学年第二学期大学物理A.ppt

2004级20042005学年第二学期大学物理(上)期终考试题 (A卷)及参考 答案 一 选择题选择题 (共21分) 1. (本题题3分) 一个质质点在做匀速率圆圆周运动时动时 (A) 切向加速度改变变，法向加速度也改变变. (B) 切向加速度不变变，法向加速度改变变. (C) 切向加速度不变变，法向加速度也不变变. (D) 切向加速度改变，法向加速度不变. B 2. (本题题3分) 如图所示，质量为m的物体用细绳水平拉住，静止在倾角 为的固定的光滑斜面上，则斜面给物体的支持力为 (A) (B) (C) (D) C 3.(本题题3分) 如图图所示，木块块m沿固定的光滑斜面下滑，当下降h高度 时时，重力作功的瞬时时功率是: (A)mg(2gh)1/2 . (B) mgcos (2gh)1/2. (C) . (D) mgsin (2gh)1/2 D 4.(本题题3分) 电电荷面密度分别为别为 +和-的两块块“无限大”均匀带电带电 的平行 平板，如图图放置，则则其周围围空间间各点电场电场 强度E随位置坐标标x 变变化的关系曲线为线为 :(设场设场 强方向向右为正、向左为负) A 5.(本题题3分) 半径为为R的均匀带电带电 球面，总电总电 荷为为Q。设设无穷远处电势穷远处电势 为为零，则该带电则该带电 体所产产生的电场电场 的电势电势 U，随离球心的距离r 变变化 的分布曲线为 A 6.(本题题3分) 在一不带电带电 荷的导导体球壳的球心处处放一点电电荷，并测测量球壳 内外的场场强分布。如果将此点电电荷从球心移到球壳内其它位置， 重新测测量球壳内外的场场强分布，则则将发现发现 : (A)球壳内、外场强分布均无变化. (B)球壳内场场强分布改变变，球壳外不变变. (C)球壳外场场强分布改变变，球壳内不变变. (D)球壳内、外场强分布均改变. B 7.(本题题 3分) 如图图所示，两列波长为长为 的相干波在P点相遇。波在S1点振 动动的初相是 ， S1到P点的距离是r1；波在S2点的初相是 ， S2到P点的距离是r2 ，以k代表零或正、负整数，则P点是干 涉极大的条件为: (A) r2-r1=k. (B) - =2k (C) - +2(r2-r1)/ =2k (D) - +2(r1-r2)/ =2k D 二 填空题 (共26分) 8.(本题题 5分) 两辆车辆车 A和B，在笔直的公路上同向行驶驶，它们们从同一起 始线线上同时时出发发，并且由出发发点开始计时计时 ，行驶驶的距离x与 行驶时间驶时间 t的函数关系式:xA=4t+t2，xB=2t2+2t3 (SI)， (1)它们刚们刚 离开出发发点时时，行驶驶在前面的一辆车辆车 是 ; (2)出发发后，两辆车辆车 行驶驶距离相同的时时刻是 ; (3)出发后，B车相对A车速度为零的时刻是 。 A t=1.19s t=0.67s 9.(本题题 3分) 下列物理量:质质量、动动量、冲量、动动能、势势能、功中与参 考系的选选取有关的物理量是 .(不考虑相对 论效应) 动量、动能、功 10. (本题题 5分) 质质量m的小球，以水平速度v0与光滑桌面上质质量为为M的静 止斜劈作完全弹弹性碰撞后竖竖直弹弹起，则则碰后斜劈的运动动速度 值 v= ;小球上升的高度 h= 。 解：碰后小球的速度由机械能守恒决定： 11. (本题3分) 分子质质量为为m、温度为为T的气体，其分子数密度按高度h分 布的规规律是 。(已知h=0时，分子数密度为n0) 12. (本题题3分) 一半径为为R的均匀带电带电 球面，其电荷面密度为。该球面内、 外的场强分布为为( 表示从球心引出的矢径): = (rR) 0 13.(本题题4分) 在静电场电场 中，一质质子(带电带电 荷e=1.610-19C)沿四分之一 的圆圆弧轨轨道从A点移到B点(如图图)，电场电场 力作功8.010-15J。 则则当质质子沿四分之三的圆圆弧轨轨道从B点回到A点时时，电场电场 力作功A= 。