物理題整理(1)

1、 大學(xué)物理（熱學(xué)、電學(xué)）期末考試考要點(diǎn)一、2014秋季學(xué)期期末考試大學(xué)物理學(xué)題型及分值分布單項選擇題（本題共 20分，共10小題，每小題各2分，熱學(xué)電學(xué)各5小題）填空題（本題共22-24分，共5小題，每空各2分）計算題（本題共56-58分，共6小題，熱學(xué)1-2個18分，電學(xué)4-5個40分）二、考點(diǎn)分布1、選擇題和填空題：理想氣體的狀態(tài)方程、壓強(qiáng)公式；溫度的意義及微觀解釋；分子平均平動動能與溫度的關(guān)系；理想氣體內(nèi)能的特性；分子的速率分布函數(shù)的意義；麥克斯韋速率分布規(guī)律的理解；方均根速率、最概然速率、平均速率的計算； 對熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的理解；熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用；氣體的摩爾定容熱容

2、和摩爾定壓熱容；卡諾熱機(jī)效率的計算； 電場強(qiáng)度的理解和計算；對靜電場高斯定理和環(huán)路定理的理解；電勢的理解和計算；導(dǎo)體靜電平衡條件，以及處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體上電荷和電場分布特點(diǎn)；場強(qiáng)和電勢的關(guān)系；電容器串聯(lián)和并聯(lián)的特點(diǎn)；電動勢的定義；靜電場的總能量的計算； 磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解和計算；磁通量的計算；對磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理的理解；帶點(diǎn)粒子在磁場受到的洛倫茲力以及圓周的運(yùn)動周期和半徑； 對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解；對感應(yīng)電場的理解；對自感的理解； 麥克斯韋方程組；對位移電流的理解；2、計算或證明利用歸一化條件求常數(shù)和平均平動動能，以及作圖； 根據(jù)理想氣體內(nèi)能的特性，求壓強(qiáng)、溫度、分子的平均平動

3、動能； 利用熱力學(xué)第一定律計算熱量、功； 已知電荷分布，利用高斯定理求電場強(qiáng)度； 已知電荷分布，求電勢以及電勢差； 已知電流分布，利用畢奧薩伐爾定律和疊加原理求磁感應(yīng)強(qiáng)度； 已知電流分布，利用安培環(huán)路定理求磁感應(yīng)強(qiáng)度； 求載流導(dǎo)線在均勻磁場中安培力； 已知導(dǎo)線運(yùn)動情況，求電動勢的大小及其方向習(xí)題七(2) 一瓶氦氣和一瓶氮?dú)獾拿芏认嗤肿悠骄絼觿幽芟嗤?，而且都處于平衡狀態(tài)，則它們 (A) 溫度相同、壓強(qiáng)相同 (B) 溫度、壓強(qiáng)都不相同 (C) 溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)大于氮?dú)獾膲簭?qiáng) (D) 溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)小于氮?dú)獾膲簭?qiáng) 答案：C。由，得T氦=T氮 ；由，T氦=T氮 ，而，故。(4) 一

4、定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能E隨體積V的變化關(guān)系為一直線，其延長線過EV圖的原點(diǎn)，題7.1圖所示，則此直線表示的過程為： (A) 等溫過程 (B) 等壓過程 (C) 等體過程 (D) 絕熱過程題7.1圖VEO答案：B。由圖得E=kV, 而，i不變，為一常數(shù)。（4）題7.2圖所示的兩條f(u)u曲線分別表示氫氣和氧氣在同一溫度下的麥克斯韋速率分布曲線由此可得氫氣分子的最概然速率為_；氧氣分子的最概然速率為_ 題7.2圖f(u)O2000u (m.s-1)答案：由，及可知，up氫=2000 m·s-1 ; 又 ，得= 500 m·s-1 7.20 設(shè)有N個粒子的系統(tǒng)，其速率分布如題7

5、.20圖所示求(1)分布函數(shù)f(u)的表達(dá)式；(2)a與u0之間的關(guān)系；(3)速度在1.5u0到2.0u0之間的粒子數(shù)(4)粒子的平均速率(5)0.5u0到u0區(qū)間內(nèi)粒子平均速率題7.20圖Nf(u)O2u0uu0解：(1)從圖上可得分布函數(shù)表達(dá)式(2) f(u)滿足歸一化條件，但這里縱坐標(biāo)是N f(u)而不是f(u),故曲線下的總面積為N. 由歸一化條件,可得(3)可通過面積計算(4)N個粒子平均速率(5) 0.5u0到u0區(qū)間內(nèi)粒子數(shù) 0.5u0到u0區(qū)間內(nèi)粒子平均速率習(xí)題八8.11 .如題8.11圖所示，一系統(tǒng)由狀態(tài)a沿acb到達(dá)狀態(tài)b的過程中，有350 J熱量傳入系統(tǒng)，而系統(tǒng)做功126

