大学物理考试试题及答案3套15422.pdf

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1、大学物理考试试题及答案 3 套 2011 年 12 月考试大学物理第一次作业 一、判断题(本大题共 30 分，共 10 小题，每小题 3 分)1.物体运动的速度越大，它具有的功也越大()2.物体处于一定的高度，就具有一定的重力势能()3.若刚体所受到的合外力为零，则刚体对定轴的角动量守恒()4.一物体的加速度恒定，而其速度方向不断改变()5.不可逆过程一定找不到另一过程使系统和外界同时复原()6.气体的温度表示每个分子的冷热程度()7.弹性势能和重力势能的零势点均可任意选择()8.气体的温度是分子平均动能的量度()9.a 变化但质点作直线运动是可能的()10.在封闭容器中有一定量的理想气体，若

2、气体各部分压强相等，分子数密度也相同，则该气体处于平衡态()二、填空题(本大题共 40 分，共 8 小题，每小题 5 分)1.质量为 M 的车以速度 v 沿光滑水平地面直线前进，车上的人将一质量为 m 的物体相对于车以速度 u 竖直上抛，则此时车的速度为 _ 2.温度 27 时，1mol 氢气具有的平动动能为 _，转动动能为 _ 3.一质点沿 x 轴运动，速度与位置的关系为 v=kx，其中 k 为一正常量，则质点在任意 x 处的加速度为 _ 4.一圆运动质点的轨迹半径 R=1.24，质点的角加速度 =2t，若 t=0 时质点角速度为=0.32，t=1 时质点的角速度为 _、切向加速度为 _ 何

3、法向加速度为 _ 5.一质点运动的速度与路程关系为 v=4+3s，则切向加速度与路程的关系为 _ 6.一星球可看作绕轴转动的匀质球体，若在一个演化过程中它的半径缩小为原来的一半，它的自转周期为原来的 _ 倍，它赤道上一点的速率是原来的 _ 倍 7.有氦气、氢气和水蒸气混合处于平衡态，若氦分子的平均动能为 0.03eV，则氢分子的平均动能为 _ eV，水分子的平均平动动能为 _ eV，平均转动动能为 _ eV 8.一质点沿半径为 R 的圆周运动，角速度，其中 k 为一正常量。设 t=0 时质点角位置，则任意 t 时刻质点的角位置 _、角加速度 _、切向加速度 _ 和法向加速度 _ 三、计算题(本

4、大题共 30 分，共 6 小题，每小题 5 分)1.质量 m=2kg 的物体沿 x 轴作直线运动，所受合外力 F=10+6 x 2(SI)。如果在 x o=0 处时速度 V o=0;试求该物体运动到 x=4m 处时速度的大小 2.如图，一辆静止在光滑水平面上的小车，车上装有光滑的弧形轨道，总质量为 M，今有一质量为 m、速度为的铁球，从轨道下端水平射入，求球沿弧形轨道上升的最大高度 h 及此后下降离开小车时的速度 V 3.一定量的理想气体，等温线与绝热线在 P-V 图上相交，交点处的斜率比为 0.714，求该气体的定体摩尔热容 4.如图所示，410-3 kg 氢气被活塞封闭在一容器的下半部1/

5、2 体积，与外界平衡(忽略活塞质量与厚度，且不能脱离容器)。现把 210 4 J 的热量缓慢传给气体，使之逐渐膨胀，活塞外大气处于标准状态，求氢气最后的压强、温度和体积。5.对于如图所示的循环过程:(1)说明各分过程的名称，问循环曲线所包围的三角形面积是否代表该循环的净功?能否有图中标出的顺时针循环确定它的热机循环?(2)将该循环在 P-v 图中表示出来(3)该循环的各分过程是吸热还是放热?用各分过程吸、放热量的绝对值表示循环的热机效率或制冷系数?6.长 l 的绳一端固定，另一端系一质量为 m 的小球，今小球以水平速度从 A 点抛出，在竖直平面内作圆周运动，由于存在空气阻力，小球在 C 点(9

6、0)脱离圆轨道，求阻力所作的功 答案:一、判断题(30 分，共 10 题，每小题 3 分)1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.二、填空题(40 分，共 8 题，每小题 5 分)1.参考答案:A 解题方案:抛出前系统的动量为(M+m)v，抛出后 m 的动量为 mv 评分标准:2.参考答案:解题方案:平动动能 E=3RT/2 转动动能 E=RT 评分标准:3.参考答案:解题方案:a=dv/dt=kdx/dt=kv 评分标准:4.参考答案:解题方案:对 =d /dt 积分可计算角速度，a t=R ，a n=R 2 评分标准:5.参考答案:at=12+9s 解题方案:at=dv/dt=3ds/d

