新教材面上考试题2011-6有答案

华中科技大学物理系2010?2011学年第2学期 《大学物理（一）》课程考试试卷（A卷） 考试日期：2011.06.12.上午 考试时间：150分钟

题号 得分 一 三 二 1 2 3 4 总分 统分教师签 名 签 名

一. 选择题（单选，每题3分，共30分） 评卷人 1. 有一个课堂演示实验装置如图所示，在水平桌面上放置一个三角形

坡架，坡架左边低右边高。将一个双锥形物体放在该坡架上，则 得 分 (A) 把双锥形物体放在坡架较高处，它会自动地滚向较低处 (B) 把双锥形物体放在坡架较低处，它会自动地滚向较高处 (C)把双锥形物体放在坡架较低处，它会保持不动 (D) 以上情况都不会发生 [B ] 2．质点沿半径R

?1m的圆周运动，某时刻角速度??1rad/s，角加速度??1rad/s2，

22则质点速度和加速度的大小分别为

(A) 1m/s,1m/s (B) 1m/s,2m/s (C) 1m/s,22m/s2 (D) 2m/s,2m/s [ C ]

3．关于狭义相对论，下列说法中错误的是

（A）一切运动物体的速度都不能大于真空中的光速；

（B）在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同； （C）在真空中，光的速度与光源的运动状态无关； （D）在真空中，光的速度与光的频率有关。

[ D ] 4．一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长为a，宽为b，质量为m0，由此可算出其质量面密度为

m0ab，假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度v作匀速直线运动，此时在测算

1

该薄板的质量面密度则为

m01?v2/c2(A)ab

(B)m0ab1?v/c22

m0m0(C) (D)22ab(1?v/c)ab(1?v2/c2)3/2 [ C ]

5．根据相对论力学，一粒子的动能等于静止能量，则运动速度等于（c表示真空中光速）

).5c (A) 0.1c (B0

(C)32c (D)c [ D ]

22 6．设无穷远处电势为零，则半径同为R的均匀带电球体和均匀带电球面产生的电场的电势规律分别为（图中v0和b皆为常量）

VVVV?rVV?1rV?1rV?(V0?br2)V?1rV?1r

oR（1）roR（2）roR（3）roR（4）r

(A) （1）和（2） (B)（3）和（1）

(C) （2）和（4） (D) （3）和（4） [ B ]

7．如图，一导体球壳A，同心地罩在一接地导体球B上，今给A球带负电?Q，则B球

(A)带正电 (B)带负电

(C)不带电 (D)上面带正电，下面带负电

[A ]

AB -Q?q?qq?q?Q?qVB????0

4??0r14??0r24??0r3qAr3Br2r1

2

111Q(??)?4??0r1r2r34??0r3qq?Qr1r2r2r3?r1r3?r1r2

r2r3?r1r3?r1r2?r2(r3?r1)?r1r3?r3r2?r1r3?r3(r2?r1)?0?q?0

8．如图，两个完全相同的电容器C1和C2，串联后与电源 连接。现将一各向同性均匀电介质板插入C1中，则

（A） 电容器组总电容减小 （B） （C）

C1C2C1上的电量大于C2上的电量 C1上的电压高于C2上的电压

（D） 电容器组贮存的总能量增大 [ D ]

9．面积分别为S和2S的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I，线圈1的电流通过线圈2的磁通量用?12表示，线圈2的电流通过线圈1的磁通

I12I量用?21表示，则?12和?21的大小关系为

1(A)?21?2?12； (B)?21??12

2S2S (C)?21??12； (D)?21??12 [ D ]

10.一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中，铜板中出现涡流（感应电流），则涡流将

(A) 减缓铜板中磁场的增加

加速铜板中磁场的增加 (B)(C) 对磁场不起作用

得 分 评卷人 二. 填空题（每题3分，共30分）

1.在水力采煤过程中，用高压水枪喷出的强力水柱冲击煤层。设水柱的直径D?30mm，水流速度v?56m/s，且垂直于煤层，冲击煤层后速度几乎变为0。则煤层所受的平均冲力为 N。

(D)使铜板中磁场反向 [ A ]

3

3 706 （） ??1000kg/m水?(N)2．我国于1988年12月发射的通信卫星在到达同步轨道之前，先要在一个大的椭圆形“转移轨道”上运行若干圈。此转移轨道的近地点高度为206km ，远地点高度为35836km。卫星越过近地点时的速率为10.2km/s，则卫星越过远地点时的速率为 km/s。(地球半径为R?6378km) 1.59m/s]

???3．力F?xi?3yj(SI)作用于运动方程为x?2t(SI) 的作直线运动的物体上，则

?0~1s内力F作的功为A? 2 J。

4．升降机以a?2g的加速度上升，机顶上有一螺丝帽因松动而落下。设升降机高为h，求螺丝帽下落到底板所需时间t[

2h3g? s。

]

5．在参考系S中，一粒子以v?0.6c的速度沿直线运动（c为真空中的光速），经历时间为?t?1.00s，则对应的原时为 0.8 s。

C6. 如图所示，BCD是以o点为圆心，以R为半径的半

?qR?q圆弧。在A点有一电量为+q的点电荷，o点有一电量为

oBDA -q的点电荷，线段BA?R，现将一单位正电荷从B点

..沿半圆弧轨道BCD移到D点，则电场力所作的功为A= J。 ?

q6??0R?

