大学物理《简答题解答》.doc

1、设时钟指针是均质矩形薄片，分针长细，且时针短粗两者质量相等。说明哪一指针转动惯量较大？哪一有较大动能？答：根据，所以分针的转动惯量大。根据所以分针的动能大。 2、两个半径相同的轮子，质量相同，若一个轮子的质量聚集在边缘附近，另一个轮子的质量分布近似均匀试问：（1）如果它们的角动量相同，哪个轮子转得快？（2）如果它们的角速度相同，哪个轮子角动量大？说明原因答：（1）根据转动惯量定义，质量聚集在边缘附近的轮子的转动惯量为比质量分布近似均匀的轮子的转动惯量为大，又角动量守恒得 ，说明质量近似均匀的轮子转速大；（2），得 ，质量聚集在边缘附近的轮子的角动量大。3、一质点作抛体运动（忽略空气阻力），如图所示。问（1）是否变化？（2）法向加速度是否变化？ （1）不变。为常量。（2）变化。法向加速度变化，法向加速度变化。4、做匀速圆周运动的质点，对于圆周上某一定点，它的角动量是否守恒？对于通过圆心而与圆面垂直的轴上的任一点，它的角动量是否守恒？答：对圆周上某一定点，角动量不守恒。因为质点所受的合外力对该定点的力矩不为零。对于通过圆心而与圆面垂直的轴上的人一点，角动量不守恒。原因同上。5、均匀木棒OA可绕过其端点O并与棒垂直的水平光滑轴转动。令棒从水平位置开始下落，在棒转到竖直位置的过程中，角速度和角加速度如何变化？ 答：棒下落过程中，重力矩随角的增大而减小，转动惯量不变，由转动定律可知，角加速度在减小。而由机械能守恒定律可知，角速度在增加。6、行星绕太阳S运动时，从近日点P向远日点A运行的过程中，太阳对它的引力做正功还是负功？引力势能增加还是减少？说明原因。答：如图所示，引力做负功，引力势能增加。 故引力做负功，引力势能增加。7、行星绕太阳S作椭圆轨道运动时，分析通过图中M，N两位置时，它的速率分别在增加还是减少？说明原因。：答：通过M点时，它的速率在减小。因在M点与速度方向相反。通过N点时，它的速率在增加。因在N点与速度方向相同。故通过M点时，它的速率在减小，N点时，它的速率在增加。8、花样滑冰运动员做动作时要将手脚都收回，转速将如何变化，转动动能将如何变化？为什么？答：角动量守恒得 ，转速增大；， ，转动动能增大。9、一个质量均匀分布的物体可以绕定轴作无摩擦的匀角速转动。当它受热或受冷（即膨胀或收缩）时，角速度是否改变？为什么？答:外力矩为零，角动量守恒。当物体膨胀时，每个质点到转轴的距离加大，转动惯量也随之加大，根据角动量守恒，角速度要变小。反之，物体物体变冷收缩，转动惯量也变小，物体的角速度变大。10、一列火车以速度作匀速直线运动，车中人以速度抛出一质量为小球。地面上的人认为在刚抛出瞬时小球的动能是，是否正确？为什么？答：不正确。在地面的人看小球的速度是，所以小球的动能为题中给出的动能表达式是上式的特例。是车上的人沿与火车垂直的的方向抛出小球的动能。动能是合速度平方的函数，不仅与参照系有关还与抛出时速度方向有关。1、下列说法是否正确，说明原因。（1）热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体；（2）功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。 答： 都不正确。（1）热可以全部转化为功，但要引起其他影响。如等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为功，但体积的膨胀对外界产生了影响。（2）当通过外力对系统作功（制冷机），热量能从低温物体传到高温物体，但不能自动地从低温物体传到高温物体2、瓶子里装一些水，然后密闭起来，忽然表面的一些水温度升高而蒸发成汽，余下的水温度变低，这件事违反热力学第一定律吗？它违反热力学第二定律吗？说明原因。答：不可能。不违反热力学第一定律，满足能量守恒定律，违反热力学第二定律。（1）处于平衡态的水，内部各处（表面）温度均匀，表面下面的水不会有净热量自动地传递给表面使之温度升高。（2）即使有特殊原因是表面水温稍微升高一点，也不是靠余下的水提供热量维持，因热量不能自动地从低温物体传到高温物体。3、一气缸内有氮气（看作理想气体），如果绝热压缩使体积减为原来的一半，气体分子的平均速率变为原来平均速率的多少倍？答：气体分子的平均速率公式 则 （1） 又绝热过程方程 （2）联立（1）、（2）得 4、指出下列哪条线是绝热线哪条是等温线，为什么？答：“1”条线是绝热线，而“2”条线是等温线。压缩同样体积，在等温条件下，不变，分子数密度增大，增大，气体压强增大；而绝热条件下，增大，同样地增大，气体压强增大必然大于，则“1”是绝热线“2”条线是等温线。5、指出下面麦克斯韦速率分布图中条形面积的物理意义及最概然速率的物理意义并在图中画出和，比较三条同种气麦克斯韦速率图线温度的高低，说明原因。答：条形面积为，表示平衡状态下气体分子速率在区间内的分子数占总分子数的百分数。