7、t=3v 评分标准:6.参考答案:1/4 2 解题方案:转动惯量减小为 1/4，而角动量守恒，因此角速度增加为 4 倍，周期减小为 1/4，赤道的速率等于角速度乘以半径，是原来的 2 倍评分标准:7.参考答案:0.05 0.03 0.03 解题方案:氦气、氢气和水蒸气的自由度分别为 3、5 和 6，每一自由度上的能量相等，水分子的平动、转动自由度分别都是 3 评分标准:8.参考答案:解题方案:对 =d /dt 积分可计算角位置，=d /dt，a t=R ，a n=R 2 评分标准:三、计算题(30 分，共 6 题，每小题 5 分)1.参考答案:解题方案:评分标准:给出合力的功 4 分，写出动能

8、定理等式 4 分，结果 2 分 2.参考答案:解题方案:评分标准:上升过程中动量守恒、机械能守恒各 2 分，结果 1 分，下降过程动量守恒、机械能守恒各2 分，结果 1 分 3.参考答案:解题方案:评分标准:写出等温线斜率 3 分，绝热线斜率 3 分，求出 2 分，求出等体摩尔热 4.参考答案:解题方案:评分标准:写出初始条件 1 分，求出 Q 1 得 1 分，比较 Q 1、Q 得 1 分，得到等压膨胀的末态参数 2 分，求出 Q 2 得 1 分，写出等容过程的吸热表达式 1 分，求出最后的 P、V、T 各 1 分 5.参考答案:解题方案:评分标准:分布判断出 3 个分过程各 1 分，两个回答

9、各 1 分，画出 P-V 图 3 分，求出制冷系数 2 分 6.参考答案:解题方案:评分标准:写出功能原理表达式 3 分，求出机械能的增量 3 分，写出 C 点处的临界条件 2 分，结果 2 分 2011 年 12 月考试大学物理第二次作业 一、判断题(本大题共 24 分，共 8 小题，每小题 3 分)1.电介质极化时，有极分子的极化方式是位移极化()2.磁场线是无头无尾的封闭曲线，有别于电场线()3.磁场的安培环路定理中，环路之外的电流对磁场没有贡献()4.电场强度始终指向电势降落的方向()5.电场中某区域电势处处相等，该区域内场强一定处处为零()6.场强为零的点，电势必为零()7.导体静电

10、平衡时，导体净电荷量为零而电势不为零是可能的()8.带电粒子在磁场中旋转时的回旋周期与粒子的运动速率无关()二、填空题(本大题共 36 分，共 12 小题，每小题 3 分)1.一圆柱形无限长导体，磁导率为，半径为 R，有电流 I 沿轴线方向均匀流过。则导体内 H=_，B=_;导体外 H=_;B=_ 2.一质点带有电荷 q=8.0，以速度 v=3.0 在半径为 R=6.00 m 的圆周上，作匀速圆周运动。该带电质点在轨道中心所产生的磁感应强度 B=_ 该带电质点轨道运动的磁矩=_ 3.一个电量为 q 的点电荷处于一个立方体的中心处，则通过立方体任意一个表面的电场强度通量为 _ 4.在如图所示的匀

11、强磁场中(磁感应强度为 B)，有一个长为 l 的导体细棒以速度 v 在垂直于磁场的平面内平动，速度与细棒的夹角为 ，则导体细棒上的动生电动势大小为 _ 5.在如图所示的匀强磁场中(磁感应强度为 B)，有一个长为 l 的导体细棒绕过 O 点的平行于磁场的轴以角速度 在垂直于磁场的平面内转动，则导体细棒上的动生电动势大小为 _ 6.在一个半径为 R，带电为 q 的导体球内，距球心r(rr 1)，当大环以变角速度 =(t)绕垂直于环面的中心轴旋转时，求小环中的感应电流 3.一半径为R 的带电细圆环，其电荷线密度为 =0cos，式中 0 为一常数，为半径R 与 X 轴正向所成的夹角，试求环心处的电场强

