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一质点沿 x 轴做直线运动,加速度 a = 3t²(SI 单位),t = 0 时质点位于 x₀ = 1 m,初速度 v₀ = -1 m/s。求:(1)质点的速度 v(t) 与运动方程 x(t);(2)t = 0 到 t = 2 s 内质点的位移与路程。
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真空中两个同心均匀带电薄球壳,半径分别为 R₁=0.10 m 和 R₂=0.20 m,带电量分别为 q₁=2.0×10⁻⁸ C(内壳)和 q₂=−1.0×10⁻⁸ C(外壳)。静电力常量 k=9.0×10⁹ N·m²/C²,真空介电常数 ε₀=8.85×10⁻¹² C²/(N·m²)。(1)由对称性说明可用球面作高斯面求场强,并求 r=0.05 m、r=0.15 m、r=0.30 m 三处的电场强度大小与方向;(2)求通过半径 r=0.30 m 的球面的电通量。
一无限长均匀带电直圆柱体,半径 R=2.0 cm,电荷体密度 ρ=1.77×10⁻⁸ C/m³,真空介电常数 ε₀=8.85×10⁻¹² C²/(N·m²)。由电荷分布的轴对称性,用高斯定理求:(1) 圆柱内部距轴线 r₁=1.0 cm 处的电场强度大小;(2) 圆柱外部距轴线 r₂=5.0 cm 处的电场强度大小;(3) 通过与圆柱同轴、半径 r₂=5.0 cm、长 L=1.0 m 的闭合圆柱面(含两底面)的电通量。
一密闭容器容积为 4.98×10⁻³ m³,内装质量为 8 g 的氦气(He 摩尔质量 4 g/mol,视为理想气体),处于温度 300 K 的平衡态。取 R=8.31 J/(mol·K)。(1)求容器内气体的压强;(2)若将容器体积等温压缩至一半,求此时压强;(3)有人依据容器中某一氦分子在某时刻的速率计算出该分子的温度为 100 K,这种说法是否正确?简述理由。
两相干波源 S₁、S₂ 振动方向相同、初相位相同,波长 λ=2 m,均在同一均匀介质中向四周传播。空间中一点 P 到 S₁ 的距离 r₁=5 m;S₂ 发出的波先垂直入射到一刚性固定壁上发生反射(反射时存在半波损失,产生 π 的相位突变),再沿直线传到 P 点,从 S₂ 经反射到 P 的总路程 r₂=8 m。求两列波在 P 点叠加时的相位差,并判断 P 点振动是加强还是减弱。
两列相干波源 S₁、S₂ 振动方向相同,但初相位相反,即 φ₂₀−φ₁₀=π。两波在介质中波长均为 λ=2 m,传播速度相同。P 点到 S₁ 的距离 r₁=4 m,到 S₂ 的距离 r₂=9 m。求两列波在 P 点引起的振动的相位差(以 S₁ 的相位为参考),并判断 P 点是干涉加强点还是减弱点。
一轻绳跨过质量均匀分布的定滑轮,滑轮半径 R=0.25 m,对转轴的转动惯量 J=0.1 kg·m²,绳与轮缘无相对滑动且绳不可伸长。绳两端分别悬挂质量 m₁=3 kg 和 m₂=1 kg 的物体(m₁>m₂),释放后 m₁ 下落、m₂ 上升。取重力加速度 g=9.8 m/s²,滑轮轴处摩擦不计。求:(1) 物体的加速度大小 a;(2) 滑轮两侧绳中张力 T₁ 和 T₂。
质量 m₁=1 kg 的物块放在光滑水平桌面上,用轻绳绕过固定于桌边的定滑轮与悬挂的质量 m₂=2 kg 的物块相连。滑轮可视为质量 M=4 kg、半径 R=0.1 m 的匀质圆盘,对轴的转动惯量 J=MR²/2,绳与轮缘无相对滑动且不打滑,轴光滑,g 取 9.8 m/s²。求:(1) 物块的加速度大小 a;(2) 桌面一侧与悬挂一侧绳中的张力 T₁ 和 T₂。
