大学物理学试卷2及答案

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1、一 填空题（共32 分）1.（本题 3 分） （0043） 沿水平方向的外力F 将物体 A 压在竖直墙上，由于物体与墙之间 有摩擦力，此时物体保持静止，并设其所受静摩擦力为f0，若外力增至 2F，则此时物体所受静摩擦力为_ 2 (本题 3 分)(0127) 质量为 0.05kg 的小块物体，置于一光 滑水平桌面上有一绳一端连接此物，另一 端穿过桌面中心的小孔(如图所示 )该物 体原以 3rads 的角速度在距孔0.2m 的圆周 上转动今将绳从小孔缓慢往下拉，使该物 体之转动半径减为0.1m则物体的角速度=_ 3。(本题 3 分)(5058) 处于平衡状态下温度为T 的理想气体，23kT 的物理

2、意义是_ _.(k 为玻尔兹曼常量). 4. (本题 4 分)（4032） 图示曲线为处于同一温度T 时氦（原子量4） 、氖 (原子量 20)和氩 (原子量 40)三种气 体分子的速率分布曲线。其中曲线 (a)，是 _气分子的速率分布 曲线；曲线 (c)是_气分子的速率分布 曲线；5(本题 35 分)(4147) 同一种理想气体的定压摩尔热容Cp大于定体摩尔热容Cv，其原因是_。 6.(本题 35 分)(4128) 可逆卡诺热机可以逆向运转逆向循环时，从低温热源吸热，向高温热源放热， 而且吸的热量和放出的热量等于它正循环时向低温热源放出的热量和从高温热源 吸的热量设高温热源的温度为Tl=450

3、K ；低温热源的温度为T2=300K ，卡诺热 机逆向循环时从低温热源吸热Q2=400J，则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功 W=_. 7(本题 3 分)(1105) 半径为 R1和 R2的两个同轴金属圆筒，其间充满着相对介电常量为r的均匀 介质。设两筒上单位长度带有的电荷分别为+脚- ，则介质中离轴线的距离为r 处的电位移矢量的大小D=_，电场强度的大小E=_. 8(本题 3 分)(25lO) 如图所示，一段长度为l 的直导线 MN ，水平放置在 载电流为I 的竖直长导线旁与竖直导线共面,并从静止图示位置自由下落，则t 秒末导线两端的电势差UM-UN=_. 9(本题 3 分)(3816)

4、一质点沿x 轴以 x=0 为平衡位置作简谐振动，频率为0.25Hzt=0 时x=-0.37cm 而速度等于零，则振幅是_，振动的数值表达式为 _. 10。 (本题 4 分)(3358) 在单缝夫琅禾费衍射示意图中，所画出的各 条正入射光线间距相等，那末光线1与 2 在幕上p 点上相遇时的相位差为_，p 点应为_点 二计算题 (共 63 分) 11。(本题 l0 分)(0438) 如图所示，劲度系数为k 的弹簧，一端 固定于墙上，另一端与一质量为m1的木块 A 相接， A 又与质量为m2的木块 B 用不可伸长 的轻绳相连，整个系统放在光滑水平面上现在以不变的力F向右拉 m2，使 m2自平衡位置

5、由静止开始运动，求木块A、B 系统所受合外力为零时的速度，以及此过程中绳的拉力了对m1所作的功，恒力F对 m2所作的功12。(本题 8 分)(0242) 一质量为 M=15kg 、半径为R=0.30m 的圆柱体，可绕与其几何轴重合的水平固定轴转动(转动惯量J=21MR2)现以一不能伸长的轻绳绕于柱面，而在绳的下端悬一质量m=8.0kg 的物体不计圆柱体与轴之间的摩擦，求： (1)物体自静止下落，5s 内下降的距离；(2)绳中的张力 13。 (本题 l0 分)(1501) 在盖革计数器中有一直径为2.00cm 的金属圆筒，在圆筒轴线上有一条直径 为 0.134mm 的导线如果在导线与圆筒之间加上

6、850V 的电压，试分别求：(1)导线表面处 (2)金属圆筒内表面处的电场强度的大小14 (本题 5 分)(5682) 一绝缘金属物体，在真空中充电达某一电势值；其电场总能量为Wo若断 开电源，使其上所带电荷保持不变，并把它浸没在相对介电常量为r的无限大的 各向同性均匀液态电介质中，问这时电场总能量有多大? 15。(本题 l0 分)(2471) 如图所示，载有电流Il和 I2的长直导线ab 和 cd 相互平 行，相距为3r，今有载有电流I3的导线 MN=r ；水平放置， 且其两端MN 分别与 Il、 I2的距离都是r，ab、cd 和 MN 共面， 求导线 MN 所受的磁力大小和方向16(本题

