大学物理试题_.docx

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1、大学物理试题_1已知.lmol的单原子分子理想气体，在1atm的恒定压强下，从0加热到100，则气体的内能改变了_31025.1?_J(普适气体常量R=8.31Jmol-1k-1)CV=1/2NR=3/2*RU=CV(T1-T2)=3/2*R*100=31025.1?2已知lmol的某种理想气体(其分子可视为刚性分子)，在等压经过中温度上升1K，内能增加了20.78J，则气体对外作功为_8.31J_气体吸收热量为_29.09J_.(普适气体常量R=8.31.Jmol-1K-1)3所谓第二类永动机是指从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机它不可能制成是由于违犯了热力学第二定律4一个半径为R的

2、薄金属球壳，带有电荷q壳内充满相对介电常量为r的各向同性均匀电介质设无穷远处为电势零点,则球壳的电势U=_)4(0Rq_5如下图，牛顿环装置的平凸透镜与平板玻璃有一小缝隙eo现用波长为的单色光垂直照射，已知平凸透镜的曲率半径为R，求反射光构成的牛顿环的各暗环半径.解：设某暗环半径为r,由图可知，根据几何关系，近似有)2/(2Rre=3分再根据干预减弱条件有)12(2121220+=+kee4分式中K为大于零的整数。把式代入可得)2(0ekRr-=k为整数，且k02e/6在自感系数L=0.05mH的线圈中，流过I=0.8A的电流在切断电路后经过t=100s的时间，电流强度近似变为零，回路中产生的

3、平均自感电动势L=0.4V7一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现5条明纹；若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第一级和第三级谱线813(此题lO分)(1276)如下图，三个“无限长的同轴导体圆柱面A、B和C，半径分别为Ra、Rb、Rc.圆柱面B上带电荷，A和C都接地求B的内外表上电荷线密度l和外外表上电荷线密度2之比值1/2。解：设B上带正电荷，内外表上电荷线密度为1，外表面上电荷线密度为2，而CA、上相应地感应等量负电荷，如下图。则BA、间场强分布为,2020rE=方向由B指向A2分CB、间场强分布为,2022rE=方向由B指向C2分AB、间电势

4、差abRRRRBARRrdrrdEUababln2202011=-=?=?2分CB、间电势差bcRRRRBCRRrdrrdEUcbcbln2202022=-=?=?2分因BCBAUU=，得到)ln()ln(21abbcRRRR=2分14(此题5分)(1652)假想从无限远处陆续移来微量电荷使一半径为R的导体球带电(1)当球上已带有电荷q时，再将一个电荷元dq从无限远处移到球上的过程中，外力作多少功?(2)使球上电荷从零开场增加到Q的经过中，外力共作多少功?解：令无限远处电势为零，则带电荷为q的导电体球，其电势为RqU04=将dq从无限远处搬到球上经过中，外力作的功等于该电荷元在球上所具有的电势

5、能dqRqdWdA04=3分带电球体的电荷从零增加到Q的经过中，外力作功为RQRqdqdAAQ020084=?2分15。(此题l0分)(2020)一根半径为R的长直导线载有电流I，作一宽为R、长为l的假想平面S，如下图。若假想平面S可在导线直径与轴00所确定的平面内离开00轴移动至远处，试求当通过S面的磁通量最大时S平面的位置(设直导线内电流分布是均匀的).解：设x为假想平面里面的一边与对称中心轴线距离，,21ldrBldrBBdSRxRRx?+=2分ldrdS=2012RIrB=导线内2分rIB202=导线外2分RRxIlxRRIl+-=ln2)(4022202分令0/=dxd，得最大时Rx

6、)15(21-=2分16(此题l0分)(3099)如下图，两相干波源在x轴上的位置为s1和s2，其间距离为d=30m，s1位于坐标原点O设波只沿x轴正负方向传播，单独传播时强度保持不变xl=9m和x2=12m处的两点是相邻的两个因干预而静止的点求两波的波长和两波源间最小相位差解：设1S和2S的振动相位分别为1和2。在1x点两波引起的振动相位差)12(221112+=-Kxxd即)12(2)(112+=-Kxd2分在2x点两波引起的振动相位差)32(222122+=-Kxxd即)32(2)(212+=-Kxd3分由-的2/)(412=-xx6)(212=-=xxm2分由)52(22)12(112

7、+=-+=-KxdK2分当K=-2、-3时相位差最小=-121分18(此题5分)(2754)如图，当进行下列操作时，流过电阻器r的电流方向怎样?就如下每一种情况作简单解释 (1)开关S合上的霎时(2)S合上后，线圈2移向线圈1的经过中(3)S合上后，使电阻R减小.答：以上三种情况均使线圈1激发的磁场在线圈2中加强。3分由右手定则与楞次定律可知，线圈2的感应电流激发的磁场应阻止线圈2中磁通的增加，所以电流从B流向A3。(此题3分)(4273)一定量H2气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高1K，其内能增加41.6J，则该H2气的质量为kg3100.4-?(普适气体常量R=8.31Jmol-1