质量分别为 m₁=1 kg 和 m₂=1 kg 的两物块用不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,m₁ 置于光滑水平桌面上,m₂ 悬挂于桌边。初始时系统静止,m₂ 距地面高度 h=0.4 m,绳与滑轮质量及摩擦均不计。取重力加速度 g=10 m/s²。(1)以两物块和轻绳组成的系统为对象,说明张力(非保守内力)对系统做的总功,并判断该系统从释放到 m₂ 落地前机械能是否守恒,简述理由;(2)求 m₂ 落地瞬间两物块速率的大小。
一质量 M=50 kg 的平板小车静置于光滑水平冰面上,车上站着质量 m=50 kg 的人,人与车以共同速度 v₀=4 m/s 沿直线匀速滑行。忽略一切摩擦与空气阻力,人与车组成的系统在滑行方向上动量守恒。(1) 若人沿运动反方向跳离小车,跳离瞬间人相对车的速度大小为 u=2 m/s,求此时小车的速度大小;(2) 若人改为沿运动方向以相对车 u′=3 m/s 的速度向前跳离,求跳离瞬间小车的速度大小(须先说明系统动量守恒的依据)。
质量为 3 kg 的物块静止在光滑水平面上,从 t=0 时刻起受沿运动方向的水平变力 F=12−3t(SI 单位)作用。求 t=3 s 时物块的速度大小。
光滑水平冰面上,质量为 3 kg 的滑块 A 以 8 m/s 的速度沿直线追上前方静止的、质量为 5 kg 的滑块 B,二者发生一维正碰。(1)若为完全弹性碰撞,求碰后 A、B 的速度;(2)若为完全非弹性碰撞(碰后粘在一起运动),求共同速度及该过程中系统损失的动能,并说明损失的动能去了哪里。
质量为 0.2 kg 的小球以 8 m/s 的速度水平向右运动,被球拍击打后以 12 m/s 的速度水平向左反弹。球与球拍的接触时间为 0.05 s。取水平向右为正方向。求:(1) 击打过程中球拍对球的冲量;(2) 球拍对球的平均作用力。
一质点沿 x 轴作直线运动,加速度 a = 2t - 4(SI 单位),t = 0 时质点位于 x₀ = 0 m,初速度 v₀ = 0。求:(1) 质点的速度随时间变化关系 v(t) 和运动方程 x(t);(2) 质点在 0 到 6 s 内的位移;(3) 质点在 0 到 6 s 内经过的路程。
甲、乙两只小灯泡串联后接通电源。闭合开关后,通过甲灯的电流为0.2 A,甲灯两端的电压为2.5 V,电源电压为6 V。求:(1)通过乙灯的电流;(2)乙灯两端的电压。
某布朗微粒悬浮于温度 T=280 K 的液体中,实验测得其扩散系数 D=2×10⁻¹¹ m²/s。已知玻尔兹曼常量 k=1.38×10⁻²³ J/K。(1)由爱因斯坦关系求微粒所受斯托克斯阻力系数 γ;(2)求该微粒在 t=8 s 内沿 x 方向的均方位移 ⟨x²⟩。
某原子处于 LS 耦合下的原子态 ¹D₂。已知朗德因子公式为 g = 1 + [J(J+1)+S(S+1)−L(L+1)]/(2J(J+1)),玻尔磁子记为 μB。求该原子态的朗德因子 g 以及原子总磁矩的大小 μ = g√(J(J+1))μB。
某观测资料将宇宙中的天体系统按层次记录:一个星系团包含 6 个星系,每个星系含有约 10¹¹ 颗恒星。若只按这一记录估算,该星系团中约有多少颗恒星?
某原子的原子核内有11个质子,原子的相对原子质量近似取其质量数23。该原子核内有多少个中子?
某纳米材料颗粒的直径为 24 nm。已知 1 nm=10⁻⁹ m,这个颗粒的直径用米表示是多少?