7、l0 分)(3146) 如 图 为 一 平面简谐波在t=0 时刻的波形图，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17。(本题 l0 分)(3687) 双缝干涉实验装置如图所示，双缝与屏之间的距离 D=120cm ，两缝之间的距离d=0.50mm，用波长= 500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射双缝；(1)求原点 O(零级明条纹所在处)上方的第五级明条纹的坐标x (2)如果用厚度l=1.0X10-2mm，折射率 n=1.58 的透明薄膜复盖在图中的Sl缝后面，求上述第五级明条纹的坐标x 三回答问题 (共 5 分) 18(本题 5 分)(

8、2534) 在自感系数为L，通有电流I 的螺线管内，磁场能量为W=21LI2这能量是什么能量转化来的?怎样才能使它以热的形式释放出来 一 填空题 （共 32 分） 1 （本题 3 分）(0043) 0f3 分 2 （本题 3 分）(0127) srad123 分 3 （本题 3 分）(0127) 每个气体分子热运动的平均平动动能3 分 4 （本题 4 分）(4032) 氩2分 氦2 分 5 （本题 3 分）(4147) 在等压升温过程中，气体要膨胀而对外作功，所以要比 气体等体升温过程多吸收一部分热量. 3 分6 （本题 3 分）(4128) J2003 分 7 （本题 3 分）(1105)

9、)2(r2 分 )2(0rr1 分 8 （本题 3 分）(2510) alatgln203 分 9 （本题 3 分）(3816) 0.37cm1 分 (SI) 2分 10 （本题 4 分）(3358) 22 分 2 分)21cos(1037.02tx暗二 计算题 (共 63 分) 11.(本题 10 分)(0438) 解: 设弹簧伸长1x时 ,木块BA、所受合外力为零, 即有 : 01kxFkFx11 分设绳的拉力T对2m所作的功为2TW,恒力F对2m所作的功为FW, 木块BA、系统所受合外力为零时的速度为v,弹簧在此过程中所作的功为KW. 对21mm、系统 ,由动能定理有2 21)(21vm

10、mWWKF 2 分对2m有2 2221vmWWTF 2 分而kFkxWF2212 2 1 , kFFxWF21 2 分代入式可求得)(21mmkFv1 分由式可得)(2)2()(2121212122122 2 22mmkmmFmmmkFvmWWFT由于绳拉A和B的力方向相反大小相等，而A和B的位移又相同， 所以绳的拉力对1m作的功为)(2)2(2121221mmkmmFWWTT 2 分 12.(本题 8 分)(0242) 解：22675.021mkgMRJmaTmg1 分 JTR2 分 Ra1 分22206.5)(smJmRmgRa1分因此下落距离math3.63212张力NagmT9 .37

11、)(1 分 13 (本题 10 分)(1501) 解：设导线上的电荷线密度为，与导线同轴作单位长度的、半径为r的(导线半径rR1圆筒半径2R)高斯圆柱面，则按高斯定理有02 rE得到)2(0rE)(21RrR2 分 方向沿半径指向圆筒，导线与圆筒之间的电势差120012ln222121RRrdrrdEURRRR2 分则)ln(1212 RRrUE 2 分 代入数值，则： 导线表面处mVRRRUE612112 11054.2)ln(2 分 圆筒内表面处mVRRRUE412112 21070.1)ln(2 分 14 (本题 5 分)(5682) 解：因为所带电荷保持不变，故电场中各点的电位移矢量D

12、保持不变，又rrrwDDDEw0202021121213 分因为介质均匀，电场总能量rWW02 分 15 (本题 10 分)(2471) 解：载流导线MN上任一点处的磁感强度大小为：)2(2)(22010 xrIxrIB 3 分MN上电流元dxI3所受磁力：dxxrIxrIIBdxIdF)2(2)(21010 33 2 分dxxrI xrIIFr )2(2)(220010 322020130dxxrIdxxrIIrr2ln2ln22130 rrIrrII2ln2ln22130III2ln)(22130III3 分若12II，则F的方向向下，12II，则F的方向向上2 分16 (本题 10 分)

13、(3146) 解：波的周期ssuT2)2040(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)cos(20.0ryP)(SI2 分Q处质点的振动曲线如图（b）振动方程为)cos(20.0tyQ)(SI或)cos(20.0tyQ)(SI2 分 17(本题 10 分)(3687) 解：kDdxmmmmdDkx0 .6)50.01050051200(6 4 分 从几何关系，近似有Ddxrr 12 有透明薄膜时，两相干光线的光程差)(12nllrrlnrr) 1(12lnDdx)1(对零级明条纹上方的第k级明纹有k零级上方的第五级明条纹坐标dklnDx)1( 3 分mm50. 0105501. 0) 158. 1(12004mm9 .193 分 三 回答问题（共5 分）18(本题 5 分)(2534) 答：此能量是电源反抗自感电动势作功而转化来的。如果移去电源，但保持电路接通， 磁能就会以热的形式放出（不考虑辐射的能量）。5 分