201206大學物理上期末試題與答案48A

1、試題編號： 重慶郵電大學20112012學年第二學期大學物理（上）期末試卷（48學時）（A卷）題 號一二三四五六七八總 分得 分評卷人一、力學計算題（本大題2小題，共18分）1.（本題8分）（5007）一質(zhì)點沿半徑為R的圓周運動質(zhì)點所經(jīng)過的弧長與時間的關(guān)系為 其中b、c是大于零的常量，求從開始到切向加速度與法向加速度大小相等時所經(jīng)歷的時間 2.（本題10分）（0780） 兩個勻質(zhì)圓盤，一大一小，同軸地粘結(jié)在一起，構(gòu)成一個組合輪小圓盤的半徑為r，質(zhì)量為m；大圓盤的半徑2r，質(zhì)量 2m組合輪可繞通過其中心且垂直于盤面的光滑水平固定軸O轉(zhuǎn)動，對O軸的轉(zhuǎn)動慣量J9mr2 / 2兩圓盤邊緣上分別繞有輕質(zhì)

2、細繩，細繩下端各懸掛質(zhì)量為m的物體A和B，如圖所示這一系統(tǒng)從靜止開始運動，繩與盤無相對滑動，繩的長度不變已知r = 10 cm求： (1) 組合輪的角加速度b； (2) 當物體A上升h40 cm時，組合輪的角速度w 二、靜電學計算題（本大題2小題，共18分）3.（本題10分）（1373） 一半徑為R的帶電球體，其電荷體密度分布為 r =Ar (rR) ， r =0 (rR)A為一常量試求球體內(nèi)外的場強分布4.（本題8分）（1652） 假想從無限遠處陸續(xù)移來微量電荷使一半徑為R的導體球帶電 (1) 當球上已帶有電荷q時，再將一個電荷元dq從無限遠處移到球上的過程中，外力作多少功？ (2) 使球上

3、電荷從零開始增加到Q的過程中，外力共作多少功？ 三、磁學計算題（本大題4小題，共29分）5.（本題9分）（2433） 如圖，在球面上互相垂直的三個線圈 1、2、3，通有相等的電流，電流方向如箭頭所示試求出球心O點的磁感強度的方向(寫出在直角坐標系中的方向余弦角) 6.（本題6分）（2589） 在圖示回路中，導線ab可以在相距為0.10 m的兩平行光滑導線LL和MM上水平地滑動整個回路放在磁感強度為0.50 T的均勻磁場中，磁場方向豎直向上，回路中電流為 4.0 A如要保持導線作勻速運動，求須加外力的大小和方向 7.（本題8分）（2032） 一無限長載有電流I的直導線在一處折成直角，P點位于導線

4、所在平面內(nèi)，距一條折線的延長線和另一條導線的距離都為a，如圖求P點的磁感強度 8.（本題6分）（5910） 螺繞環(huán)中心周長l = 10 cm，環(huán)上均勻密繞線圈N = 200匝，線圈中通有電流I = 0.1 A管內(nèi)充滿相對磁導率mr = 4200的磁介質(zhì)求管內(nèi)磁場強度和磁感強度的大小 四、電磁感應計算題（本大題2小題，共17分）9.（本題10分）（2509） 如圖所示，一根長為L的金屬細桿ab繞豎直軸O1O2以角速度w在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)O1O2在離細桿a端L /5處若已知地磁場在豎直方向的分量為求ab兩端間的電勢差 10.（本題7分）（2225） 給電容為C的平行板電容器充電，電流為i = 0.2e

5、-t ( SI )，t = 0時電容器極板上無電荷求： (1) 極板間電壓U隨時間t而變化的關(guān)系 (2) t時刻極板間總的位移電流Id (忽略邊緣效應) 五、理論推導與證明題（本大題共6分）11.（本題6分）（1353）半徑分別為R和r的兩個導體球，相距甚遠用細導線連接兩球并使它帶電，電荷面密度分別為s1和s2忽略兩個導體球的靜電相互作用和細導線上電荷對導體球上電荷分布的影響試證明 六、錯誤改正題（本大題共6分）12.（本題6分）（1231） 將一平行板電容器充電后切斷電源，用相對介電常量為er的各向同性均勻電介質(zhì)充滿其內(nèi)下列有關(guān)說法是否正確？如有錯誤請改正 (1) 極板上的電荷保持不變 (2

