偏东30度方向吹来,试问人感到风从哪个方向吹来?
（Ａ）北偏东30度
（Ｂ）南偏东30度
（Ｃ）北偏西30度
（Ｄ）西偏南30度
答案：
C
2.两滑块A、B，质量分别为m1和m2，与图中所示斜面间的摩擦系数分别为μ1和μ2，今将A、B粘合在一起，
并使他们的底面共面，而构成一个大滑块，则该滑块与斜面间的摩擦系数为
（Ａ）（μ1+μ2）/2
（Ｂ）
（Ｃ）
（Ｄ）
答案：
D
3.机枪每分钟可以射出质量为20g的子弹900颗，子弹射出的速率为800米/秒，则射击时的平均反作用力为
（Ａ）0.267N
（Ｂ）16N
（Ｃ）240N
（Ｄ）14400N
答案：
C
4. A、B二弹簧的倔强系数分别为kA、kB，其质量均忽略不计，今将二弹簧连接起来竖直悬挂，如图所示，
当系统静止时，二弹簧的弹性势能EpA与EpB之比为
（Ａ）EpA/EpB=kA/kB
（Ｂ）EpA/EpB=kA2 /kB2
（Ｃ）EpA/EpB=kB/kA
（Ｄ）EpA/EpB=kB2/kA2
答案：
C
5.假设卫星环绕地球中心作圆周运动，则在运动过程中，卫星对地球中心的
（Ａ）角动量守恒，动能守恒
（Ｂ）角动量守恒，动能不守恒
（Ｃ）角动量不守恒，动量不守恒
（Ｄ）角动量守恒，动量守恒
答案：
A
6.一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动能相同，而且他们都处于平衡状态，则它们
（Ａ）温度相同，压强相同
（Ｂ）温度不相同，压强不相同
（Ｃ）温度相同，氦气压强大
（Ｄ）温度相同，氮气压强大
答案：
C
7.在一不带电荷的导体球壳的球心处放一电荷，并测量球壳外的场强分布。
如果将此点电荷由球心移动到球壳其它位置，则
（Ａ）球壳、外场强分布均无变化
（Ｂ）球壳场强分布变化，外场强分布不变
（Ｃ）球壳外场强分布变化，场强不变
（Ｄ）球壳、外场强分布均变化
答案：
B
8.边长为L的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流I（其中ab、cd与正方形共面），在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感应强度分别为
（Ａ）B1=0,B2=0.
（Ｂ）B1=0,B2=.
（Ｃ）B1=,B2=.0.
（Ｄ）B1=,B2=.
答案：
C
9.在感应电场中电磁感应定律可以写成，式中为感应电场的电场强度。
此式表示
（Ａ）闭合曲线l上Ek处处相等.
（Ｂ）感应电场是保守力场.
（Ｃ）感应电场的电力线不是闭合曲线.
（Ｄ）在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念.
答案：
D
10.在两个质点组成的系统中，若质点之间只有万有引力作用，且此系统所受外力的矢量和为零，则此系统
（Ａ）动量与机械能一定都守恒．
（Ｂ）动量与机械能一定都不守恒．
（Ｃ）动量不一定守恒，机械能一定守恒．
（Ｄ）动量一定守恒，机械能不一定守恒．
答案：
D
二、填空题：
共30分
1.一定质量的理想气体，先经过等容过程使其热力学温度升高一倍，再经过等温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分子的平均自由程变为原来的倍．
2.一平行板电容器，充电后与电源保持联接，然后使两极板间充满相对介电常数为εr （答案中用e代替）的各向同性均匀电介质，这时两极板上的电量是原来的倍；电场强度是原来的倍；电场能量是原来的倍．
3.一空气平行板电容器，两极板间距为d，充电后板间电压为U．然后将电源断开，在两板间平行地插入一厚度为d/3的金属板，则板间电压变成U1＝.
4.在安培环路定理中，是指它是指是由决定的。
5.如图，半圆形线圈（半径为R）通有电流I．线圈处在与线圈平面平行向右的均匀磁场 中．线圈所受磁力矩的大小为πR2IB，方向为．把线圈绕OO'轴转过角度π时，磁力矩恰为零．
6.有一速度为u的宇宙飞船沿X轴正方向飞行，飞船头尾各有一个脉
冲光源在工作，处于船尾的观察者测得船头光源发出的光脉冲的传播
速度大小为；处于船头的观察者测得船尾光源
发出的光脉冲的传播速度大小为.
7.一门宽为a．今有一固有长度为L（L＞ａ）的水平细杆，在门外贴近门的平面沿其长度方向匀速运动．若站在门外的观察者认为此杆的两端可同时被拉进此门，则该杆相对于门的运动速率v至少为c*sqrt[1-（）2].
8.某加速器将电子加速到能量E＝2×10-31eV时，该电子的动能Ek＝×106eV．
（电子的静止质量me＝9.11×10-31kg, １eV＝1.60×10-19J）
三.计算题:
共40分.