12、度 4.实验证明，地球表面上方电场不为 0，晴天大气电场的平均场强约为 120V/m，方向向下，这意味着地球表面上有多少过剩电荷?试以每平方厘米的额外电子数来表示 5.一根很长的铜导线，载有电流 10A，在导线内部通过中心线作一平面 S，如图所示，试计算通过导线 1m 长的 S 平面内的磁通量 6.在极板间距为 d 的空气平行板电容器中，平行于极板插入一块厚度为，面积与极板相同的金属板后，其电容为原来电容的多少倍?7.一电偶极子由电量 q=1.0 10-6 C 的两个异号点电荷所组成，两电荷相距 l=2.0cm。把这电偶极子放在场强大小为 E=1.0 10 5 N/C 的均匀电场中。试求:(1

13、)电场作用于电偶极子的最大力矩。(2)电偶极子从受最大力矩的位置转到平衡位置过程，电场力作的功 8.如图所示，半径为 R 的均匀带电球面，带电量为 q，沿矢径方向上有一均匀带电细线，电荷线密度为 ，长度为 ，细线近端离球心距离为 r n。设球和线上的电荷分布不受相互作用影响，试求细线所受球面电荷的电场力和细线在该电场中的电势能(设无穷远处的电势为零)答案:一、判断题(24 分，共 8 题，每小题 3 分)1.2.3.4.5.6.7.8.二、填空题(36 分，共 12 题，每小题 3 分)1.参考答案:I r 2 R 2 I r 2 R 2 I 2 r 0 I 2 r 解题方案:柱对称分布，选择

14、同轴圆环可以用安培环路定理计算(书上的例题)评分标准:2.参考答案:解题方案:评分标准:3.参考答案:解题方案:每个面占总通量的 1/6 评分标准:4.参考答案:解题方案:代入动生电动势的公式积分运算，注意方向评分标准:5.参考答案:解题方案:代入动生电动势的公式积分运算评分标准:6.参考答案:解题方案:球面分布电荷，内部电势等于表面上的电势评分标准:7.参考答案:改变不变解题方案:q 在球面内移动不改变它相对于球面的通量关系，但影响 P 点的电场强度评分标准:8.参考答案:1:1 2:1 解题方案:最大磁力矩 M=ISB，因此 B 1:B 2=S 2:S 1=2:1，最大磁通量 =BS=M/

15、I，因此为 1:1 评分标准:9.参考答案:解题方案:评分标准:10.参考答案:解题方案:评分标准:11.参考答案:I 解题方案:最大磁力矩 M=mB=ISB=I 评分标准:12.参考答案:B 解题方案:评分标准:三、计算题(40 分，共 8 题，每小题 5 分)1.参考答案:解题方案:评分标准:插入的是金属板，分析出极板间距减小得 2 分，得出电容得 2 分，插入的是介质板，分析出是串联得 2 分，写出串联的各电容值得 2 分，得出最后结果2 分 2.参考答案:解题方案:评分标准:写出等效电流2 分，写出环心出的磁场 2 分，求出磁通量 2 分，求出感应电动势 2 分，求出感应电流 2 分

16、3.参考答案:解题方案:评分标准:取电荷元表达出 dq 得 2 分，写出的表达式 2 分，分解得 2 分，计算 Ex 和 Ey 各 2 分 4.参考答案:解题方案:评分标准:求出高斯定理左边的通量积分得 4 分，写出高斯定理 3 分，求出结果 3 分 5.参考答案:解题方案:评分标准:磁场表达式 4 分，磁通量表达式 4 分，结果 2 分 6.参考答案:解题方案:评分标准:等效 4 分，平板电容的电容表达式 3 分，结果 3 分 7.参考答案:解题方案:评分标准:(1)写出力矩的一般表达式 3 分，最大力矩 2 分，(2)力矩的功积分 3 分，结果 2 分 8.参考答案:解题方案:评分标准:取

17、电荷元 2 分，写出 dF 2 分，求出 F 2 分，写出dW 2 分，求出 W 2 分 2011 年 12 月考试大学物理第三次作业 一、填空题(本大题共 60 分，共 20 小题，每小题 3 分)1.一平面简谐机械波在媒质中传播时，若一质元在 t 时刻的波的能量是 10J，则在(t+T)(T 为波的周期)时刻该质元的振动动能是 _ 2.一质点同时参与了两个同方向的简谐振动，它们的振动方程分别为:其合振动的振幅为 _ 3.一广播电台的平均辐射功率为 20KW，假定辐射的能流均匀分布在以电台为球心的球面上，那么距离电台为 10Km 处电磁波的平均辐射强度为 _ 4.一平面简谐机械波在媒质中传播