设设A点电势为电势为 零，则则B 点电电势U= 。 -8.010-15J -5104V 说明：静电场力的功 14.(本题题 3分) 图图示为为某静电场电场 的等势势面图图，在图中画 出该 电场的电场线. 三 计算题 (共40分) 15.(本题题10分) 质质量m=1.1kg的匀质圆盘质圆盘 ，可以绕绕通过过其中心且垂直盘盘 面 的水平光滑固定轴转动轴转动 ，对轴对轴 的转动惯转动惯 量J= mr2，(r为盘为盘 的 半径)，圆盘边缘绕圆盘边缘绕 有绳绳子，绳绳子下端挂一质质量m1=1.0kg 的 物体，如图图所示。起初在圆盘圆盘 上加一恒力矩使物体以速率 v0=0.6m/s匀速上升，如撤去所加力矩，问经历多少时间圆盘 开始作反方向转动？ 解：撤去外加力矩后受力分析如图所示 m1g-T=m1a Tr=J a=r a=m1gr/(m1r+J/r) 代入 v0-at=0 t=v0/a=0.095s 16.(本题题10分) 比热热容比 =1.40的理想气体进进行如图图 所示的循环环。己知状态态A的温度为为300K.求: (1)状态态B、 C的温度; (2)每一过过程中气体所吸收的净热热量. (普适气体常量R=8.31Jmol-1K-1) 解：由图知 pA=400Pa，pB=pC=100Pa, VA=VC=2m3， VB=6m3 。 (1) CA为等体过程，据方程pA/TA=pC/TC 得 TC=TApC/pA=75K BC为等压过程，据方程VB/TB=VC/TC 得 TB=TCVB/VC=225K (2) 根据理想气体状态方程求出气体物质 的量(即摩尔数) 为 =pAVA/RTA=0.321 mol 由 =1.4知该气体为双原子分子气体，CV= R, CP= R BC为等压过程吸热，Q2= R(TC-TB)=1400J CA为等体过程吸热， Q3= R(TA-TC)=1500J 循环过程 E0， 整个循环过程净吸热 QW (pA-pC)(VB-VC)=600J A B过程净吸热 ：Q1=Q-Q2-Q3=500J 17. (本题题10分) 一电电容器由两个很长长的同轴轴薄圆圆筒组组成，内、 外圆圆筒半径分别为别为 R1=2cm，R2=5cm，其间间充满满相 对对介电电常量为为 的各向同性、均匀电电介质质。电电容 器接在电压U=32V的电电源上，(如图图所示)，试试求距 离轴线轴线 R=3.5cm处处的A点的电场电场 强度和A点与外筒 间的电势差。 解：设内外圆筒沿轴向单位长度上分别带有电荷+和-，根 据高斯定理可求得两圆筒间任一点的电场强度为 E 则两圆筒的电势差为 U 解得 于是可求得A点的电场强度为 方向沿径向向外。 ， A点与外筒间的电势差： 18.(本题题10分) 一列平面简谐简谐 波在媒质质中以波速u=5m/s 沿x轴轴正向传传播，原点O处质处质 元的振动动曲线线 如图图所示. (1)求解并画出x=25m处质处质 元的振动动曲线线. (2)求解并画出t=3s的波形曲线. 解：(1)原点O处质元的振动方程为： ，(SI) 波的表达式为： ，(SI) x=25m处质元的振动方程为： ，(SI) 振动曲线见图(a)。 波形曲线见图(b)。 (2) t=3s时波形曲线方程 ，(SI) 四 理论推导与证明题 (共8分) 19.(本题题8分) 在竖竖直面内半径为为R的一段光滑圆圆弧形轨轨道上 ，放一小物体，使其静止于轨轨道的最低处处。然后 轻轻碰一下此物体，使其沿圆圆弧形轨轨道来 回作小幅 度运动动。试证试证 : (1)此物体作简谐简谐 振动动; (2)此简谐振动的周期 T=2 。 证: (1)当小物体偏离圆弧形轨道最低点 角时，其受力如图 所示。切向分力 Ft=-mgsin 因为 角很小，所以sin 将式和简谐振动微分方程比较可知，物体作简谐振动。 (2) 由知 周期 牛顿第二定律给出： Ft=mat 即 五 回答问题(共5分) 20.(本题题5分) 两个大小与质质量相同的小球，一个是弹弹性球，另一个是 非弹弹性球。它们