6、 J(1) 若沿adb時，系統(tǒng)做功42 J，問有多少熱量傳入系統(tǒng)?(2) 若系統(tǒng)由狀態(tài)b沿曲線ba返回狀態(tài)a時，外界對系統(tǒng)做功為84 J，試問系統(tǒng)是吸熱還是放熱?熱量傳遞是多少?OVpa題8.11圖bcd解：由過程可求出態(tài)和態(tài)的內(nèi)能之差 過程，系統(tǒng)作功 系統(tǒng)吸收熱量過程，外界對系統(tǒng)作功 系統(tǒng)放熱8.12 1mol單原子理想氣體從300K加熱到350K，問在下列兩過程中吸收了多少熱量?增加了多少內(nèi)能?對外做了多少功?(1) 容積保持不變；(2) 壓力保持不變。 解：(1)等體過程由熱力學(xué)第一定律得 吸熱 對外作功 (2)等壓過程吸熱 內(nèi)能增加 對外作功 8.18設(shè)有一以理想氣體為工質(zhì)的熱機(jī)循環(huán)，

7、如題8.18圖所示試證其循環(huán)效率為pOV絕熱題圖8.18V2V1p1p2解：等體過程吸熱 絕熱過程 等壓壓縮過程放熱 循環(huán)效率 8.20 如題8.20圖所示是一理想氣體所經(jīng)歷的循環(huán)過程，其中AB和CD是等壓過程，BC和DA為絕熱過程，已知B點(diǎn)和C點(diǎn)的溫度分別為和求此循環(huán)效率這是卡諾循環(huán)嗎? pOV題圖8.20ABCD解：(1)熱機(jī)效率 等壓過程 吸熱 等壓過程 放熱 根據(jù)絕熱過程方程得到絕熱過程 絕熱過程 又 (2)不是卡諾循環(huán)，因為不是工作在兩個恒定的熱源之間習(xí)題九9.8 一個半徑為的均勻帶電半圓環(huán)，電荷線密度為,求環(huán)心處點(diǎn)的場強(qiáng)解: 如9.8圖在圓上取題9.8圖，它在點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)大小為方向沿

8、半徑向外則 積分 ，方向沿軸正向9.9 均勻帶電的細(xì)線彎成正方形，邊長為，總電量為(1)求這正方形軸線上離中心為處的場強(qiáng)；(2)證明：在處，它相當(dāng)于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)解: 如9.9圖示，正方形一條邊上電荷在點(diǎn)產(chǎn)生物強(qiáng)方向如圖，大小為 在垂直于平面上的分量 題9.9圖由于對稱性，點(diǎn)場強(qiáng)沿方向，大小為 方向沿9.11 均勻帶電球殼內(nèi)半徑6cm，外半徑10cm，電荷體密度為2×C·m-3求距球心5cm，8cm ,12cm 各點(diǎn)的場強(qiáng)解: 高斯定理,當(dāng)時，,時， ， 方向沿半徑向外cm時, 沿半徑向外.9.12 半徑為和( )的兩無限長同軸圓柱面，單位長度上分別帶有電量和-,試求:(

9、1)；(2) ；(3) 處各點(diǎn)的場強(qiáng)解: 高斯定理 取同軸圓柱形高斯面，側(cè)面積則 對(1) (2) 沿徑向向外(3) 題9.13圖9.17 如題9.17圖所示，在，兩點(diǎn)處放有電量分別為+,-的點(diǎn)電荷，間距離為2，現(xiàn)將另一正試驗點(diǎn)電荷從點(diǎn)經(jīng)過半圓弧移到點(diǎn)，求移動過程中電場力作的功解: 如題9.17圖示 9.22 三個平行金屬板，和的面積都是200cm2，和相距4.0mm，與相距2.0 mm，都接地，如題9.22圖所示如果使板帶正電3.0×10-7C，略去邊緣效應(yīng)，問板和板上的感應(yīng)電荷各是多少?以地的電勢為零，則板的電勢是多少?解: 如題9.22圖示，令板左側(cè)面電荷面密度為，右側(cè)面電荷面

10、密度為題9.22圖(1) ，即 且 +得 而 (2) 9.23兩個半徑分別為和（)的同心薄金屬球殼，現(xiàn)給內(nèi)球殼帶電+，試計算：(1)外球殼上的電荷分布及電勢大??；(2)先把外球殼接地，然后斷開接地線重新絕緣，此時外球殼的電荷分布及電勢；*(3)再使內(nèi)球殼接地，此時內(nèi)球殼上的電荷以及外球殼上的電勢的改變量 解: (1)內(nèi)球帶電；球殼內(nèi)表面帶電則為,外表面帶電為，且均勻分布，其電勢題9.23圖(2)外殼接地時，外表面電荷入地，外表面不帶電，內(nèi)表面電荷仍為所以球殼電勢由內(nèi)球與內(nèi)表面產(chǎn)生：(3)設(shè)此時內(nèi)球殼帶電量為；則外殼內(nèi)表面帶電量為，外殼外表面帶電量為 (電荷守恒)，此時內(nèi)球殼電勢為零，且得 外球

