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1、1 天津工业大学物理 期末试卷(04-05-2) (共 页题纸 ) (05.7.15) (* 姓名 ,学号请写在密封线内,否则试卷无效 ) 题号一1-9 二1012 二13-16 三17 三18 三19 三20 三21 三22 四23 四24 总分检查分数教师一.选择题 (3 分*9=27 分)1.一质点在平面上运动，已知质点位置矢量的表示式为jbtiatr22（其中 a、b为常量） , 则该质点作 (A) 匀速直线运动(B) 变速直线运动 (C) 抛物线运动(D) 一般曲线运动2.人造地球卫星，绕地球作椭圆轨道运动，地球在椭圆的一个焦点上，则卫星的 (A) 动量不守恒，动能守恒(B)动量守恒
2、，动能不守恒(C)对地心的角动量守恒，动能不守恒 (D) 对地心的角动量不守恒，动能守恒3.关于刚体对轴的转动惯量，下列说法中正确的是 （A）只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关 （B）取决于刚体的质量和质量的空间分布，与轴的位置无关 （C）取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置（D）只取决于转轴的位置，与刚体的质量和质量的空间分布无关4. 把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计时若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相为(A) (B) /2(C) 0 (D) 5.如图所示，两列波长为的相干波在P 点相
3、遇波在S1点振动的初相是1，S1到 P 点的距离是r1；波在 S2点的初相是2，S2到 P 点的距离是r2，以 k 代表零或正、负整数，则P 点是干涉极大的条件为：(A) krr12(B) k212(C) krr2/)(21212(D)krr2/)(22112S1S2r1r2P2 6. 在双缝干涉实验中，若单色光源S 到两缝 S1、S2距离相 等，则观察屏上中央明条纹位于图中O 处现将光源S 向 下移动到示意图中的S 位置，则(A) 中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变 (B) 中央明条纹向上移动，且条纹间距不变 (C) 中央明条纹向下移动，且条纹间距增大 (D) 中 央 明 条 纹 向 上
4、移 动 ， 且 条 纹 间 距 增 大 7. 在单缝夫琅禾费衍射实验中，若增大缝宽，其他条件不变，则中央明条纹 (A) 宽度变小(B) 宽度变大 (C) 宽度不变，且中心强度也不变 (D) 宽度不变，但中心强度增大8. 有一直尺固定在K系中， 它与 Ox轴的夹角 45，如果 K系以匀速度沿Ox 方向相对于K 系运动， K 系中观察者测得该尺与Ox 轴的夹角(A) 大于 45(B) 小于 45(C) 等于 45(D) 当 K系沿 Ox 正方向运动时大于45，而当K系沿 Ox 负方向运动时小于 459.不确定关系式xpx表示在 x 方向上(A) 粒子位置不能准确确定(B) 粒子动量不能准确确定 (
5、C) 粒子位置和动量都不能准确确定 (D) 粒子位置和动量不能同时准确确定二. 填空题 .(共 25 分) 10. (本题 4 分) 一飞轮作匀减速转动，在5 s内角速度由40 rads1减到 10 rads-1，则飞轮在这5 s 内总共转过了 _圈，飞轮再经_的时间才能停止转动11. (本题 3 分) 一作简谐振动的振动系统，振子质量为2 kg，系统振动频率为1000 Hz，振幅为 0.5 cm，则其振动能量为_12. (本题 4 分) 两个同方向同频率的简谐振动，其振动表达式分别为：) 215c o s (1062 1tx(SI) ，)5c o s (1022 2tx(SI) 它们的合振动
6、的振辐为_,初相为 _13. (本题 3 分) 频率为 500 Hz 的波，其波速为350 m/s，相位差为2 /3 的两点间距离为_14. (本题 5 分) 如图所示为一平面简谐波在t = 2 s 时刻的波形图，该简谐波的表达式是_ ；P 处质点的振动方程是_（该波的振幅A、波速 u 与波长为已知量）OS1S2S Sx (m )0uAPy (m )3 15. (本题 3 分)一平面简谐机械波在媒质中传播时，若一媒质质元在t 时刻的总机械 能是 10 J， 则在)(Tt（T 为波的周期） 时刻该媒质质元的振动动能是_16. ( 本题 3 分) 以速度 v 相对于地球作匀速直线运动的恒星所发射的