7．如图所示，在真空中有一半径为a的 3/4圆弧形导线，其中

??通以稳恒电流I，导线置于均匀外磁场B中，且B与导线所在平面

垂直，则该圆弧形载流导线所受的磁力大小为 N。 设想将导线连接cob形成平面闭合载流线圈，由于在均匀磁场中的平面闭合载流线圈受力为零，所以圆弧段的力与其余部分的力大小相等方向相反

??c????a??I?????????oabB

Fcoa?F12?F22?(IBa)2?(IBa)2?2IBa

8.自感系数L=0.3H的螺线管中通以I?8A的电流，螺线管存储

??c????a?F?IF1?????????oa2bB

4

的磁场能量Wm为 _________-J。{

12LI?9.6} 2

9．课堂演示实验巴克豪森效应是把磁畴的变化用声音演示出来，用铁磁材料和顺磁材料做此实验时，听到沙沙声的是 材料，听不到沙沙声的是 材料。 {铁磁质、顺磁质}

10.加在平行板电容器极板上的电压变化率为1.0?106V/s ，

o?在电容器内产生1.0A的位移电流，则该电容器的电容量为 1.0 μF。 三.计算题 （每题10分，共40分） 得 分 评卷人 1．如图所示，一质量为m，长度为l的匀质细杆，可绕通过其一端且与杆垂直的水平轴o转动，杆对水平轴o的转动惯量

o?1J?ml2，若将此杆在水平位置由静止释放，求当杆转到与铅

3直方向成30?角时的角速度的大小。 解： mgmg l1d?cos??ml2 23dt g11d?d?1d?cos??l?l? 23d?dt3d?33g160?1? g?cos?d??l??d????注意是转动到与竖直成30?，所以??60?

2l2030或由机械能守恒：?mg得 分 l1122sin60??ml??0???? 223评卷人 ??3??22．已知电场强度的分布为E?3xyi?xj?4k，求如图所

y示立方体内的电量。（介电系数取?0） ax??解：方法1：??E?

oz?0aa ??Ex?Ey?Ez???????? 式左?(i?j?k)?(Exi?Eyj?Ezk)????x?y?z?x?y?z

5

2aaa??6xy+0+0=???6?0xy?Q?????dxdydz?6?0?xdx?ydy?dz

?0a009?0a53a2a2 ?6?0? ??a?222??Q方法2：?E?dS?

6个面?0与x轴垂直的平面

aa????352E?dS?E?dzdy(?i)??3ay?dydz??a ????2左侧面x?a00a?a???2（2a）y?dy?dz?6a5 ?E?dS??E?dzdyi??3x?2a00右侧面与y轴垂直的平面

2aa????35E?dS?E?dxdz(?j)??xdxdz??4a ????y?0a0下侧面?2a3a???5 ?E?dS??E?dxdzj??xdx?dz?4a

上侧面y?aa0与z轴垂直的平面

前侧面?2aa???2?E?dS??E?dxdyk??4dx?dy?8a

z?aa0

后侧面?2aa???2?E?dS??E?dxdy(?k)???4dx?dy??8a

z?0a0(其实由于z方向为均匀场，所以与z轴垂直的两平面上的磁通量必然等值负号，其和为0)

??q由高斯定理?E?dS?

S?03595q95?aa?6a=???q??0a5 ?22?026个面 得 分 评卷人 3．一根很长的导体圆管，内半径为a，外半径为b，电流I均匀地

分布在导体的横截面上且顺着长度方向流动，求

rababr?a,a?r?b,r?b各区域的磁感应强度的大小（r为场点到轴

线的垂直距离）

6

??I由环路定理?B?dl??0?I（这一步一定要写，因为此题的目的之一是知J?22?(b?a)L道该定理）

r?a,B?0

?0I??0I22a?r?b,B?????(r?a)

2?r2?r?(b2?a2)?0I(r2?a2) ? 222?r(b?a)r?b,B? 得 分 评卷人 ?0I 2?rM4．如图所示，一段长度为l的直导线MN，放置在一竖直长导线旁且与竖直长导线共面，

端与竖直长导线的距离为a，MN与竖直长导线成θ夹角，竖直长导线中通以向上的电流

?I，MN以平行于载流导线的速度v向上运动。求MN上的电动势的大小和方向。

???0Idlcos(???) 解： d??v?B?dl?v2?r2

?vINaM?l?I?I ??v0dlsin???v0dr

2?r2?r ?MN ??I?vIa?lsin????v0dr??0ln2?r2?aMN

IaM???v?BdlrdrN方向从N指向M

7

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