2016年度江西大学物理实验创新竞赛初赛试题和标准答案解析.doc

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1、,.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

2、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

3、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

4、-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

5、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：

6、 （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、

7、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) (

8、 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

9、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

10、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asin=k,因第四级缺级,有 (a+b)/a=k/ k=4/1=8/2=可得 a=(a+b)/4=1.510-6m (3分)(3) 在光栅方程中,令sin=1,可得k=10,所以在屏幕上可观察到15条主极大，( 2分)其中k=4，8的主极大缺级，k=10的主极大因处在=/2处而实际不可见。 ( 2分)