2023年秋季大学物理期末复习题-第一部分

2023年秋季大学物理复习题单项选择题：1、运动质点在某瞬时位于矢径的端点处，其速度的大小为(D)。A．B.C.D.2、一质点在平面上运动，已知质点的运动方程为，则该质点所作运动为(B)A.匀速直线运动B.匀变速直线运动C.抛体运动D.一般的曲线运动3、当飞轮作加速转动时，对于飞轮上到轮心距离不等的两点的切向加速度和法向加速度有[D](A)相同，相同(B)相同，不同(C)不同，相同(D)不同，不同4、两个质量分布均匀的圆盘A和B的密度分别为和()，且两圆盘的总质量和厚度均相同。设两圆盘对通过盘心且垂直于盘面的轴的转动惯量分别为JA和JB,则有[B](A)JA＞JB(B)JA＜JB(C)JA＝JB(D)不能确定JA、JB哪个大5、有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上，下列说法不正确的是[C](A)这两个力都平行于轴作用时，它们对轴的合力矩一定是零(B)这两个力都垂直于轴作用时，它们对轴的合力矩可能是零(C)当这两个力对轴的合力矩为零时，它们的合力也一定是零(D)只有这两个力在转动平面内的分力对转轴产生的力矩，才能改变刚体绕转轴转动的运动状态6、下面说法中正确的是[A](A)物体的动量不变,动能也不变(B)物体的动量不变,角动量也不变(C)物体的动量变化,角动量也一定变化(D)物体的动能变化,动量却不一定变化7、一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则下列几种情况正确的是（A）温度相同、压强相同；（B）温度、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。答案：（C）8、温度相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能为，平均平动动能为，下列说法正确的是（A）和都相等；（B）相等，而不相等；（C）相等，而不相等；（D）和都不相等。答案：（C）9、关于点电荷的电场有下列说法，其中正确的是[Ｄ](A)公式中的也是试探电荷；(B)由知r0时;(C)对正点电荷由知，r越小电场越强，对负点电荷由知，r越小电场越弱；(D)利用点电荷的场强公式与叠加原理，原则上可求各种带电体的场强。10、一个点电荷放在球形高斯面的中心,如图所示．下列哪种情况通过该高斯面的电通量有变化?[B]图5-1-23(A)将另一点电荷放在高斯面外；图5-1-23(B)将另一点电荷放在高斯面内；(C)将中心处的点电荷在高斯面内移动；(D)缩小高斯面的半径。11、一电场强度为的均匀电场，的方向与沿x轴正向，如图所示．则通过图中一半径为R的半球面的电场强度通量为[D](A)R2E．(B)R2E/2．(C)2R2E．(D)0．12、静电场中某点电势的数值等于[C](A)试验电荷q0置于该点时具有的电势能．(B)单位试验电荷置于该点时具有的电势能．(C)单位正电荷置于该点时具有的电势能．(D)把单位正电荷从该点移到电势零点外力所作的功．13、一半径为R的均匀带电球面，带有电荷Q．若规定该球面上的电势值为零，则无限远处的电势将等于[C](A)．(B)0．(C)．(D)∞．14、半径为r的均匀带电球面1，带有电荷q，其外有一同心的半径为R的均匀带电球面2，带有电荷Q，则此两球面之间的电势差U1-U2为：[A] (A).(B).(C).(D).15、设无穷远处电势为零,半径为R的导体球带电后其电势为U,则球外离球心距离为r处的电场强度大小为[C](A)(B)(C)(D)填空题：1、一质点沿Ox

