大學(xué)物理《簡(jiǎn)答題解答》 2

1、1、設(shè)時(shí)鐘指針是均質(zhì)矩形薄片，分針長細(xì)，且時(shí)針短粗兩者質(zhì)量相等。說明哪一指針轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大？哪一有較大動(dòng)能？答：根據(jù)，所以分針的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大。根據(jù)所以分針的動(dòng)能大。 2、兩個(gè)半徑相同的輪子，質(zhì)量相同，若一個(gè)輪子的質(zhì)量聚集在邊緣附近，另一個(gè)輪子的質(zhì)量分布近似均勻試問：（1）如果它們的角動(dòng)量相同，哪個(gè)輪子轉(zhuǎn)得快？（2）如果它們的角速度相同，哪個(gè)輪子角動(dòng)量大？說明原因答：（1）根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量定義，質(zhì)量聚集在邊緣附近的輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為比質(zhì)量分布近似均勻的輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為大，又角動(dòng)量守恒得 ，說明質(zhì)量近似均勻的輪子轉(zhuǎn)速大；（2），得 ，質(zhì)量聚集在邊緣附近的輪子的角動(dòng)量大。3、一質(zhì)點(diǎn)作拋體運(yùn)動(dòng)（忽略空氣阻力），

2、如圖所示。問（1）是否變化？（2）法向加速度是否變化？ （1）不變。為常量。（2）變化。法向加速度變化，法向加速度變化。4、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，對(duì)于圓周上某一定點(diǎn)，它的角動(dòng)量是否守恒？對(duì)于通過圓心而與圓面垂直的軸上的任一點(diǎn)，它的角動(dòng)量是否守恒？答：對(duì)圓周上某一定點(diǎn)，角動(dòng)量不守恒。因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)所受的合外力對(duì)該定點(diǎn)的力矩不為零。對(duì)于通過圓心而與圓面垂直的軸上的人一點(diǎn)，角動(dòng)量不守恒。原因同上。5、均勻木棒OA可繞過其端點(diǎn)O并與棒垂直的水平光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng)。令棒從水平位置開始下落，在棒轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中，角速度和角加速度如何變化？ 答：棒下落過程中，重力矩隨角的增大而減小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變，由轉(zhuǎn)動(dòng)定律可知，角加

3、速度在減小。而由機(jī)械能守恒定律可知，角速度在增加。6、行星繞太陽S運(yùn)動(dòng)時(shí)，從近日點(diǎn)P向遠(yuǎn)日點(diǎn)A運(yùn)行的過程中，太陽對(duì)它的引力做正功還是負(fù)功？引力勢(shì)能增加還是減少？說明原因。答：如圖所示，引力做負(fù)功，引力勢(shì)能增加。 故引力做負(fù)功，引力勢(shì)能增加。7、行星繞太陽S作橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，分析通過圖中M，N兩位置時(shí)，它的速率分別在增加還是減少？說明原因。：答：通過M點(diǎn)時(shí)，它的速率在減小。因在M點(diǎn)與速度方向相反。通過N點(diǎn)時(shí)，它的速率在增加。因在N點(diǎn)與速度方向相同。故通過M點(diǎn)時(shí)，它的速率在減小，N點(diǎn)時(shí)，它的速率在增加。8、花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員做動(dòng)作時(shí)要將手腳都收回，轉(zhuǎn)速將如何變化，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能將如何變化？為什么？答：角動(dòng)量

4、守恒得 ，轉(zhuǎn)速增大；， ，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能增大。9、一個(gè)質(zhì)量均勻分布的物體可以繞定軸作無摩擦的勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)它受熱或受冷（即膨脹或收縮）時(shí)，角速度是否改變？為什么？答:外力矩為零，角動(dòng)量守恒。當(dāng)物體膨脹時(shí)，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的距離加大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也隨之加大，根據(jù)角動(dòng)量守恒，角速度要變小。反之，物體物體變冷收縮，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也變小，物體的角速度變大。10、一列火車以速度作勻速直線運(yùn)動(dòng)，車中人以速度拋出一質(zhì)量為小球。地面上的人認(rèn)為在剛拋出瞬時(shí)小球的動(dòng)能是，是否正確？為什么？答：不正確。在地面的人看小球的速度是，所以小球的動(dòng)能為題中給出的動(dòng)能表達(dá)式是上式的特例。是車上的人沿與火車垂直的的方向拋出小球的動(dòng)能。動(dòng)能是合速