11、殼上電勢習(xí)題十(1) 對于安培環(huán)路定理的理解，正確的是：（A）若環(huán)流等于零，則在回路L上必定是H處處為零； （B）若環(huán)流等于零，則在回路L上必定不包圍電流；（C）若環(huán)流等于零，則在回路L所包圍傳導(dǎo)電流的代數(shù)和為零；（D）回路L上各點(diǎn)的H僅與回路L包圍的電流有關(guān)。答案：C10.9 如題10.9圖所示，、為長直導(dǎo)線，為圓心在點(diǎn)的一段圓弧形導(dǎo)線，其半徑為若通以電流，求點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度解：如題10.9圖所示，點(diǎn)磁場由、三部分電流產(chǎn)生其中產(chǎn)生 產(chǎn)生，方向垂直向里段產(chǎn)生 ，方向向里，方向向里10.12 在一半徑=1.0cm的無限長半圓柱形金屬薄片中，自上而下地有電流=5.0 A通過，電流分布均勻.如題10.

12、12圖所示試求圓柱軸線任一點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 題10.12圖解：因為金屬片無限長，所以圓柱軸線上任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都在圓柱截面上，取坐標(biāo)如題10.12圖所示，取寬為的一無限長直電流，在軸上點(diǎn)產(chǎn)生與垂直，大小為 10.14 兩平行長直導(dǎo)線相距=40cm，每根導(dǎo)線載有電流=20A，如題10.14圖所示求：(1)兩導(dǎo)線所在平面內(nèi)與該兩導(dǎo)線等距的一點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)通過圖中斜線所示面積的磁通量(=10cm,=25cm) 解：(1) T方向紙面向外(2)取面元10.17 題10.17圖中所示是一根很長的長直圓管形導(dǎo)體的橫截面，內(nèi)、外半徑分別為,，導(dǎo)體內(nèi)載有沿軸線方向的電流，且均勻地分布在管的橫截

13、面上設(shè)導(dǎo)體的磁導(dǎo)率，試證明導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn) 的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小由下式給出： 解：取閉合回路 則 10.18 一根很長的同軸電纜，由一導(dǎo)體圓柱(半徑為)和一同軸的導(dǎo)體圓管(內(nèi)、外半徑分別為,)構(gòu)成，如題10.18圖所示使用時，電流從一導(dǎo)體流去，從另一導(dǎo)體流回設(shè)電流都是均勻地分布在導(dǎo)體的橫截面上，求：(1)導(dǎo)體圓柱內(nèi)(),(2)兩導(dǎo)體之間()，（3）導(dǎo)體圓筒內(nèi)()以及(4)電纜外()各點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小解： (1) (2) (3) (4) 題10.18圖題10.19圖題10.20圖10.20 如題10.20圖所示，長直電流附近有一等腰直角三角形線框，通以電流，二者共面求的各邊所受的磁力解： 方向垂直

14、向左 方向垂直向下，大小為同理 方向垂直向上，大小 題10.21圖10.21 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場中，垂直于磁場方向的平面內(nèi)有一段載流彎曲導(dǎo)線，電流為，如題9-19圖所示求其所受的安培力解：在曲線上取則 與夾角，不變，是均勻的 方向向上，大小題10.22圖10.22 如題10.22圖所示，在長直導(dǎo)線內(nèi)通以電流=20A，在矩形線圈中通有電流=10 A，與線圈共面，且，都與平行已知=9.0cm,=20.0cm,=1.0 cm，求：(1)導(dǎo)線的磁場對矩形線圈每邊所作用的力；(2)矩形線圈所受合力和合力矩 解：(1)方向垂直向左，大小 同理方向垂直向右，大小 方向垂直向上，大小為 方向垂直向下，大

15、小為(2)合力方向向左，大小為合力矩 線圈與導(dǎo)線共面 習(xí)題十一(4)對于渦旋電場，下列說法不正確的是（）：（A）渦旋電場對電荷有作用力； （B）渦旋電場由變化的磁場產(chǎn)生；（C）渦旋場由電荷激發(fā)； （D）渦旋電場的電力線閉合的。答案：C11.4 一對互相垂直的相等的半圓形導(dǎo)線構(gòu)成回路，半徑=5cm，如題11.4圖所示均勻磁場=80×10-3T，的方向與兩半圓的公共直徑(在軸上)垂直，且與兩個半圓構(gòu)成相等的角當(dāng)磁場在5ms內(nèi)均勻降為零時，求回路中的感應(yīng)電動勢的大小及方向解: 取半圓形法向為， 題11.4圖則 同理，半圓形法向為，則 與夾角和與夾角相等， 則 方向與相反，即順時針方向題11.6圖11.6如題11.6所示，在兩平行載流的無限長直導(dǎo)線的平面內(nèi)有一矩形線圈兩導(dǎo)線中的電流方向相反、