最概然速率物理意义：把整个速率范围分成许多相等的小区间，则在所在的区间内的分子数占总分子数的百分比最大。因，则对于同种气体，则。6、指出下列过程中、的正负并说明原因。、答：，“1”到 “3”过程，绝热膨胀，“1”经“2”到 “3”过程，。7、试指出下列各式所表示的物理意义。（1）； （2）；（3）；（4）（1） 理想气体平衡态下，分子热运动的平均平动动能。 （2） mol理想气体的内能。（3） 理想气体平衡态下，分子热运动每个自由度的平均能量相等，等于1/2 kT。（4）表示一个分子的总平均能量。 8、指出下列说法是否正确？说明原因。（1）物体温度越高，则热量越多；（2）物体温度越高，则内能越大。（1）说法不正确。物体的温度越高，说明系统内分子热运动越激烈，反映的是系统的状态， 不是一个过程。 温度越高的物体也不一定能向其他系统传递越多的热量。 （2）对一定质量的理想气体是对的。理想气体的内能只是温度的函数，温度越高，内能越大。 9、有人说，因为在循环过程中系统对外作的净功在数值上等于PV图上封闭曲线所包围的面积，则封闭曲线包围的面积越大，循环效率越高，是否正确？为什么？答：不对。由热机效率定义知，效率不仅与做工多少有关，还与吸收热量有关，封闭面积大只表明系统做的净功多。1、请解释霍尔电场是如何产生的？答： 如图所示，当加以外磁场时，洛仑兹力作用，载流导体中电子将向上偏转，使 载流导体的顶部显示出多余的负电荷，同时在载流导体的底部显示出多余的正电荷，这些多余的正、负电荷在金属内部产生一横向电场，这个电场就称为霍尔电场。 2、求出图中半圆心的磁感应强度的大小和方向。两个“半无限长”直电流在O点的磁场与半圆电流在O点的磁场方向相同，即垂直纸面向里。大小为 3、如图所示的1/4圆弧与弦中通以同样的电流I，是求出它们各自在圆心O点处的磁感应强度的大小。因通电圆线圈中心的磁感应强度大小为，则载流圆弧在点的磁感应强度大小为。根据一段载流导线在空间激发磁场公式可知，载流线段在圆心点的磁感应强度大小为。 4、为什么均匀带电球面（带电量Q，半径为R）内部是一个等势区？其电势的大小是多少？因为高斯定律知均匀带电球面内部电场强度为零，由电势与电场强度的微分关系式可知均匀带电球面内部是一个等势区。电势定义式 5、如图所示，无限长电流与圆电流共面，定性分析载流线圈所受的磁力及其从静止开始的运动。 对称的电流元所受的安培力也是对称的，各电流元所受的安培力的竖直方向分量之和为零。左半圆电流所受的水平合力向左，右半圆电流所受的水平力向右，左半圆电流所处的磁场较强，所以左边的磁力大于右边的磁力。 总的合力方向应是水平向左，线圈向左平动。6、如图所示，两竖直平行长直电流与矩形载流线圈共面，试定性分析载流线圈所受的磁力及从静止开始的运动。答：线圈上下两边所处的磁场相同，但电流方向相反，其所受的安培力大小相等、方向相反，且力的作用线为同一直线，合力为零。线圈竖直两边因电流方向相反，其所处的合磁场方向相反，这两段电流均受水平向左的安培力，可知线圈向左平动。7、半圆形闭合线圈，半径R，通有电流I，放置在均匀磁场B中，磁场方向与线圈直径平行，线圈受的磁力矩多大？如何运动？线圈逆时针旋转，法线方向向B的方向转。8、下列说法是否正确：（1）静电场中的任一闭合曲面S，若有，则S面上的处处为零。（2）静电场中若闭合曲面S上各点的电场强度为零时，则S面内必未包围电荷。说明原因。（1）不对。说明通过s面的电通量为零。而面上各点的由空间所有电荷及其分布决定，则不能说面上的处处为零。（2）不对。因S面上各处，由高斯定律知s面内，但不能说s面内未包围电荷。9、两截面不同的铜杆串接在一起，两端加有电压U，问通过两杆的电流是否相同？两杆的电流密度是否相同？两杆内的电场强度是否相同？为什么？ 答：电流强度相同，电流密度不同。电场强度不同。10、通过计算可知地球的电容约为，为什么实验室内有的电容器的电容（如）比地球的还大？ 地球的电容按孤立导体计算而实验室的电容按电容的公式计算的例如加大面积S,缩小d，电容就会增大。11、一只鸟停在一根30000V的高压输电线上，它是否会受到危害？为什么？ 答： 不会。因为高压输电线的高压是指两条输电线的电压，小鸟停在一根输电线上，他的两脚间的电压可以计算，两脚间的电阻极小可以忽略不计，所以小鸟是安全的。12、比较均匀带电球面和非均匀带电球面内的电场和电势答：均匀带电球面内部电场为零，内部为等势区，球面内各点处及球表面的电势均等于。非均匀带电球面内部各点电场E与球面上的电量分布有关，各点的E不一定相等，各点的电势也不一定相等，而球心处的电势仍等于。 13、如图所示，一无限长平行直导线载有电流I，一矩形线圈位于导线平面内沿垂直于载流导线方向以恒定速率运动，线圈中有无感应电流？说明原因。若有电流，说明方向。当线圈为导体时中有感生电流，线圈内的磁通量有变化，有感应电动势，所以有感生电流。否则线圈中只有感生电动势，无感生电流。若有感生电流，方向沿线圈顺时针方向。