5、度平方的函數(shù)，不僅與參照系有關(guān)還與拋出時(shí)速度方向有關(guān)。1、下列說法是否正確，說明原因。（1）熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體；（2）功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)化為功。 答： 都不正確。（1）熱可以全部轉(zhuǎn)化為功，但要引起其他影響。如等溫膨脹過程中，系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為功，但體積的膨脹對(duì)外界產(chǎn)生了影響。（2）當(dāng)通過外力對(duì)系統(tǒng)作功（制冷機(jī)），熱量能從低溫物體傳到高溫物體，但不能自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體2、瓶子里裝一些水，然后密閉起來，忽然表面的一些水溫度升高而蒸發(fā)成汽，余下的水溫度變低，這件事違反熱力學(xué)第一定律嗎？它違反熱力學(xué)第二定律嗎？說明原因。答：不可

6、能。不違反熱力學(xué)第一定律，滿足能量守恒定律，違反熱力學(xué)第二定律。（1）處于平衡態(tài)的水，內(nèi)部各處（表面）溫度均勻，表面下面的水不會(huì)有凈熱量自動(dòng)地傳遞給表面使之溫度升高。（2）即使有特殊原因是表面水溫稍微升高一點(diǎn)，也不是靠余下的水提供熱量維持，因熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳到高溫物體。3、一氣缸內(nèi)有氮?dú)猓醋骼硐霘怏w），如果絕熱壓縮使體積減為原來的一半，氣體分子的平均速率變?yōu)樵瓉砥骄俾实亩嗌俦?？答：氣體分子的平均速率公式 則 （1） 又絕熱過程方程 （2）聯(lián)立（1）、（2）得 4、指出下列哪條線是絕熱線哪條是等溫線，為什么？答：“1”條線是絕熱線，而“2”條線是等溫線。壓縮同樣體積，在等溫條件下，

7、不變，分子數(shù)密度增大，增大，氣體壓強(qiáng)增大；而絕熱條件下，增大，同樣地增大，氣體壓強(qiáng)增大必然大于，則“1”是絕熱線“2”條線是等溫線。5、指出下面麥克斯韋速率分布圖中條形面積的物理意義及最概然速率的物理意義并在圖中畫出和，比較三條同種氣麥克斯韋速率圖線溫度的高低，說明原因。答：條形面積為，表示平衡狀態(tài)下氣體分子速率在區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分?jǐn)?shù)。最概然速率物理意義：把整個(gè)速率范圍分成許多相等的小區(qū)間，則在所在的區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比最大。因，則對(duì)于同種氣體，則。6、指出下列過程中、的正負(fù)并說明原因。、答：，“1”到 “3”過程，絕熱膨脹，“1”經(jīng)“2”到 “3”過程，。7、試指出下

8、列各式所表示的物理意義。（1）； （2）；（3）；（4）（1） 理想氣體平衡態(tài)下，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均平動(dòng)動(dòng)能。 （2） mol理想氣體的內(nèi)能。（3） 理想氣體平衡態(tài)下，分子熱運(yùn)動(dòng)每個(gè)自由度的平均能量相等，等于1/2 kT。（4）表示一個(gè)分子的總平均能量。 8、指出下列說法是否正確？說明原因。（1）物體溫度越高，則熱量越多；（2）物體溫度越高，則內(nèi)能越大。（1）說法不正確。物體的溫度越高，說明系統(tǒng)內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)越激烈，反映的是系統(tǒng)的狀態(tài)， 不是一個(gè)過程。 溫度越高的物體也不一定能向其他系統(tǒng)傳遞越多的熱量。 （2）對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體是對(duì)的。理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，溫度越高，內(nèi)能越大。 9、有人

9、說，因?yàn)樵谘h(huán)過程中系統(tǒng)對(duì)外作的凈功在數(shù)值上等于PV圖上封閉曲線所包圍的面積，則封閉曲線包圍的面積越大，循環(huán)效率越高，是否正確？為什么？答：不對(duì)。由熱機(jī)效率定義知，效率不僅與做工多少有關(guān)，還與吸收熱量有關(guān)，封閉面積大只表明系統(tǒng)做的凈功多。1、請(qǐng)解釋霍爾電場(chǎng)是如何產(chǎn)生的？答： 如圖所示，當(dāng)加以外磁場(chǎng)時(shí)，洛侖茲力作用，載流導(dǎo)體中電子將向上偏轉(zhuǎn)，使 載流導(dǎo)體的頂部顯示出多余的負(fù)電荷，同時(shí)在載流導(dǎo)體的底部顯示出多余的正電荷，這些多余的正、負(fù)電荷在金屬內(nèi)部產(chǎn)生一橫向電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就稱為霍爾電場(chǎng)。 2、求出圖中半圓心的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。兩個(gè)“半無限長”直電流在O點(diǎn)的磁場(chǎng)與半圓電流在O點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同