8、k-1)4.(此题3分0238处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等体经过变到平衡态B，将从外界吸收热量416J，若经准静态等压经过变到与平衡态B有一样温度的平衡态C，将从外界吸收热量582J，所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压经过中气体对外界所作的功为J16618(此题5分)(1354)在一个带有正电荷的大导体球附近一点P处，放置一个电荷为+q的点电荷，测得点电荷受力为F；若考虑到电荷q不是足够小时，由E=Fq得出的值比原来P点的场强值大还是小?若大导体球上带负电荷，情况又怎样?答：假如电荷q不是足够小，它将影响大导体球上的电荷分布。原先大导体球上电荷在球面上均匀分布，放置q后，

9、大导体球上的正电荷远离P点，如图a。因此F/q是重新分布后的场强值，它比原来场强值要小。3分假如大导体球上带负电荷，情况正好相反。负电荷靠近P点。因此，F/q比原来P点场强值大，如图b.17(此题10分)(3182)在双缝干预实验中，波长=550nm的单色平行光垂直入射到缝间距a=2X10-4m的双缝上，屏到双缝的距离D=2m求：(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2)用一厚度为e=6.6X10-5m、折射率为n=1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处?(1nm=10-9m)解：1aDx/20=?2分=0.11m2分2覆盖云玻璃后，零级明纹应知足21)1(r

10、ren=+-2分设不盖玻璃片时，此点为第k级明纹，则应有krr=-122分所以ken=-)1(796.6/)1(=-=enk零级明纹移到原第7级明纹处2分15(此题5分)(2408)一面积为S的单匝平面线圈，以恒定角速度在磁感强度B=B0sintk的均匀外磁场中转动，转轴与线圈共面且与B垂直(k为沿z轴的单位矢量)设t=0时线圈的正法向与k同方向，求线圈中的感应电动势15此题5分2408解：ttSBtBScossincos0=2分)2cos()cossin(/0220tSBttSBdtd=+-=)2cos(0tSBi-=3分16(此题l0分)(3146)如图为一平面简谐波在t=0时刻的波形图，

11、已知波速u=20ms试画出P处质点与Q处质点的振动曲线,然后写出相应的振动方程解：1波的周期ssuT2)20/40(/=2分P处Q处质点振动周期与波的周期相等，故P处质点的振动曲线如图a振动方程为：2分)21cos(20.0-=typ(SI)2分2Q处质点的振动曲线如图b，振动方程为2分)cos(20.0+=tyQSI或)cos(20.0-=tyQSI2分14(此题10分)(0313)如下图，电阻为R、质量为m、宽为l的矩形导电回路从所画的静止位置开场受恒力F的作用在虚线右方空间内有磁感强度为B且垂直于图面的均匀磁场忽略回路自感求在回路左边未进入磁场前，作为时间函数的速度表示式解：当线圈右边进

12、入均匀磁场后，产生感生电流，因此遭到一磁力F，方向向左。vlBRdtdxlBRIBlF2222)/1(/)/1(=4分由amF=得：dtmdvFF/=-2分?=-=-dtvRmlBmFdvdtmdvvRlBF)/(/)/(2222CtRmlBRmvlBmF+-=-2222)ln(当t=0,v=0.则)/ln(mFC=2分所以tRmlBmFRmvlBmF2222ln)ln(-=-可得：),1(22btelBFRv-=其中)/(22RmlBb=2分5.(此题4分)(4109)一定量的某种理想气体在等压经过中对外作功为200J若此种气体为单原子分子气体，则该经过中需吸热_500_J；若为双原子分子气

13、体，则需吸热_700_J.6(此题3分)(0260)热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的，表明在自然界中与热现象有关的实际宏观经过都是不可逆的，开尔文表述指出了功变热的经过是不可逆的，而克劳修斯表述指出了热传导的经过是不可逆的10(此题4分)(0461)波长为600nm的单色平行光，垂直入射到缝宽为a=0.60mm的单缝上，缝后有一焦距f=60cm的透镜，在透镜焦平面上观察衍射图样则：中央明纹的宽度为_1.2mm_，两个第三级暗纹之间的距离为_3.6mm_(1nm=109m)时，外力所需做的功.l。(此题3分)(4654)1mol氮气，由状态A(P1,V)变到状态B(P2,V)，气

14、体内能的增量为_215()2Vpp-18。(此题l0分)(1522)电荷q均匀分布在半径为R的球体内设无穷远处为电势零点，试证实离球心r(r它对该薄层内任一点产生的电势为2300344dqQdUrdrrR=2222330033()48RrQQRrUdUrdrRR-=?4分22222123330003()(3)488QrQRrQRrUUURRR-=+=+=2分若根据电势定义Edl?直接算出，同样给分。16.(此题l0分)(3211)(1)在单缝夫琅禾费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，1=400nm，2=760nm(1nm=10-9m)已知单缝宽度a=1.0Xl0-2cm，透镜焦距f=50cm

