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物理学试卷及其答案 一、填空题（5*2 分=10 分）1、加速度矢量可分解为法向加速度和切向加速度两个分量，对于匀速率圆周运动来说，向加速度为零，总的加速度等于 加速度。2、热力学第二定律的实质在于指出：一切与热现象有关的宏观过程都是_ _的。它的微观实质可以表述为：在孤立系统内所发生的过程总是沿着熵_ _的方向进行的。3、热力学第一定律表明，改变系统内能的方式有两种，一种是 ，另一种是 4、根据能量均分定理，可知：气体处于温度为T的平衡态时，分子任何一个自由度的_都相等，均为_。5、真 空 中 有 一 电 流 元lId，在 由 它 起 始 的 矢 径r的 端 点 处 的 磁 感 强 度 的 数 学 表 达 式 为_ 答案：1、切向、法向；2、不可逆，增加；3、做功、传热；4、平均能量、1/2Kt；5、二、选择题（8*3 分=24 分）1、以理想气体为工作物质的卡诺热机，设其高、低温热源的温度分别为1T和2T，则卡诺热机的效率为（）。A、121TTT；B、221TTT；C、21TT；D、12TT。2、设pv、v和rmsv分别为处于平衡态时某气体分子的最概然速率、平均速率和方均根速率。则（）。A、pvv rmsv；B、vrmsvpv；C、rmsvpvv；D、rmsvvpv。3、一定质量的理想气体贮存在容积固定的容器内，现使气体的压强增大为原来的两倍，那么 。A、内能和温度都不变 B、内能变为原来的两倍，温度变为原来的四倍 C、内能和温度都变为原来的两倍 D、内能变为原来的四倍，温度变为原来的两倍 4、温度为27的单原子理想气体的内能是 的统计平均值。A、全部分子平动动能 B、全部分子平均动能与动能之和 C、全部分子平均动能与转动动能、振动动能之和 D、全部分子平均动能与分子间相互作用势能之和 5、在过程中如果 ，则质点系对该点的角动量保持不变。A、外力矢量和始终为零 B、外力做功始终为零 C、外力对参考点的力矩的矢量和始终为零 D、内力对参考点的力矩的矢量和始终为零 6、如图所示，闭合面 S 内有一点电荷 q1，P 为 S 面上的一点，在 S 面外 A 点有一点电荷 q2，若将 q230d4drrlIB d m 图 4-1 移动到 S 面外另一点 B 处，则下述正确的是 。A、S 面的电通量改变，P 点的场强不变；B、S 面的电通量不变，P 点的场强改变；C、S 面的电通量和 P 点的场强都不改变；D、S 面的电通量和 P 点的场强都改变。7、两个点电荷相距一定的距离，若在这两个点电荷联线的中垂线上电势为零，那么这两个点电荷 。A、电量相等，符号相同 B、电量相等，符号不同 C、电量不等，符号相同 D、电量不等，符号不同 8、将充过电的平行板电容器的极板间距离增大，则_。A、极板上的电荷增加 B、电容器的电容增大 C、两极板闪电场强不变 D、电容器储存的能量不变 答案：14 ADAA；58CBBC；三、判断题（6*1 分=6 分）1、质点作圆周运动时，一定具有法向加速度，所受的合力一定指向圆心。（）2、质点作曲线运动时，质点的动量不守恒，所受合力的冲量为0。（）3、万有引力是非保守力，它沿着闭合路径所做的功等于零。（）4、物体的动能发生变化，它的动量一定发生变化；物体的动量发生了变化，它的动能 不一定 发生变化。（）5 有一人造地球卫星，质量为 m,在地球表面上空 2 倍于地球半径高度沿圆轨道运动。用 m、R、引力常数 G 和地球质量 M 表示卫星的引力势能为 RmMG3。（）6、一长直螺线管是由直径d=0.2mm 的漆包线密绕而成。当它通以 I=0.5A 的电流时，其内部的磁感应强度 B=T310(忽略绝缘层厚度，0=410-7N/A2)（）答案：1、错（合力不一定指向圆心）；2、错（冲量不为零）；3、错（万有引力是保守力）；4、对；5、对；6、对；四、计算题 1、如图 4-1 所示，质量为 m 的子弹以一定初速度水平射入一固定木块，进入深度 d 处后停止。设木块对子弹的阻力与子弹入木块的深度成正比，比例系数为 k。