轴运动，坐标与时间之间的关系为(SI)。则质点在4s末的瞬时速度为142m·s-1，瞬时加速度为72m·s-2；1s末到4s末的位移为183m，平均速度为61m·s-1，平均加速度为45m·s-2。2、质点做半径为1m的圆周运动，其角位置满足关系式(SI)。t=1s时，质点的切向加速度12m·s-2，法向加速度36m·s-2，总加速度37.95m·s-2。3、一力N，其作用点的矢径为m，则该力对坐标原点的力矩为。4、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定义式为，其中、、皆为常数．则此质点所受的对原点的力矩=0；该质点对原点的角动量=。5、在标准状态下，若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积相同，则其内能之比E1/E2为。答案：5/36、三个容器A、B、C中装有同种理想气体，其分子数密度相同，而方均根速率之比为，则其压强之比::为__________。答案：1：4：16图5-2-117、在空间有一非均匀电场，其电场线分布如图所示．在电场中作一半径为R的闭合球面S，已知通过球面上某一面元的电场强度通量为则通过该球面其余部分的电场强度通量为．图5-2-118、静电力作功的特点是与路径无关，只于起点和终点有关____，因而静电力属于____保守______力。简述题：1、若气体分子的速率分布函数为f(v)，分子质量为m，说明下列各式的物理意义：（1）；（2）；（3）答案：（1）分子出现在v1～v2速率区间的概率；（2）分子的平均速率；（3）分子的平均平动动能。2、简述理想气体的微观模型答：①构成理想气体系统的分子是具有一定质量的单个质点或多个质点的某种组合。②视为质点的气体分子遵从牛顿运动定律。③气体分子之间和分子与容器器壁分子之间，除以碰撞的形式发生相互作用外，分子间的相互作用力可忽略不计，重力也忽略不计，两次碰撞之间，分子作匀速直线运动。④气体分子之间以及气体分子与容器器壁分子之间的碰撞都是完全弹性碰撞，因而碰撞前、后不但动量守恒，而且动能也保持不变。3、质点组中内力总是成对出现的，那么一对内力做功之和是否为零?

答:不一定为零，因为一对内力是作用力和反作用力，但由于相互作用力的两个质点的位移大小以及位移与力的夹角一般不同，因此之和不一定为零

4、什么是准静态过程？实际过程在什么情况下视为准静态过程？答：一个过程中，如果任意时刻的中间态都无限接近于平衡态，则此过程为准静态过程。实际过程进行的无限缓慢时，各时刻系统的状态无限接近于平衡态，那么系统的这个状态变化的过程称为准静态过程。5、理想气体分子的自由度有哪几种？

答:理想气体分子的自由度有平动自由度、转动自由度、振动自由度。

6、最概然速率和平均速率的物理意义各是什么?有人认为最概然速率就是速率分布中的最大速率,对不对?