15、求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离。(2)若用光栅常数d=1.0X10-3cm的光栅替换单缝，其他条件和上一问一样，求两种光第一级主极大之间的距离)解：(1)由单缝衍射明纹公式知11113sin(21)22ak?=+=(取k=1)1分22213sin(21)22ak?=+=1分由于11/tgxf?=，22/tgxf?=11sintg?，22sintg?所以113/2xfa=1分223/2xfa=1分则两个第一级明纹之间距为213/0.272xxxfacm?=-=?=2分(2)由光栅衍射主极大的公式111222sinsindkldkl?=2分且有sin/tgxf?=所以21/1.8xxxfdc

16、m?=-=?=2分14(此题l0分)(2150)如下图，两条平行长直导线和一个矩形导线框共面且导线框的一个边与长直导线平行，他到两长直导线的距离分别为r1、r2.已知两导线中电流都为I=-Iosint，其中I0和为常数，t为时间导线框长为a宽为b，求导线框中的感应电动势解：两个载同向电流的长直导线在如图所是坐标x处所产生的磁场为01211()2Bxxrr=+-+2分选顺时针方向为线框回路正方向，则：1111012(2rbrbrrIadxdxBdSxxrr+=+-+?3分01212ln(2Iarbrbrr+=?2分01212()()ln2arbrbddIdtrrdt+=-=-001212()()

17、lncos2Iarbrbtrr+=-3分7。(此题3分)(3694)波长为的平行单色光垂直照射到劈形膜上，若劈尖角为(以弧度计)，劈形膜的折射率为n,则反射光构成的干预条纹中，相邻明条纹的间距为_/2n6(此题4分)(5517)S1,S2为振动频率、振动方向均一样的两个点波源，振动方向垂直纸面，两者相距23(为波长)如图已知S1的初相为21 (1)若使射线S2C上各点由两列波引起的振动均干预相消，则S2的初相应为_4N/C_(2)若使S1S2连线的中垂线MN上各点由两列波引起的振动均干预相消，则S2的初位相应为_向上_2。不规则地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则：

18、(1外界传给系统的热量等于_零：(2)外界对系统作的功_大于_零；(3)系统的内能的增量_大于_零；19。(此题10分)(3211)(1)在单缝夫琅禾费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，1=400nm，2=760nm(1m=10-9m)。已知单缝宽度a=1.0Xl0-2cm，透镜焦距f=50cm求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离(2)若用光栅常数d=1.0Xl0-3cm的光栅替换单缝，其他条件和上一问一样，求两种光第一级主极大之间的距离。解：(1)由单缝衍射明纹公式知11113sin(21)22ak?=+=(取k=1)1分22213sin(21)22ak?=+=1分由于11/tgxf?=，

19、22/tgxf?=11sintg?，22sintg?所以113/2xfa=1分223/2xfa=1分则两个第一级明纹之间距为213/0.272xxxfacm?=-=?=2分(2)由光栅衍射主极大的公式111222sinsindkldkl?=2分且有sin/tgxf?=所以21/1.8xxxfdcm?=-=?=2分1(此题3分)(4098)质量一定的理想气体，从一样状态出发，分别经历等温经过、等压经过和绝热经过，使其体积增加一倍那么气体温度的改变(绝对值)在(A)绝热经过中最大，等压经过中最小(B)绝热经过中最大，等温经过中最小(C)等压经过中最大，绝热经过中最小(D)等压经过中最大，等温经过中

20、最小D2(此题3分)(4100)一定量的理想气体经历acb经过时吸热500J则经历acbda经过时；吸热为 (A)-1200J(B)-700J(C)-400J(D)700JB3。(此题3分)(4116)一定量理想气体经历的循环经过用V-T曲线表示如图在此循环经过中，气体从外界吸热的经过是 (A)A一B。(B)B-C(C)C一A(D)：B-C和C-AA5(此题3分)(3345)如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时，能够观察到这些环状干预条纹(A)向右平移(B)向中心收缩(C)向外扩张(D)静止不动(E)向左平移B二填空题(共24分)10(此题3分)(2383)有一根质量为m，长为l的直导线，放在磁感强度为B的均，匀磁场中B的方向在水平面内，导线中电流方向如下图，当导线所受磁力与重力平衡时，导线中电流I=_mg/(lB)_11(此题3分)(5134)图示为三种不同的磁介质的B-H关系曲线，其中虚线表示的是B=0H的关系讲明a、b、c各代表哪一类磁介质的B-H关系曲线：a代表_铁磁质_的B-H关系曲线b代表_顺磁质_的BH关系曲线c代表_抗磁质_的B-H关系曲线