北大博雅试题及答案
01、空间直角坐标系中,六个完全相同、均匀带电的正方形绝缘平板构成一个正方体,其中心O位于坐标原点,各棱方向与坐标轴平等,记与z轴平行的棱的中点为A,正方体与x轴的交点为B,则A、B、C三点的电场强度 D
A、全部为0
B、全部不为0
C、有两个满足至少在两个方向上的分量不为0
D、有一个满足恰好在两个方向上的分量不为0
解:答案:D
根据对称性,O点的电场为零。A点的电场Z分量为零,但X、Y分量不等于零。B点的电场只有X分量。
02、如图,用轻绳悬挂一带电小球A,绳长为L,小球质量为m,现将一无穷远处的相同小球B移到图示位置,原小球偏转角度为θ,求移动小球过程中外力做的功
解:答案:
如图位置处于平衡
电势能的增量
重力势能的增量
则,外力做功
03、如图,有一等腰三棱镜,底角为θ,从侧面沿平行于底边的方向射入一光束,其折射后在底面发生全反射并从另一个侧面射出。已知三棱镜的材料的折射率为
解:第一次折射。入射角
折射定律
解得
光线在底面发生全反射的临界角C与折射率n的关系
解得
发生全反射的条件是
04、长度分别为L1和L2的两根不可伸长的细绳悬挂着质量分别为m1和m2的两个小球,处于静止状态,如图所示,中间小球突然受到一水平方向的冲击力,瞬间获得水平向右的速度v,求此时两绳中的拉力。
解:m1相对于悬点O做圆周运动,根据牛顿定律,有
m2相对于m1做圆周运动,此时m1的向心力加速度为
由上二式可得
05、一平行板电容器,面积为S,板间距为d,与电动势为U的恒定电源串联,现将一厚度为d,面积为S、相对介电常数为ε的电介质插入极板之间,求该过程中外力做的功。
解:插入电介质前电容器的电容为
这个过程中外力做的功是
06、如图,真空中有四块完全相同且彼此相近的大金属板A、B、C、D平行放置,表面涂黑(可看成黑体),最外侧两块板的热力学温度各维持T1和T4,且T1>T4。当达到热稳定时,求B板的温度。
解:温度为T2的B板左、右侧的单位时间内单位面积上净获得的辐射热量分别为
达到热稳定时,有
由上得
温度T3的C板左、右侧的单位时间内单位面积上净获得的辐射热量分别为
达到热稳定时,有
由上得
由上可得
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