大学物理试卷及答案

2005─2006学年第二学期 《 大学物理》(上)考试试卷( A 卷)注意：1、本试卷共4页； 2、考试时间: 120分钟； 3、姓名、序号必须写在指定地方； 4、考试为闭卷考试； 5、可用计算器,但不准借用； 6、考试日期:7、答题答在答题纸上有效, 答在试卷上无效；b =2.897×10?3m·K R =8.31J·mol ?1·K ?1 k=1.38×10?23J·K ?1 c=3.00×108m/s ? = 5.67×10-8 W·m ?2·K ?4 1n 2=0.693 1n 3=1.099g=9.8m/s 2 N A =6.02×1023mol ?1 R =8.31J·mol ?1·K ?1 1atm=1.013×105Pa一.选择题(每小题3分，共30分)1.在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹(A) 间距变大． (B) 间距变小． (C) 不发生变化．(D) 间距不变，但明暗条纹的位置交替变化． 2. 热力学第一定律只适用于(A) 准静态过程(或平衡过程). (B) 初、终态为平衡态的一切过程. (C) 封闭系统(或孤立系统). (D) 一切热力学系统的任意过程.3.假设卫星环绕地球中心作圆周运动，则在运动过程中，卫星对地球中心的(A) 角动量守恒，动能不变． (B) 角动量守恒，动能改变． (C) 角动量不守恒，动能不变． (D) 角动量不守恒，动量也不守恒．(E) 角动量守恒，动量也守恒．4.质量为m 的物体由劲度系数为k 1和k 2的两个轻弹簧串联连接在水平光滑导轨上作微小振 动，则该系统的振动频率为 (A) m k k 212+π=ν． (B) mk k 2121+π=ν ． (C) 212121k mk k k +π=ν． (D) )(212121k k m k k +π=ν5. 波长? = 5500 ?的单色光垂直照射到光栅常数d = 2×10－4cm 的平面衍射光栅上,可能观察到的光谱线的最大级次为(A) 2. (B) 3. (C) 4. (D) 5.6.某物体的运动规律为d v /dt =－k v 2t ，式中的k 为大于零的常量．当t =0时，初速为v 0，则速度v 与时间t 的函数关系是(A)0221v v +=kt (B) 0221v v +-=kt (C) 02121v v +=kt (D) 02121v v +-=kt 7. 在定轴转动中,如果合外力矩的方向与角速度的方向一致,则以下说法正确的是:(A) 合力矩增大时, 物体角速度一定增大； (B) 合力矩减小时, 物体角速度一定减小；(C) 合力矩减小时,物体角加速度不一定变小； (D) 合力矩增大时,物体角加速度不一定增大. 8.一质点沿x 轴作简谐振动，振动方程为)312cos(1042π+π⨯=-t x (SI)．从t = 0时刻起，到质点位置在x = -2 cm 处，且向x 轴正方向运动的最短时间间隔为(A) s 81(B) s 61 (C) s 41(D)s 31 (E) s 21 9.下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线能是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？10.一束光强为I 0的自然光，相继通过三个偏振片P 1、P 2、P 3后，出射光的光强为I ＝I 0 / 8．已知P 1和P 3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P 2，要使出射光的光强为零，P 2最少要转过的角度是(A) 30°． (B) 45°． (C) 60°． (D) 90°．二. 填空题(每空2分，共30分).1. 任意时刻a t =0的运动是 运动；任意时刻a n =0的运动是 运动.2. 一卡诺热机低温热源的温度为27?C,效率为30% ,高温热源的温度 T 1 = .3.由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边真空．如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度__________(升高、降低或不变)，气体的熵__________(增加、减小或不变)．4. 作简谐振动的小球, 振动速度的最大值为v m =3cm/s, 振幅为A=2cm, 则小球振动的周期为 ；若以速度为正最大时作计时零点,振动表达式为 .5. 在双缝干涉实验中,两缝分别被折射率为n 1和n 2的透明薄膜遮盖,二者的厚度均为e ,波长为?的平行单色光垂直照射到双缝上,在屏中央处,两束相干光的相位差?? = .6.如图所示，x 轴沿水平方向，y 轴竖直向下，在t ＝0时刻将质量为m的质点由a 处静止释放，让它自由下落，则在任意时刻t ，质点所受的对原点O 的力矩M ϖ＝________________.7. 设气体质量均为M ,摩尔质量均为M mol 的三种理想气体,定容摩尔热容为C V ,分别经等容过程(脚标1)、等压过程(脚标2)、和绝热过程(脚标3),温度升高均为?T ,则内能变化?E 1 = ； 从外界吸收的热量Q 2= ；对外做功A 3= .8.