试求木块阻力对子弹所作的功。2、如图 4-2 所示，一长为 L、质量为 m 的匀质细杆竖直放置，其下端与一固定铰链 O 相接，并可绕其转动，当杆受到微小扰动时，细杆将在重力作用下由静止开始绕铰链 O 转动。求细杆转到与竖直线呈 600角时的角速度。3、如图 4-3 所示，球形电容器的内、外半径分别为 R1和 R2，所带电荷为Q。若在两球间充以电容率为 的电介质。试求此电容器的电容。4、无限长的同轴金属圆柱体与圆筒构成同轴电缆，如图 4-4 所示，圆柱体半径与外圆筒半径分别为 R1与 R2，两导体中的电流均为 I，但电流的流向相反，导体的磁性可不考虑。试计算以下各处的磁感强度：（1）r R1 ；(2)R1r R2。R1 R2 4-4 图 R1 R2 O 图 4-3 600 L O 图 4-2 M N L I b 图 4-5 5、如图 4-5 所示，一长为 L 的金属棒 MN 与载有电流 I 的无限长直导线共面，金属棒可绕端点 M(与长直导线的距离为 b)在平面内以角速度匀速转动。试求当金属棒转至图示位置时（即棒垂直于长直导线），棒内的感应电动势，并判断棒的哪一端电势较高。6、0.32kg 的氧气作如图所示的循环 ABCDA，设 V2=2V1，T1=300K，T2=200K，求循环效率。（已知氧气的定体摩尔热容的实验值 CV，m=21.1 Jmol1K1）答案：1、解：建立如图 4-1 所示坐标，木块对子弹的阻力为：ikxF （4 分）由功的定义得木块阻力对子弹所作的功为：)4(21200分kdxkxdxdFWdd 负号表示阻力对子弹作负功。（2 分）L O 图 4-2 P F 2、解法一：如图 4-2 所示，细杆受到重力 P 和约束力 F 作用，当杆与竖直线成 角时，重力矩为sin21mgL，F 始终通过转轴 O，其力矩为零。由转动定律 M=J有 得细杆与竖直线成 时的角加速度为 由角加速度定义有 由角速度定义有 积分化简得 当=60时，2、解法二：如图 3-2 所示，细杆受到重力 P 和约束力 F 作用，只有重力做功。当杆与竖直线成 角时，这一过程机械能守恒，选O 点为势能零点，有 杆绕轴 O 的转动惯量 代入整理得 当=60时，3、解：（1）如图 4-3 所示，设内球壳带正电，外球壳带负电，球壳均匀带电，球壳间电场亦是对称分布的。由高斯定理可求得两壳间一点的电场强度为 由电势差的定义得两球间的电势差为 由电容定义式可求得球形电容器的电容 )3(31sin212分mLmgL)2(sin23分Lgdtd)2(sin23分dLgd)2()cos1(3分Lg)1(23分Lg)5(21cos21212分JmgLmgL231mlJ)4()cos1(3分Lg)1(23分LgR1 R2 O 图 4-3)4(42分rerQE)3()(41221分RRRRUQC)3()11(442121分RRQrdrQldEURRl 4、解：如图 4-4 所示，同轴电缆导体内的电流均匀分布，其磁场呈轴对称，取培环路定理Il dB0得：半径为 r 的同心圆为积分路径，由安(1)rR1：（2）R1rR2：5、解：建立如图 4-5 坐标，无限长载流导线的磁场分布具有对称性，根据安培环路定理可确定导体元处的磁感强度为：导体元的速度为：根据动生电动势公式 得杆中的感应电动势为 电动势的方向由 M 指向 N，N 点电势较高。（2 分）6、解：因 AB、CD 为等温过程，循环过程中系统作的净功为 JVVTTRMmVVRTMmVVRTMmWWWCDAB312212121211076.5lnlnln 由于吸热过程仅在 AB 和 DA 段，所以，循环过程中系统 吸热的总量为 R1 R2 4-4 图)4(22101分RIrB221012rRIrBIrB022)3(202分rIB0)(203IIrB)3(03分BM N L I b 图 4-5 x O dx x)3(20分xIB)2()(分bxvLxdBv)()3()ln(22)(0分bLbbLIdxxIbxLbbo%151084.3ln421,121QWJTTCMmVVRTMmEWQQQmVDAABDAAB