10、，即垂直紙面向里。大小為 3、如圖所示的1/4圓弧與弦中通以同樣的電流I，是求出它們各自在圓心O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。因通電圓線圈中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，則載流圓弧在點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。根據(jù)一段載流導(dǎo)線在空間激發(fā)磁場(chǎng)公式可知，載流線段在圓心點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。 4、為什么均勻帶電球面（帶電量Q，半徑為R）內(nèi)部是一個(gè)等勢(shì)區(qū)？其電勢(shì)的大小是多少？因?yàn)楦咚苟芍鶆驇щ娗蛎鎯?nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零，由電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的微分關(guān)系式可知均勻帶電球面內(nèi)部是一個(gè)等勢(shì)區(qū)。電勢(shì)定義式 5、如圖所示，無限長電流與圓電流共面，定性分析載流線圈所受的磁力及其從靜止開始的運(yùn)動(dòng)。 對(duì)稱的電流元所受的安培力也是對(duì)稱的，各電流元

11、所受的安培力的豎直方向分量之和為零。左半圓電流所受的水平合力向左，右半圓電流所受的水平力向右，左半圓電流所處的磁場(chǎng)較強(qiáng)，所以左邊的磁力大于右邊的磁力。 總的合力方向應(yīng)是水平向左，線圈向左平動(dòng)。6、如圖所示，兩豎直平行長直電流與矩形載流線圈共面，試定性分析載流線圈所受的磁力及從靜止開始的運(yùn)動(dòng)。答：線圈上下兩邊所處的磁場(chǎng)相同，但電流方向相反，其所受的安培力大小相等、方向相反，且力的作用線為同一直線，合力為零。線圈豎直兩邊因電流方向相反，其所處的合磁場(chǎng)方向相反，這兩段電流均受水平向左的安培力，可知線圈向左平動(dòng)。7、半圓形閉合線圈，半徑R，通有電流I，放置在均勻磁場(chǎng)B中，磁場(chǎng)方向與線圈直徑平行，線圈受

12、的磁力矩多大？如何運(yùn)動(dòng)？線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，法線方向向B的方向轉(zhuǎn)。8、下列說法是否正確：（1）靜電場(chǎng)中的任一閉合曲面S，若有，則S面上的處處為零。（2）靜電場(chǎng)中若閉合曲面S上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零時(shí)，則S面內(nèi)必未包圍電荷。說明原因。（1）不對(duì)。說明通過s面的電通量為零。而面上各點(diǎn)的由空間所有電荷及其分布決定，則不能說面上的處處為零。（2）不對(duì)。因S面上各處，由高斯定律知s面內(nèi)，但不能說s面內(nèi)未包圍電荷。9、兩截面不同的銅桿串接在一起，兩端加有電壓U，問通過兩桿的電流是否相同？?jī)蓷U的電流密度是否相同？?jī)蓷U內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度是否相同？為什么？ 答：電流強(qiáng)度相同，電流密度不同。電場(chǎng)強(qiáng)度不同。10、通過計(jì)算可知地球的電容約為，為什么實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有的電容器的電容（如）比地球的還大？ 地球的電容按孤立導(dǎo)體計(jì)算而實(shí)驗(yàn)室的電容按電容的公式計(jì)算的例如加大面積S,縮小d，電容就會(huì)增大。11、一只鳥停在一根30000V的高壓輸電線上，它是否會(huì)受到危害？為什么？ 答： 不會(huì)。因?yàn)楦邏狠旊娋€的高壓是指兩條輸電線的電壓，小鳥停在一根輸電線上，他的兩腳間的電壓可以計(jì)算，兩腳間的電阻極小可以忽略不計(jì)，所以小鳥是安全的。12、比較均勻帶電球面和非均勻帶電球面內(nèi)的電場(chǎng)和電勢(shì)答：均勻帶電球面內(nèi)部電場(chǎng)為零，內(nèi)部為等勢(shì)區(qū)，球面內(nèi)各點(diǎn)處及球表面的電勢(shì)均等于。非均勻帶電球面內(nèi)部各點(diǎn)電