2020级大学物理试卷-上试题及答案解析

1、 PAGE 8一、选择题（每题2分，共20分）1、一质点在XOY平面内运动，已知质点位矢的表示式为 （其中a，b为常量），则该质点作 （ B ）（A）匀速直线运动； （B）变速直线运动；（C）抛物线运动； （D）一般曲线运动。2、一力学系统有两个质点组成，它们之间只有引力作用。若两质点所受外力的矢量和为零，则系统 （ C ）（A）动量、机械能以及对一轴的角动量守恒；（B）动量、机械能守恒，但角动量是否守恒不能判定；（C）动量守恒，但机械能和角动量是否守恒不能判定；（D）动量和角动量守恒，但机械能是否守恒不能判定。3、关于刚体对轴的转动惯量，下列说法中正确的是 （ D ）（A）只取决于刚体的质量

2、，与质量的空间分布和轴的位置无关；（B）取决于刚体的质量和质量的空间分布，与轴的位置无关；（C）只取决于转轴的位置，与刚体的质量和质量的空间分布无关；（D）取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置。4、质点作周期为T，振幅为A的简谐振动，质点由平衡位置运动到离平衡位置 处所需最短时间为： （ D ）（A）； （B）； （C）； （D）5、一平面简谐波沿x轴负方向传播，其振幅，频率，波速。若时，坐标原点处的质点达到负的最大位移，则此波的波动方程为（ A ）（A）；（B）；（C）； （D）。6、一瓶氦气和一瓶氮气质量密度相同，分子平均平动动能相等，而且它们都处于平衡状态，则它们 （ C ）（A）

3、温度相同，压强相等； （B）温度和压强都不相同；（C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强；（D）温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强。； ； 7、热力学第二定律表明 姜163 （ A ）（A）不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响；（B）在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外做功；（C）摩擦生热的过程是可逆的；（D）热量不可能从低温物体传到高温物体。8、下列几个说法中正确的是 （ C ）（A）电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向；（B）在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同；（C）场强方向可由定出，其中q为试验电荷的电量，q可

4、正、可负，为试验电荷所受的电场力；（D）以上说法都不正确。9、关于静电场中某点电势值的正负，下列说法中正确的是 （ C ）（A）电势值的正负取决于置于该点的试验电荷的正负；（B）电势值的正负取决于电场力对试验电荷做功的正负；（C）电势值的正负取决于电势零点的选取；（D）电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负。10、半径为R的均匀带电球面，总电量为Q，设无穷远处的电势为零，则球内距球心r处的P点的电场强度和电势分别为 姜234 （ B ）（A），； （B），；（C），； （D），二、填空题（每空2分，共30分）1、质点按规律运动，则质点速度为时的位置矢量 （1） ；质点任意时刻的切向加速度 （2

5、） 。 （1）；（2）解：；2、一力作用在质量为1.0kg的质点上，使之沿x轴运动。已知在此力作用下，质点的运动函数为。则在04s时间间隔内，力F的冲量大小 （3） Ns；力F对质点所做的功 （4） J。 （3）32 Ns；（4）608J； R解：；3、如图1所示，均质圆盘水平放置，可绕通过盘心的铅直轴自由转动，圆盘对该轴的转动惯量为，当其转动角速度为时，有一质量为m的质点沿铅直方向落到圆盘上，并粘在距转轴R/2处，它们共同转动的角速度为 （5） 。 （5）； 4、已知波源在坐标原点（）的平面简谐波波动方程为，其中A、B、C为正常数，则此波的波速为 （6） ；周期为 （7） ；波长为 （8）

6、。，所以（6）； （7）； （8） 5、如图2，曲线I表示的氧气分子的Maxwell速率分布，则图示中（9） ，设曲线也表示氧气分子某一温度下的Maxwell速率分布，且，则曲线对应的理想气体温标（10）。（普适气体恒量）。（9），（10）；6、一摩尔自由度为i的理想气体的定压摩尔热容量为 （11） ，其经历的某过程的状态方程的微分形式为，则此过程应为 （12） 过程。（11）； （12）等温过程；7、在电场强度的均匀电场中，有一半径为R，长为l的圆柱面，其轴线与的方向垂直，在通过轴线并垂直的方向将此柱面切去一半，如图3所示，则穿过剩下的半圆柱面的电通量为 （13） 。（13） 8、一个原来不

7、带电的导体球外有一带电量为q的点电荷，如图4所示，已知该点电荷到球心O的矢径为，则静电平衡时，该导体球的电势 （14） ；导体球上的感应电荷产生的电场在球心处的电势 （15） 。（14）；（15） 计算题（50分）三、（10分）如图5所示，光滑的水平桌面上，放一长为L，质量为M的匀质细杆，细杆可绕中心固定的光滑竖直轴转动。细杆开始静止，现有一质量为m，速度为的小球垂直撞击细杆的一端，设冲击是完全弹性碰撞。求：（1）撞击后小球的速度大小；（2）撞击后杆的角速度大小；（3）撞击后杆的转动动能。解：（1）取小球和细杆为系统，外力对转轴O的合外力矩为零，因而系统的角动量守恒：系统机械能守恒： （2）撞

8、击后杆的角速度大小： （3）撞击后杆的转动动能：四、（6分）一个3.0kg的质点按下面方程最简谐振动，式中x、t的单位分别为m和s。试问：（1）x为什么值时，势能为总机械能的一半？（2）质点从平衡位置到这一位置所需要的最短时间为多少？解：（1）势能为总机械能的一半的条件是：即当时，势能等于总机械能的一半。（2）先求从平衡位置到处需用的最小时间，这要求，设在平衡位置的时刻为，则 ， ，所以 （1）设到达位置的时刻为，这时振子继续沿的方向运动，于是有， ，所以 （2）（2）（1）得： 所以，由平衡位置到达处所需最小时间为 经过类似的计算可知，从平衡位置沿x轴负向到达处所需最小时间也是。五、（8分）

9、如图6所示，一平面简谐波以速度沿直线传播，波线上点 A 的简谐振动方程，（式中y、t单位分别为m，s）。求：（1）以A为坐标原点，写出波动方程；（2）以B为坐标原点，写出波动方程；（3）求传播方向上点C、D的简谐振动方程；（4）分别求出BC，CD两点间的相位差。解：（1）以A为坐标原点，写出波动方程：，（2）以B为坐标原点，写出波动方程： ， ， （3）传播方向上点C、D的振动方程，点C 的相位比点A 超前，点D的相位落后于点A，（4）分别求出BC，CD两点间的相位差： 六、（12分）如图7所示为1mol单原子理想气体的循环过程（TV图），其中ab是等压过程。试求：（1）ab，bc，ca过程中的热量变化；（2）经一循环后的总功；（3）循环效率。解：单原子分子：，由于ab是等压过程，所以有：（1）在ab等压过程中的热量变化为： （放热）在bc等体过程中的热量变化为： （吸热）在ca等温过程中的热量变化为： （吸热）（2）经一循环后的总功为：（3）循环效率： 七、（14分）一薄金属球壳，半径为b，带电量为Q。求：（1）电容C；（2）球外距球心r处的电场能量密度；（3）电场的总能量；（4）把dq从无穷远移到球面上时所作的功；（5）若内有半径为a（a b）的同心金属球，两球面之间的电位差为V，内球a带电q，问内球面a