2015年江西省大学物理实验创新竞赛初赛试题及答案.doc

2015年江西省大学物理实验创新竞赛初赛试题一、填空题（共15题，每题2分）1、质点的质量为m，置于光滑球面的顶点A处(球面固定不动)，如图所示。当它由静止开始下滑到球面上B点时，它的加速度的大小为_。用表示。1、答。 2、储有某种刚性双原子分子理想气体的容器以速度v100 m/s运动，假设该容器突然停止，气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能，此时容器中气体的温度上升 6.74，由此可知容器中气体的摩尔质量Mmol_. (普适气体常量R8.31 Jmol-1K-1) 2、答2810-3 kg / mol 3、假设地球半径缩小为原值的1/10，但质量保持不变，则地面上原来周期为1秒的小角度单摆现在的周期为T = _3、答0.316s4、一质量为m的质点沿着一条空间曲线运动，该曲线在直角坐标系下的运动方程为，其中a、b、w皆为常数，则此该质点对原点的角动量_ _。4、答 5、介子时不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是，如果它相对实验室以(为真空中光速)的速度运动，那么实验室参照系中测得介子的寿命是 s。5、答sAS1S26、如图所示，假设有两个同相的相干点光源S1和S2，发出波长为的光，A是它们连线的中垂线上的一点，若在S1和A之间插入厚度为、折射率为的薄玻璃片，则两光源发出的光在A点的相位差 。若已知，A点恰为第4级明纹中心，则 。6、答；7、在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为 的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长 ，则薄膜的厚度是_。7、答8、如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，并且n1n2n3，l为入射光在折射率为n1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为_ _。8、答 9、把一个静止质量为m0的粒子，由静止加速到0.6c (c为真空中光速）需作的功等于_。9、答0.25 m0c2。 10、钨的红限波长是230 nm (1 nm = 10-9 m)，用波长为180 nm的紫外光照射时，从表面逸出的电子的最大动能为_eV。 (普朗克常量h =6.6310-34 Js，基本电荷e =1.6010-19 C)10、答1.511、有两瓶气体，一瓶是氦，另一瓶是氢(均视为刚性分子理想气体)，若它们的压强、体积、温度均相同，则氢气的内能是氦气的 倍。11、答5312、面积为S ，带电量为Q 的平行平板。忽略边缘效应，问：将两板从相距d1 拉到 d2 ，外力需要作功A= _。 12、答13、在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距120cm，设夜间人眼瞳孔直径为5.0mm，入射光波波长为500nm，则人的眼睛恰能分辨这两盏灯时，离汽车距离为_。 13、答8.94103m 14、某一宇宙射线中的介子的动能，其中是介子的静止质量在实验室中观察到它的寿命是它的固有寿命的 倍14、答15、如图所示，在不带电的金属球A内有两个球形空腔两空腔球心与相距，在两空腔中心放点电荷和，在A外沿连线方向放点电荷，到的距离为达到静电平衡后，A给的作用力是 15、答 二、计算题(70分，每题10分)ABCDld1、（10分）如图,一矩形匀质薄板ABCD，长为l、宽为d、质量为m。板可绕竖直轴AB 转动，阻力与薄板表面垂直并与面积及速度的平方成正比，比例系数为k。设初角速度w0，问经过多少时间后，薄板的角速度减为初角速度的一半？1、解：如图取长度为dx的窄条，xdxABCDld它受阻力，阻力矩 （2分）板在转动中受的总阻力矩为 （2分）板对转轴的转动惯量为 （2分）由转动定律： （2分）解得： （2分） 2、（10分）有一带电球壳，内、外半径分别为a和b，电荷体密度r = A / r（式中A为一常数），在球心处有一点电荷Q，证明当A = Q / ( 2pa2 )时，球壳区域内的场强的大小与r无关 2、解：用高斯定理求球壳内场强： r Qa b r （2分）而 （3分） （3分）要使的大小与r无关，则应有 ， 即 （2分）3、（10分）两平行长直导线相距D=40cm,，毎根导线载有电流I1=I2=20A，电流流向如图所示，求：（1） 两导线所在平面内与该两导线等距的一点A处的磁感应强度；（2）如果R1=R3=10cm,L=25cm,求通过图中斜线所示面积的磁通量。3、解：(1) ( 5分)(2) ( 5分)4、（10分）两波在一很长的弦线上传播，其波动表达式分别为 求：(1)两波的频率、波长、波速；(2)两波叠加后的节点位置；(3)叠加后振幅最大的那些点的位置.4、解：(1)与波动的标准表达式对比可得 ， ( 2分)波速 ( 1分)(2)节点位置 即( 4分)(3)波腹位置即( 3分)5、（10分）两相互平行无限长的直导线载有大小相等方向相反的电流，长度为b的金属杆CD与两导线共面且垂直，相对位置如图。CD杆以速度平行直线电流运动，求CD杆中的感应电动势，并判断C、D两端哪端电势较高？ 5、解：建立坐标(如图)则： ， ( 3分) ， 方向 ( 2分) ( 2分)感应电动势方向为CD，D端电势较高。 ( 3分)6、（10分）如图所示，原点是波源，振动方向垂直于纸面，波长是。AB为波的反射面，反射时无半波损失。O点位于A点的正上方，距离为h。Ox轴平行于AB。求Ox轴上干涉加强点的坐标（限x0）。6、解：先在x轴上任选一点，则波程分别为， （1分）由干涉加强公式，得到波程差： （4分）解得： （4分）因为，所以k为小于的正整数。（1分） 7、（10分）一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜上，油膜覆盖在玻璃板上油的折射率为1.30，玻璃的折射率为1.50，若单色光的波长可由光源连续可调，可观察到500 nm与700 nm这两个波长的单色光在反射中消失试求油膜层的厚度建议：（13.13）式2分，（13.14）、（13.15）式各1分，（13.16）式与k1和k2值各1分，结果2分。二、附加题（以下两题中任选一题，解答两题者，取两者中的低分计入总分）8、（10分）泊松比的理想气体进行如图所示的循环，已知状态A的温度为400K，求(1)状态B、C的温度；(2)各过程气体所吸收的热量。8、解：(1)由，可得： （2分）由理想气体状态方程：，有，由，可得：，以及；（3分）(2)：等压压缩过程，为放热过程；（1分） ：等体升压过程，为吸热过程；（1分） ：根据热力学第一定律：， （2分） ，为吸热过程。（1分）8、（10分）波长600nm的单色光垂直入射到一光栅上，第二级明条纹出现在处，第四级明纹缺级，求：(1) 光栅上相邻两缝（a+b）有多大？(2) 光栅上狭缝可能的最小宽度a有多大？(3) 按上述选定的a,b值,试问在光屏上可能观察到的全部明条纹的级数。8、解：(1) 根据光栅方程(a+b)sin=k, 以及第二级明条纹衍射角满足sin2=0.20,可得光栅常数为a+b=k/sin=610-6m ( 3分) (2) 根据缺级条件(a+b)sin=k和