7、光子，其相对于地球的速度的大小为_三. 计算题 . (共 38 分) 17. ( 本题 10 分)一根放在水平光滑桌面上的匀质棒，可绕通 过其一端的竖直固定光滑轴O 转动棒的质量为m=1.5 kg ，长度为 l = 1.0 m，对轴的转动惯量为J =231ml初始时棒静止 今有一水平运动的子弹垂直地射入棒的另一端，并留 在棒中，如图所示子弹的质量为m = 0.020 kg，速率为v =400 ms-1试问：(1) 棒开始和子弹一起转动时角速度有多大？(2) 若棒转动时受到大小为Mr= 4.0 Nm 的恒定阻力矩作用，棒能转过多大的角度 ？18.(本题 5 分)两个物体作同方向、同频率、同振幅的
8、简谐振动在振动过程中，每当第一个物体经过位移为2/A的位置向平衡位置运动时，第二个物体也经过此位置，但向远离平衡位置的方向运动试利用旋转矢量法求它们的相位差m, lO v m4 19.(本题 8 分)用波长500 nm (1 nm10-9m)的单色光垂直照射在由两块玻璃板(一端刚好接触成为劈棱)构成的空气劈形膜上劈尖角210-4 rad如果劈形膜内充满折射率为n1.40 的液体求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离20. (本题 5 分 ) 一束具有两种波长1和2的平行光垂直照射到一衍射光栅上，测得波长1的第三级主极大衍射角和2的第四级主极大衍射角均为30已知1=560 nm (1
9、nm= 10-9 m)，试求 :(1) 光栅常数ab(2) 波长2 5 21.(本题 5 分)要使电子的速度从v1=1.2108m/s增加到 v2=2.4108m/s 必须对它作多少功？(电子静止质量 me9.1110-31kg) 22. ( 本题 5 分) 假如电子运动速度与光速可以比拟，则当电子的动能等于它静止能量 的 2 倍时，其德布罗意波长为多少？(普朗克常量h =6.6310-34 J s，电子静止质量me=9.1110-31 kg) 6 四. 回答问题 . (共 10 分) 23. (本题 5 分) 设 P 点距两波源S1和 S2的距离相等，若P 点的振幅保持为零，则由S1和 S2
10、分别发出的两列简谐波在P 点引起的两个简谐振动应满足什么条件？24. (本题 5 分) 试写出布儒斯特定律的数学表达式，并指出式中诸量的名称7 试题答案一. 选择题 (3 分*9=27 分) (1)B (2)C (3)C (4)C (5)D (6)B (7)A(8)A(9)D 二. 填空题 .(共 25 分) 10. 62.5 2 分 1.672 分11. 9.90102J 3 分12. 410-2m 2 分212 分13. 0.233 m 3 分14. 2)2(2cos uxtuAy3分 2)2(2c o s tuAyP2分15. 5 J 3 分16. c3 分三 .计算题 . (共 38
11、分) 17. 解：(1) 角动量守恒：2231lmmllm v2 分lmmm31v15.4 rads-12 分(2) Mr(231 ml2lm)2 分02 22 分rMlmm2312215.4 rad 2 分18. 解：依题意画出旋转矢量图3 分由图可知两简谐振动的位相差为 212 分19. 解：设第五个明纹处膜厚为e，则有 2ne / 2 5 设该处至劈棱的距离为l，则有近似关系el ， 由上两式得2nl 9 / 2，l9 / 4 n3 分 充入液体前第五个明纹位置l19 41 分 充入液体后第五个明纹位置l29 4nO2/AAx A8 充入液体前后第五个明纹移动的距离 ll1l29n 43
12、 分 1.61 mm 1 分20. 解： (1) 由光栅衍射主极大公式得1330sinbacm1036.3 30sin341ba3 分(2) 2430sinba4204/30sin2banm 2 分21.解：根据功能原理，要作的功W = E 根据相对论能量公式E = m2c2- m1c22 分 根据相对论质量公式2/12202)/(1/cmmv2/12101)/(1/cmmv1 分)1111(22 122 220cccmW vv4.7210-14 J2.95105 eV 2 分22.解：若电子的动能是它的静止能量的两倍，则：2222cmcmmcee1 分故：emm31 分由相对论公式22/1/cmmev有22/1/3cmmeev解得3/8cv1 分德布罗意波长为：)8/()v/(cmhmhe131058.8m 2 分四. 回答问题 . (共 10 分) 23. 答：两个简谐振动应满足振动方向相同，振动频率相等，振幅相等，相位差为24. 答：布儒斯特定律的数学表达式为tg i0n213 分式中 i0为布儒斯特角；1 分n21为折射媒质对入射媒质的相对折射率1 分或答tg i0n2 / n13 分式中 i0为布儒斯特角；1 分n2为折射媒质的(绝对 )折射率；n1为入射媒质的(绝对 )折射率1 分-