6、) 介質(zhì)中的場強是原來的1 / er倍 (3) 介質(zhì)中的電場能量是原來的1 / er2倍 七、回答問題（本大題共6分）13.（本題6分）（1134） 一均勻帶電球面和一均勻帶電球體 如果它們的半徑相同且總電荷相等問哪一種情況的電場能量大？ 為什么？ 重慶郵電大學20112012學年第二學期大學物理（上）期末試卷答案（48學時）（A卷）一、力學計算題（本大題2小題，共18分）1.（本題8分）（5007）解： 2分 2分 2分根據(jù)題意： at = an 1分 即 解得 1分2.（本題10分）（0780）解：(1) 各物體受力情況如圖 圖2分 Tmgma 1分 mgm 1分 (2r)Tr9mr2b

7、/ 2 1分 arb 1分 (2r)b 1分由上述方程組解得： b2g / (19r)10.3 rad·s-2 1分 (2) 設q為組合輪轉(zhuǎn)過的角度，則 qh / r w22bq所以， w = (2bh / r)1/29.08 rad·s-1 2分二、靜電學計算題（本大題2小題，共18分）3.（本題10分）（1373）解：在球內(nèi)取半徑為r、厚為dr的薄球殼，該殼內(nèi)所包含的電荷為 在半徑為r的球面內(nèi)包含的總電荷為 (rR)以該球面為高斯面，按高斯定理有 得到 ， (rR)方向沿徑向，A>0時向外, A<0時向里 6分在球體外作一半徑為r的同心高斯球面，按高斯定理有

8、 得到 ， (r >R)方向沿徑向，A>0時向外，A<0時向里 4分4.（本題8分）（1652）解：(1) 令無限遠處電勢為零，則帶電荷為q的導體球，其電勢為 2分將dq從無限遠處搬到球上過程中，外力作的功等于該電荷元在球上所具有的電勢能 3分 (2) 帶電球體的電荷從零增加到Q的過程中，外力作功為 3分三、磁學計算題（本大題4小題，共29分）5.（本題9分）（2433）解：設載流線圈1、2、3在O點產(chǎn)生的磁感強度分別為B1、B2、B3顯然有B1 = B2 = B3，則O點的磁感強度為 3分即在直角坐標系中的三個方向余弦分別為： 6分6.（本題6分）（2589）解：導線ab中

9、流過電流I，受安培力，方向水平向右，為保持導線作勻速運動，則必須加力，方向與相反，即水平向左，如圖所示 3分 N 3分7.（本題8分）（2032）解：兩折線在P點產(chǎn)生的磁感強度分別為： 方向為Ä 3分 方向為 3分 方向為Ä 各1分8.（本題6分）（5910） 螺繞環(huán)中心周長l = 10 cm，環(huán)上均勻密繞線圈N = 200匝，線圈中通有電流I = 0.1 A管內(nèi)充滿相對磁導率mr = 4200的磁介質(zhì)求管內(nèi)磁場強度和磁感強度的大小 解： 200 A/m 3分 1.06 T 3分四、電磁感應計算題（本大題2小題，共17分）9.（本題10分）（2509）解：間的動生電動勢： 4分b點電勢高于O點 間的動生電動勢： 4分a點電勢高于O點 2分10.（本題7分）（2225）解： (1) 4分 (2) 由全電流的連續(xù)性，得 3分五、理論推導與證明題（本大題共6分）11.（本題6分）（1353）證：因兩球相距甚遠，不考慮兩球的靜電相互作用及細導線上電荷的影響，兩球上電荷分布是球?qū)ΨQ的又因用細導線連接兩者電勢相等即 4分得到 2分六、錯誤改正題（本大題共6分）12.（本題6分）（1231）答：(1) 正確 2分 (2) 正確 2分 (3) 電場