波长为?=480.0 nm 的平行光垂直照射到宽度为a =0.40 mm 的单缝上，单缝后透镜的焦距为f =60 cm ，当单缝两边缘点A 、B 射向P 点的两条光线在P 点的相位差为?时，P 点离透镜焦点O 的距离等于_______________________．9. 力 F = x i +3y 2j (S I) 作用于其运动方程为x = 2t (S I) 的作直线运动的物体上, 则0～1s 内力F 作的功为A = J .10. 用? = 6000 ?的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第4个暗环(中央暗斑为第1个暗环)对应的空气膜厚度为 ?m .三.计算题(每小题10分，共40分)1. 一轴承光滑的定滑轮，质量为M ＝2.00kg ，半径为R ＝0.100m ，一根不能伸长的轻绳，一端固定在定滑轮上，另一端系有一质量为m ＝3.00kg 的物体，如图 3.1所示．已知定滑轮的转动惯量为J ＝MR 2/2，其初角速度?0＝10.0rad/s ，方向垂直纸面向里．求：(1) 定滑轮的角加速度的大小和方向；(2) 定滑轮的角速度变化到?＝0时，物体上升的高度.2.一气缸内盛有1 mol 温度为27 ℃，压强为1 atm 的氮气(视作刚性双原子分子的理想气体)．先使它等压膨胀到原来体积的两倍，再等体升压使其压强变为2 atm ，最后使它等温膨胀到压强为1 atm ．求：氮气在全部过程中对外作的功，吸的热及其内能的变化．(普适气体常量R =8.31 J·mol －1·K －11n 2=0.693)3. 一平面简谐波在介质中以速度v = 30 m/s 自左向右传播，已知在传播路径上某点A 的振动方程为y = 3cos (4?t —? ) (SI) ，另一点D 在A 右方9米处(1) 若取x 轴方向向左，并以A 为坐标原点，如图(a)所示，试写出波动方程; (2) 写出D 点的振动方程.4. 如图所示为一牛顿环装置,R =400cm,用某单色平行光垂直入射,观察反射光形成的牛顿环,测得第5(1) 求入射光的波长. (2) 设图中OA =1.00cm,求在半径为OA 的范围内 可观察到的明环数目.─2006学年第二学期《 大学物理》(上)( A卷)参考答案一 选择题(每小题3分，共30分)1.C2.D3.A4.D5.B6.C7.A8.E9.B 10.B 二 填空题(每空2分，共30分).1. 匀速率, 直线;2.428.6K ;3. 不变，增加;4. 4?/3; x=0.02cos(3t /2－?/2)(SI);4题图5. 2?(n 1?n 2)e/?;6. mgb k ϖ7. M /M mol C V ?T; M /M mol (C V +R )?T; －M /M mol C V ?T . 8. 0.36 mm; 9. 2; 10. 0.9,三 计算题(每小题10分，共40分)1.解：(1) ∵mg －T ＝ma (1分) TR ＝J ? (2分) a ＝R ? ( 1分)∴??= mgR / (mR 2＋J )()R M m mgMR mR mgR +=+=222122 ＝73.5 rad/s 2 (1分) 方向垂直纸面向外. (1分)(2) ∵ βθωω2202-= 当?＝0 时，rad 68.0220==βωθ (2分) 物体上升的高度 h = R ???= 6.8×10-2 m. ( 2分)2. 解：该氮气系统经历的全部过程如图． 设初态的压强为p 0、体积为V 0、温度为T 0， 而终态压强为p 0、体积为V 、温度为T ．在全部过程中氮气对外所作的功 W = W (等压)+ W (等温)W (等压) = p 0(2 V 0－V 0)=RT 0 ( 1分) W (等温) =4 p 0 V 0ln (2 p 0 / p 0)= 4 p 0 V 0ln 2 = 4RT 0ln 2 ( 2分) ∴W =RT 0 +4RT 0ln 2=RT 0 (1+ 4ln 2 )=9.41×103 J ( 2分) 氮气内能改变)4(25)(000T T R T T C E V -=-=∆=15RT 0 /2=1.87×104 (3分) 氮气在全部过程中吸收的热量Q =△E +W =2.81×104 J ． (2分)3. (1)若取x 轴方向向左，A 为坐标原点，则波动方程为y=3cos[4?(t +x/c )??]=3cos(4?t+2?x /15??) (SI) (5分)(2) D (x=?9m)点的振动方程为y 0=3cos[4?t+2?(?9)/15??] =3cos(4?t ?11?/5)=3cos(4?t ??/5) (SI) (5分)4. (1) 因n 1>n 2<n 3 所以 ?=2n 2e+?/2 (2分) 又因 e =r 2/2R 且 n 2=1明环条件 ?=2n 2 (r 2/2R)+?/2=k ? (2分)明环半径 r =[(2k ?1)R ?/2]1/2 ?=2r 2/[(2k ?1)R ]=5000? (2分) (2) (2k ?1)=2r 2/(R ?)=100 k =50.5故在OA 范围内可观察到50个明环（51个暗环） (4分)(a)。