18、时，若一质元在 t 时刻的波的能量是 16J，则在(t+T)(T 为波的周期)时刻该质元的振动势能是 _ 5.用波长为 的单色光垂直入射在缝宽 a=4 的单缝上，对应衍射角为 30的衍射光，单缝可以划分为 _ 个半波带 6.用波长为 的平行单色光垂直照射折射率为 n 的劈尖上形成等厚干涉条纹，若测得相邻两明条纹的间距是 l，则劈尖角为 _ 7.A、B 是简谐波波线上的两点，已知 B 点的位相比 A 点落后 /3，波长为 =3m，则 A、B 两点相距 L=_ m 8.当波从一种介质透入第二种介质，设两种介质的相对折射率 n211，在第二种介质中波的频率 _，波速 _，波长 _ 9.两质点沿水平轴

19、线作相同频率和相同振幅的简谐振动。它们每次沿相反方向经过同一个坐标为 x 的点时，它们的位移 x 的绝对值均为振幅的一半，则它们之间的相位差为 _ 10.在截面积为 S 的圆管中，有一列平面简谐波在传播，其波的表达式为 y=Acos(t-2 x/)，管中波的平均能量密度是 W，则通过截面积 S 的平均能流是 _ 11.若在迈克尔逊干涉仪的可移动反射镜 M 移动 0.620mm 的过程中，观察到干涉条纹移动了 2300 条，则所用的光波波长为 _ nm 12.一束波长为 =600nm 的平行单色光垂直入射到折射率为 n=1.33 的透明薄膜上，该薄膜是放在空气中的。要使反射光得到最大限度的加强，

20、薄膜最小厚度应为 _。13.质量为 m 的物体和一个轻弹簧组成弹簧振子，其固有振动周期为 T。当它作振幅为 A 的自由谐振动时，振动能量为 _ 14.有一列简谐波在第一种介质中从 a 点出发，行进了 l 1 的路程后传入第二种介质，在第二种介质中又走了 l 2 的路程后到达 b 点。若波的频率为 v，在第一种介质中的波速为 u 1，在第二种介质中的波速为 u 2，则波在 b 点的振动比在 a 点的振动在时间上要落后 _，在相位上要落后 _ 15.如果在固定端 x=0 处反射的发射波方程式是 y 2=Acos2 (t-x/)，设反射波无能流损失，那么入射波的方程式是 y1=_，形成的驻波的表达式

21、是 y=_ 16.一平面简谐波在 t=0 时的波形曲线如图所示，波速 u=0.08m/s，该波的波动方程为 _ 17.18.一竖直悬挂的弹簧振子，自然平衡时弹簧的伸长量为 X 0，此振子自由振动的周期 T=_ 19.一平面简谐波沿 x 轴正向传播，振幅 A=0.2m，周期 T=2.0s，波长，当 t=1.0s 时，x=1.0m 处的质点 a 的位移为 0.1m 并向负方向运动，则波的方程为 _ 20.用平行的白光垂直入射在平面透射光栅上时，波长为 1=440nm 的第 3 级光谱线，将与波长为 _ nm 的第 2 级光谱线重叠 二、计算题(本大题共 40 分，共 8 小题，每小题 5 分)1.

22、一束平行的自然光，以 58 角入射到平面玻璃上，反射光束是完全线偏振光。问:(1)透射光束的折射角是多少?(2)玻璃的折射率是多少?2.一质点作简谐振动，其振动方程为x=0.24cos(1/2 t+1/3)(SI)，试用旋转矢量法求出质点由初始状态(t=0 的状态)运动到 x=-0.12m，v0 的状态所需最短时t 3.如图所示，牛顿环装置的平凸透镜与平板玻璃有一小缝隙 e0.现用波长为 l 的单色光垂直照射，已知平凸透镜的曲率半径为 R，求反射光形成的牛顿环的各暗环半径 4.日光照射到一层折射率为 1.33 的薄油膜上，当我们观察方向与膜面法线成 30 角时，可以观察到反射光为波长 500n

23、m 的绿色光。求油膜的最小厚度。如果从膜的法线方向看，反射光波长为多少?呈现什么颜色?5.可以利用空气劈尖测钢丝的直径。观察劈尖表面相干反射光形成的干涉条纹。已知入射光波长 =589nm。L=10.0 m,测得 50 个明纹间距为0.10m(1)求钢丝的直径(2)在空气劈尖中装进折射率为 1.52 的油，试求这时条纹的间距为多大?6.如果起偏器和检偏器的偏振化方向之间的夹角为 60 :(1)假定没有吸收，问自然光通过起偏器和检偏器后，其出射光强与原来的入射光强之比是多少?(2)如果起偏器和检偏器分别吸收了 10%的光能，则出射光强与原入射光强之比为多少?7.一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄

