2015年湖南省大学生物理竞赛试卷

湖南省第2届大学生物理竞赛试卷

2015年5月9日 时间：150分钟 满分100分

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题 号 一 二 三 四 五 总 分

学 校

得 分

得 分

一、 选择题 (每题2分，共20分)

1. 某人骑自行车以速率v 向西行驶，今有风以相同速率从北偏东300

方向吹来，人感到风从哪个方向吹来 ? ( )。

(A)北偏东300

； (B)南偏东300

； (C)北偏西300

； (D)西偏南300

。

2. 一水平放置的轻弹簧，劲度系数为，其一端固定，另一端系一质量为的滑块A，A 旁又有一质量相同的滑块B，如图所示。设两滑块与桌面间无摩擦，若用外力将A、B 一起推压使

弹簧压缩距离为d 而静止，然后撤去外力，则B 离开时的速度为（ ）。

k m (A)k d 2 ； (B)m k d 2 ； (C)m k d ； (D) m

k

d 2。

3. 光滑的水平桌面上有长为、质量为的匀于桌面的竖直固定轴自由转动，转动惯量为

l 2m 质细杆，可绕过其中点O 且垂直2

1ml ，起初杆静止。有一质m 的小球沿桌面正对着杆的一端，在垂直于杆长的方向上，以速率

v 运动，如图所示。当小球与杆端发生碰撞后，就

与杆粘在一起随杆转动。则这一系统碰撞后的转动角速度是（ ）。

3

量为(A)12lv ； (B)l v 32 ； (C)l v 43 ； (D)l

v

3 。

4. 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们（ ）。

(A)温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强； (B)温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强。

学 院

评卷人

专业班级

学 号

姓 名

(C)温度相同、压强相同； (D)温度、压强都不相同；

5. 气缸内盛有一定量的氢气(可视作理想气体)，当温度不变而压强增大一倍时，氢气分子的平均碰撞次数λZ 的变化情况是（ ）。

和平均自由程λλZ Z (A) 和都增大一倍； (B) 和都减为原来的一半； Z Z 减为原来的一半。 减为原来的一半而增大一倍； (D) 增大一倍而(C)

6. 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体。若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后（ ）。

(A)温度不变，熵增加； (B)温度升高，熵增加； (C)温度降低，熵增加； (D)温度不变，熵不变。

7. 一个平行板电容器，充电后与电源断开，当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大，则两极板间的电势差、电场强度的大小、电场能量W 将发生如下变化（ ）。

E 12U (A) 减小，减小，W 减小； (B)增大，增大，W 增大； E E 12U 12U (C) 减小，不变，W 不变； (D) 增大，不变，W 增大。 E E 12U 12U

B G

r 8. 在磁感应强度为的均匀磁场中作一半径为的半球面，

边线所在平面的法线方向单位矢量n 与

S S G B G

的夹角为α，则通过半球

面S 的磁感应通量为（ ）。

(A)

； (B) ；

B r 2πB r 22πB r 2

π−B r 2

π−αsin αcos ； (D) 。 (C)

9. 光强为的自然光垂直通过两个偏振片，它们的偏振化方向之间的夹角。设偏振片没有吸收，则出射光强0I D

60=αI 与入射光强之比为（ ）。

0I 81 ； (B)8341 ； (D)43 。 (A) ； (C)

3=n 10. 由氢原子理论知，当大量氢原子处于的激发态时，原子跃迁将发出（ ）。

(A)一种波长的光； (B)两种波长的光； (C)三种波长的光； (D)连续光谱。

得 分

二、填空题 (每题3分，共18分)

评卷人

1. 一质点从静止开始作直线运动，开始加速度为，此后加速度随时间均匀增加，经过时间a τ后，加速度为，经过时间2a 2τ后，加速度为，……。 经过时间

3a n τ后，该质点的加速度为 , 走过的距离为 。

2. 质量为的小球自高为处沿水平方向以速率抛出，与地面碰撞后跳起的最大高度为

m 0y 0v 01y ，水平速率为021v ，则碰撞过程中，地面对小球的垂直冲量的大小为 ，地面对小球的水平冲量的大小为 。

3. 如图所示，在边长为的正方形平面的中垂线上，距中心Ｏ点

a a 2

1处，有一电量为的正点电荷，则通过该平面的电场强度通量

为

q 。

ω4. 金属圆板在均匀磁场中以角速度绕中心轴旋转，均匀磁场的方向平行于转轴，如图。这时板中心至边缘的感应电动势大小为 ，方向 。

)90cos()cos(1.0t x y ππ=5. 一弦上的驻波表达式为 (SI)。 形成该驻波的两个反向传播的行波的波长为_________，频率为_______________。

6. 多电子原子中，电子的排列遵循 原理和 原理。

……………………………密 ……………………………………………封 ……………………………………………………线………………………………………

得 分

三、简答题 (每题5分，共10分) 评卷人

+μ10s −×1. 假定在实验室中测得静止在实验室中的

子(不稳定的粒子)的寿命为

s ，而当它相对于实验室运动时实验室中测得它的寿命为1.63。试问：

这两个测量结果符合相对论的什么结论? 子相对于实验室的速度是真空中光速c 的

多少倍? 6102.2−×5+μ

2. 机械波的振幅，电磁波的振幅和物质波的振幅分别代表什么意义?

得 分 四、计算题 (每题6分，共42分) 评卷人

x x 1. 如图所示质量为 M 的物块A 在离平板 h 的高度处自由下落，落在质量也是 M 的平板 B 上。已知轻质弹簧的劲度系数为 k ，物体与平板作完全非弹性碰撞，求碰撞后弹簧的最大压缩量。

′r 的“无限长”直圆柱金属导体，竖直线OO 2. 空气中有一半径为为其中心轴线，在圆柱体内挖一个直径为r 1的圆柱空洞，空洞侧面与相切，在

未挖洞部分通以均匀分布的电流

r

v

O O ′I ，方向沿向下，如图所示。

在距轴线3处有一电子(电量为

)沿平行于轴方向，在中心

轴线O 和空洞轴线所决定的平面内，向下以速度飞经点。求电子经时所受的力。

O O ′r O O ′e −′O v G

P P