答：最概然速率表示在该速率附近分子出现的概率最大。平均速率表示各个分子速率的平均值。最概然速率不是速率分布中的最大速率。

7、改变系统内能的途径有哪些？它们本质上的区别是什么？答：做功和热传导。做功是将外界定向运动的机械能转化为系统内分子无规则热运动能量，而传热是将外界分子无规则热运动能量转换为系统内分子无规则热运动能量。计算题：1、如图所示，质量均为m的物体A和B叠放在水平面上，由跨过定滑轮的不可伸长的轻质细绳相互连接。设定滑轮的质量为m，半径为R，且A与B之间、A与桌面之间、滑轮与轴之间均无摩擦，绳与滑轮之间无相对滑动。物体A在力的作用下运动后，求：(1)滑轮的角加速度。(2)物体A与滑轮之间的绳中的张力。(3)物体B与滑轮之间的绳中的张力。解：以滑轮，物体A和B为研究对象如图所示。物体A受重力、物体B的压力、地面的支持力、外力和绳的拉力作用；物体B受重力、物体A的支持力和绳的拉力作用；滑轮受到重力P、轴的支持力、上下两边绳子的拉力和的作用。设滑轮转动方向为正方向，则根据刚体定轴转动定律有其中滑轮的转动惯量根据牛顿第二定律有物体A：其中，，因绳与滑轮之间无相对滑动，所以有将4个方程联立，可得滑轮的角加速度物体A与滑轮之间的绳中的张力物体B与滑轮之间的绳中的张力2、如图所示，质量分别为和的物体和用一根质量不计的轻绳相连，此绳跨过一半径为、质量为的定滑轮。若物体与水平面间是光滑接触，求：绳中的张力和各为多少？(忽略滑轮转动时与轴承间的摩擦力，且绳子相对滑轮没有滑动)解：对滑轮、物体和分别进行受力分析，如图所示。因绳子不可伸长，故物体和的加速度大小相等。根据牛顿第二定律，有(1)（2）滑轮作转动，受到重力、张力和以及轴对它的作用力等的作用。由于和通过滑轮的中心轴，所以仅有张力和对它有力矩的作用。由刚体的定轴转动定律有(3)因绳子质量不计，所以有,因绳子相对滑轮没有滑动，在滑轮边缘上一点的切向加速度与绳子和物体的加速度大小相等，它与滑轮转动的角加速度的关系为(4)滑轮以其中心为轴的转动惯量为(5)将上面5个方程联立，得3、如图所示，物体和分别悬挂在定滑轮的两边，该定滑轮由两个同轴的，且半径分别为和()的圆盘组成。已知两物体的质量分别为和，定滑轮的转动惯量为，轮与轴承间的摩擦、轮与绳子间的摩擦均忽略不计。求：两物体运动的加速度。解：分别对两物体及定滑轮作受力分析，如图所示。根据质点的牛顿定律和刚体的转动定律有(1)(2)(3)其中,由角加速度和切向加速度的关系，有(4)(5)解上述方程组，可得4、一质量为m的人站在一质量为m、半径为R的水平圆盘上，圆盘可无摩擦地绕通过其中心的竖直轴转动。系统原来是静止的，后来人沿着与圆盘同心，半径为()的圆周走动。求：当人相对于地面的走动速率为时，圆盘转动的角速度为多大？解：对于转轴，人与圆盘组成的系统角动量守恒。人的转动惯量为圆盘的转动惯量为选地面为惯性参照系，根据角动量守恒定律，有其中，代入上式得负号表示圆盘的转动方向和人的走动方向相反。5、一转动惯量为的圆盘绕一固定轴转动，起初角速度为，设它所受阻力矩与转动角速度之间的关系为(为正常数)。则在它的角速度从变为过程中阻力矩所做的功为多少？解：根据刚体绕定轴转动的动能定理，阻力矩所做的功为将代入上式，得6、一根质量为m、长为l的均匀细棒，可绕通过其一段的光滑轴在竖直平面内转动。设时刻，细棒从水平位置开始自由下摆，求：细棒摆到竖直位置时其中心点和端点的速度。解：对细棒进行受力分析可知，在转动过程中，细棒受到重力和轴对棒的支持力的作用。其中支持力的大小和方向是随时变化的。在棒转动过程中，支持力通过轴，所以对轴的力矩始终为零。重力对轴的力矩为变力矩，是棒运动的合外力矩。设在转动过程中某时刻，棒与水平方向成角，则重力矩为所以细棒在由水平位置转到竖直位置的过程中，重力矩做的功为设棒在水平位置的角速度为，在竖直位置的角速度为。根据刚体定轴转动的动能定理，有其中，棒的转动惯量为，代入上式得根据速度和角速度的关系，细棒摆到竖直位置时其中心点和端点的速度分别为7、1mol的氦气和氧气，在温度为的平衡态下分子的平均平动动能和平均动能分别为多少？内能分别为多少？解：氧气：J；J；J氦气：J；J；J8、1摩尔温度为T1的氢气与2摩尔温度为T2的氦气混合后的温度为多少？设混合过程中没有能量损失。解：设混合后的温度为T，有9、温度为27℃、压强为1atm的1mol刚性双原子分子理想气体，分别经历等温过程过程与等压过程体积膨胀至原来的2倍。分别计算这两个过程中气体对外所做的功和吸收的热量。解：等温过程吸收的热量与功为J等压过程K，所以，等压过程气体吸收的热量与功分别为JJ10、1mol氦气从状态(p1,V1)沿如图所示直线变化到状态(p2,V2)，试求：（1）气体的内能增量；（2）气体对外界所做的功；（3）气体吸收的热量；（4）此过程的摩尔热容。(摩尔热容，其中表示1mol物质在过程中升高温度时所吸收的热量。)解：（1）（2）（3）由过程曲线，得所以（4）因为所以11、标准状况下，2mol氧气，在等温过程与绝热过程中体积膨胀为原来的两倍，试计算在两种过程中（1）压强分别变为多少？（2）气体对外做功分别为多少？解：由等温过程方程，有Pa，所以J由绝热过程，有PaJ12、一致冷机在温度为-23℃和25℃的两热源之间工作，在每一循环中消耗的机械功为4.5×105J，求（1）致冷系数；（2）每次循环从低温热源吸收的热量与向高温热源释放的热量分别为多少？解：（1）（2）从低温热源吸收的热量为J向高温热源释放的热量为J13、如图所示的绝缘细线上均匀分布着线密度为的正电荷,两端直导线的长度和半圆环的半径都等于R．试求环中心点处的场强和电势。解:(1)由于电荷均匀分布与对称性，和段电荷在点产生的场强互相抵消，取则在点产生如图，由于对称性，点场强沿轴负方向［］(2)电荷在点产生电势，以同理产生半圆环产生14、三个平行金属板，和的面积都是200cm2，和