24、油膜上，油膜覆盖在玻璃板上，所用单色光的波长可以连续变化，只观察到 500nm 与 700nm 这两个波长的光在反射中消失，油的折射率为 1.30，玻璃的折射率为 1.50，试求油膜的厚度 8.平行的白光垂直入射到光栅常数 d=4000nm 的光栅上，用焦距为 2m 的透镜把通过光栅的光线聚焦在屏上，已知紫光的波长为 400nm，红光波长为 750nm，求:(1)第二级光谱的紫光和红光的距离;(2)第二级光谱的紫光和一级光谱中的红光的距离;(3)证明此时的第二级和第三级光谱相互重迭 答案:一、填空题(60 分，共 20 题，每小题 3 分)1.参考答案:5J 解题方案:动能和势能都占总能量的一

25、半评分标准:2.参考答案:A=0.05m 解题方案:代入公式计算合成之后的振幅即可，也可以用旋转矢量图解三角形得到评分标准:3.参考答案:1.5910-5 W/m2 解题方案:用辐射功率除以球面面积即可评分标准:4.参考答案:8J 解题方案:动能和势能都占总能量的一半评分标准:5.参考答案:4 解题方案:最大光程差为 asin=2，可以分为 4 个半波带评分标准:6.参考答案:解题方案:=e/l=/2nl 评分标准:7.参考答案:0.5 解题方案:/3=2 L/评分标准:8.参考答案:不变变小变短解题方案:频率与介质无关，因此不变，而 n2n1，波速变小，=vT，因此波长也变短了评分标准:9.

26、参考答案:2/3 解题方案:画旋转矢量图，易知两相位分别为 /3 和-/3 或者 2/3 和-2/3，结果都一样评分标准:10.参考答案:解题方案:P=WV/T=WS/T 评分标准:11.参考答案:5391 解题方案:2300/2=0.62 评分标准:12.参考答案:112.5nm 解题方案:=2ne+/2=k，取 e 的最小值即可 k=1 评分标准:13.参考答案:解题方案:E=kA 2/2，T 2=4 2 m/k 评分标准:14.参考答案:解题方案:评分标准:15.参考答案:Acos*2 (t-x/)+2Acos(2 x/+)cos(2 t+)解题方案:入射波和反射波有 的相位差，然后把入

27、射波和反射波的方程相加即可得到驻波表达式评分标准:16.参考答案:解题方案:由上图可得波长等于 0.4m,振幅等于 0.04m。计算出频率，并确定出初相位为 /2 评分标准:17.参考答案:解题方案:代入公式分别计算合成之后的振幅和初相即可评分标准:18.参考答案:解题方案:kx0=mg，2=k/m，T=2/评分标准:19.参考答案:解题方案:a 点处相位为评分标准:20.参考答案:660 解题方案:dsin=3 1=2 评分标准:二、计算题(40 分，共 8 题，每小题 5 分)1.参考答案:解题方案:评分标准:分析出此时满足布儒斯特定律 4 分，得出折射角 3 分，得出 n 2 3 分 2

28、.参考答案:解题方案:评分标准:3.参考答案:解题方案:评分标准:几何关系3 分，牛顿环干涉条件 5 分，结果 2 分 4.参考答案:解题方案:评分标准:反射波加强条件 3 分，得出最小膜厚 2 分，法向反射加强条件 3 分，得出波长颜色 2 分 5.参考答案:解题方案:评分标准:(1)明纹间距表达式(两种)各 2 分，钢丝直径表达式 2 分，代入求出 d 得 2 分，(2)求出明纹间距 l 得 2 分 6.参考答案:解题方案:评分标准:求出通过起偏器后的光强 3 分，(1)求出通过检偏器后的光强与自然光光强的比值 3 分，(2)结果 4 分 7.参考答案:解题方案:评分标准:分析出两波长对应的干涉极小的级次 3 分，暗纹公式 3 分，解出 k 得 2 分，得出 e 结果 2 分8.参考答案:解题方案:评分标准:光栅主极大公式 2 分，衍射屏上的位置公式 2 分，(1)结果 2 分，(2)结果 2 分，(3)分析正弦值的大小得出结论 2 分