1.如图所示，一个质量为m的物体与绕在定滑轮上的绳子相联，绳子
质量可以忽略，它与定滑轮之间无滑动．假设定滑轮质量为M,半径为
R,其转动惯量为MR2/2,滑轮轴光滑。
试求该物体由静止开始下落的过
程中，下落速度与时间的关系。
答案：
速度与时间的关系为v=g/（m+M/2）.
参考解答：
根据牛顿运动定律和转动定律列方程
对物体：
mg－T＝ma ①
对滑轮：
TR=Jβ ②
运动学关系：
a＝Rβ ③
将①、②、③式联立得 a＝mg/（m＋M/2）
∵v0＝0， ∴v＝at＝mgt/（m＋M/2）
2.1mol氦气作如图所示的可逆循环过程,其中ab和cd是绝热过程,bc和da为等容过程,已知V1=16.4L,V2=32.8L, Pa=1atm,Pb=3.18atm, Pc=4atm, Pd=1.26atm,试求:
（1）Ta=K,Tb=K,
Tc=K,Td=K.
（2）Ec=×103J
（3）在一循环过程中氦气所作的净功 W=×103J.
（1atm=1.013×105Pa）
参考解答：
（1） Ta=paV2/R＝400K Tb=pbV1/R＝636K
Tc=pcV1/R＝800K Td=pdV2/R＝504K
（2） Ec=（i/2）RTc＝9.97×103J
（3） b－c等体吸热 Q1=CV（Tc-Tb）＝2.044×103J
d－a 等体放热 Q2=CV（Td-Ta）＝1.296×103J
所作的净功 W=Q1-Q2＝0.748×103J
3.实验表明,在靠近地面处有相当强的电场,电场强度垂直于地面向下,大小约为100N/C;
在离地面1.5km高的地方,也是垂直向下的,大小约为25N/C.
（1）试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度 C/m3;
（2）假设地球表面处的电场强度完全是由平均分布在地表面的电荷产生,
求地面上的电荷面密度（已知:
ε0=8.85×10-12C2/N.m2） C/m2.
参考解答：
（1）设电荷的平均体密度为ρ，取圆柱形高斯面如图
（1）（侧面垂直底面，底面∆S平行地面）上下底面处的场强分别为E1和E2，则通过高斯面的电场强度通量为：
＝E2∆S-E1∆S＝（E2-E1）∆S
高斯面S包围的电荷:
∑qi＝h∆Sρ
由高斯定理:
（E2－E1）∆S＝h∆Sρ/ε0
∴＝4.43×10-13C/m3
（2）设面电荷密度为σ．由于电荷只分布在地表面，所以电力线终止于地面，取高斯面如图
（2）
由高斯定理：
-E∆S=
∴σ=－ε0E＝－8.9×10-10C/m2
4.两根平行无限长直导线相距为d，载有大小相等方向相反的电流I，电流变化率
dI/dt=α>0,一个边长为d的正方形线圈位于导线平面，与一根导线相距d，如图示．求线圈中的感应电动势E，并说明线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向．
解答:
感应电动势为（）,时针.
参考解答：
（1）载流为I的无限长直导线在与其相距为r处产生的磁感强度为：
以顺时针绕向为线圈回路的正方向，与线圈相距较远的导线在线圈中产生的磁通量为：
与线圈相距较近的导线对线圈的磁通量为：
总磁通量
感应电动势为：
由E>0 和回路正方向为顺时针，所以E的绕向为顺时针方向，线圈中的感应电流亦是顺时针方向．
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一、单项选择题，每题3分，共30分
1.某人骑自行车以速度v向西行驶,今有风以相同的速率从北偏东30度方向吹来,试问人感到风从哪个方向吹来?
（Ａ）北偏东30度
（Ｂ）南偏东30度
（Ｃ）北偏西30度
（Ｄ）西偏南30度
答案：
C
2.两滑块A、B，质量分别为m1和m2，与图中所示斜面间的摩擦系数分别为μ1和μ2，今将A、B粘合在一起，
并使他们的底面共面，而构成一个大滑块，则该滑块与斜面间的摩擦系数为
（Ａ）（μ1+μ2）/2
（Ｂ）
（Ｃ）
（Ｄ）
答案：
D
3.机枪每分钟可以射出质量为20g的子弹900颗，子弹射出的速率为800米/秒，则射击时的平均反作用力为
（Ａ）0.267N
（Ｂ）16N
（Ｃ）240N
（Ｄ）14400N
答案：
C
4. A、B二弹簧的倔强系数分别为kA、kB，其质量均忽略不计，今将二弹簧连接起来竖直悬挂，如图所示，
当系统静止时，二弹簧的弹性势能EpA与EpB之比为
（Ａ）EpA/EpB=kA/kB
（Ｂ）EpA/EpB=kA2 /kB2
（Ｃ）EpA/EpB=kB/kA
（Ｄ）EpA/EpB=kB2/kA2
答案：
C
5.假设卫星环绕地球中心作圆周运动，则在运动过程中，卫星对地球中心的
（Ａ）角动
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