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2018年东北大学理学院816普通物理考研仿真模拟五套题

  摘要

一、简答题

1. 怎样理解导体壳外电荷对壳内的影响?

【答案】封闭导体壳不论接地与否,其内部的电场均不受壳外电荷的影响。因为壳外电荷在壳内激发电场,与壳外表面的感应电荷在壳内激发的场的合电场强度为零,故壳内电场不受壳外电荷影响。

2. 由多个物体组成的一个系统,在相同时间内,作用力所做的功与反作用力所做的功是否一定相等,二者的代数和是否一定等于零?

【答案】作用力与反作用力其位移不一定相等,所以作用力与反作用力的功的大小不一定相等,二者的代数和也不一定为零。

3. 怎样理解电势能与电场能?

【答案】电势能是带电体之间或带电体与电场之间的相互作用能,随电势能零点的选取而改变,其正负取决于相互作用性质。由于电势能在所求点A 处的值等于将电荷从无限远(电势能零点处)移至A 处外力反抗电场力做的功,外力做功的正负与电势能正负一致。也可由相互作用判断,如是排斥作用,则是正值,如是吸引作用,则是负值。电场能是电场物质所包含的固有能量,与势能零点的选取无关。电势能是电场能的一部分,也表示电场能随位置改变的变化。在某些情况,如电容器中,由于电场只存在于电容器内部中。容器储能

它既是电场能,又是电势能。

4. 有人说:“质心是质量集中之处,因此在质心处必定要有质量。”这话对吗?

【答案】这话不对. 质心是表征物体系统质量分布的一个几何点。质心的位置在平均意义上表示质量分布的中心,质心所在处不一定有质量分布。例如:质量均勾分布的细圆环,其质心在环心,但质量却均匀分布于细圆环上。

5. 什么是坡印廷矢量?它和电场和磁场有什么关系?

【答案】

坡印廷矢量就是电磁波的能流密度。它和电场和磁场的关系为

二、计算题

6.

已知单缝宽度

第1级明纹距屏中心的距离。

透镜焦距用波长的单色平行光垂直照射,

求:(1)第1级明纹距屏中心的距离;(2)若用每厘米有1000条刻线的光栅代替这个单缝,则

【答案】(1)在本题中,

由于由单缝衍射的明纹条件

波长

第1级明纹的衍射角为

则距中心的距离为

(2)由光栅方程

而波长

第1级的衍射角为

则距中心的距离为

7. 如图(a ), 升降机中水平桌上有一质量为m 的物体A , 它被细线所系,细线跨过滑轮与质量也为 m 的物体B 相连。当升降机以加速度a=g/2上升时,机内的人和地面上的人将观察到A , B两物体的加速度分别是多少?(略去各种摩擦,线轻且不可伸长。)

故认为

【答案】机内的人以升降机为参考系,物体A 和物体B 受力分别如图(b )所示,其运动方程为

绳轻且不可伸长,则有

已知升降机上升的加速度a=g/2, 联立①②③方程,可得机内的人观察到A ,B 两物体的加速度为

地面上的人以地面为参考系,在该参考系中,A 和B 两物体的运动方程为

且有

联立④⑤⑥方程,可得地面上的人观察到的B 物体的加速度为

物体A

的加速度的水平分量

到的物体A 的加速度的大小为

加速度的方向与水平面的夹角为

8. 具有

型晶格的某一晶体,

其密度为

而分子量为74.56, 试求晶胞的边长。

型晶胞含阴阳离子各4个。所以每摩尔

竖直分量

结合图(c ), 地面上的人观察

【答案】每摩尔该晶体的体积为

每摩尔该晶体含阴阳离子各该晶体应占据晶胞

则每个晶胞的体积V

应为故边长为

而每个

9. 卫星飞行在极稀薄的大气中,这时大气分子的平均自由程比卫星的大小要大得多。试求气体作用在与卫星运动方向垂直的单位面积上的阻力。设大气的分子数密度为n ,分子质量为m ,卫星的飞行速率为v 。

【答案】因为卫星飞行的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间,

即大约为因此,卫星运动过程中与一个大气 分子碰撞而交换的动量为

在At 时间内,可以与卫星碰撞的分子数为

N=

大气分子数密度×在

时间内卫星运动经过的体积其中

为卫星横截面面积。那么,

于是,卫星所受的阻力为

所以,气体作用在与卫星运动方向垂直的单位面积上的阻力为

大于大气分子运动的速度,所以卫星的运动可近似为在“静止”的大气分子形成的介质中的运动。

时间内大气分子与卫星之间交换的总动量为