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普通物理學期末試卷

時間：2022-06-27 19:37:14 其他我要投稿

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普通物理學期末試卷

《普通物理學》期末考試卷A及參考答案

普通物理學期末試卷

一填空題(共36分，除特殊說明外，每空1分)

1.質(zhì)點作勻速圓周運動的過程中，___________(切向，法向)加速度始終為零;質(zhì)點作加速圓周運動的過程中，___________(切向，法向)加速度的方向始終與速度的方向相同。 2.一物體質(zhì)量為10 kg ，受到方向不變的力F?30?40t(SI)的作用，在開始的2s內(nèi)，此力的沖量大小等于___________(2分);若物體的初速度大小為10 m?s向，則在2s末物體速度的大小等于___________(2分)。

3.理想氣體的熱力學能(內(nèi)能)是_____________的單值函數(shù)， 1 mol 理想氣體的熱力學能(內(nèi)能)是_____________________.

4.對于滿足麥克斯韋速率分布的理想氣體，其平均速率，最概然速率 vp，和方均根速率，方向與F同滿足___________關系。

5.熱力學第一定律的數(shù)學表達式是 ;通常規(guī)定系統(tǒng)從外界吸收熱量時Q為正值，系統(tǒng)向外界放出熱量時Q為負值; 時W為

正值，時W為負值;系統(tǒng)熱力學能時ΔE為正值，系統(tǒng)熱力學能時ΔE為負值。

6.熱力學第二定律的開爾文表述為： (2分) 。

7. 導體達到靜電平衡時，其內(nèi)部各點的場強為 8. 如圖所示半圓形載流線圈平面與B線平行，半徑為R，載有電流I，磁感應強度為B(如圖所示)，則

ab邊所受的安培力大小為，方向 ;此線圈的磁矩大小為，方向 ;以ab為軸，線圈所受的磁力矩大小為 ;方向。

9. 尺寸相同的鐵環(huán)和銅環(huán)所包圍的面積中，通以相同變化率的磁通量，環(huán)中感應電動勢，感應電流。

10. 豎直彈簧振子，T?0.5 s, 現(xiàn)將它從平衡位置向下拉4 cm后釋放, 讓其振動. 若以平衡位置為坐標原點, 以豎直向下作為x軸正方向,

則振動方程為 _______________________ (2分)。 11. 已知簡諧運動方程 (cm), 則物體從x?1 cm運動到cm至少所用的時間為 ____________(2分)。

12. 已知一平面簡諧波的波動方程為y?0.20cos[2.5?(s?1)t??(m?1)x] (cm)，則波的波速為____________ , 頻率為 ____________ , 波長為 ____________。

13. 一波源作簡諧振動，其振動方程為y?0.04cos(240?t) (m)，它所形成的波以30 m/s的速度沿一直線傳播，假設傳播方向為x軸的正方向，介質(zhì)對波沒有吸收，則該波的波動方程為 ________________________________。

14. 一定波長的單色光進行雙縫干涉實驗時，若欲使屏上的干涉條紋變寬，可采用的方法是：

(1)____________________________; (2) ___________________________。二計算題 (共64分，答在草稿紙上)

1.(16分) 如圖一所示，一均勻細棒長為l ，質(zhì)量m ，可繞通過端點O的水平軸在豎直的平面內(nèi)無摩擦的轉動。棒在水平位置時釋放，當它落到豎直位置時細棒另一端與放在地面上的一質(zhì)量也為m的靜止物塊碰撞，問 : (1) 碰撞前一瞬間棒的角速度?0;

(2) 若碰撞為完全彈性碰撞，碰撞后一瞬間物塊速度的大小。

圖一

2. (15分) 一卡諾熱機工作在溫度為60 ?C 和240 ?C 的兩個熱源之間， (1)求熱機的效率;

(2)設完成一次循環(huán)熱機吸收的熱量是400 mJ，求熱機放出的熱量和對外界所做的功; (3)在p-V圖上畫出循環(huán)過程的示意圖; (4)指出(3)中循環(huán)過程所包圍的面積的大小。

3.(18分)一空氣平板電容器，平板面積為S，兩板距離為d。今把該電容器接到電勢為V的電池上并保持連接。求：

(1) 兩極板之間的相互作用力，電容器所儲存的能量;

(2) 用力把極板之間的距離緩慢拉開到2d，需要做多少功?電容器所儲存的能量變?yōu)槎嗌?

4. (15分)如圖二所示，玻璃上鍍有某種折射率為n2=1.5的薄膜材料，現(xiàn)以可見光(400～760 nm)由薄膜方向垂直入射，在反射光中觀察到波長為600 nm的光干涉相消，已知n3>n2>n1，

(1) 若已知薄膜的厚度200 nm< d <400 nm, 試求薄膜的厚度;

(2) 若改用波長范圍為200～1200 nm 的光垂直入射，則透射光中哪種波長的光會干涉相消?

一填空題 (36分) 1. 切向切向

2. 140N?S(2分) 24m/s(2分) 3. 溫度

圖二

5. Q=E2-E1+W 系統(tǒng)對外做功外界對系統(tǒng)做功增加減少 6. 不可能創(chuàng)造一種循環(huán)動作的熱機，只從一個單一的熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。 7. 零相同

8. 2BIR 垂直紙面向里 9. 相同不同 10.X?4xos4?t(cm)(2分)

s(2分)

垂直紙面向里

垂直向下

12. 2.5m/s 1.25Hz 2.0m 13.y?0.04cos(240?t?8?x)(m) 14. 減小縫寬增大縫與屏之間的距離

二 .計算題(60分)：

1 (16 分)：解

(1)利用角動量定理得

12lmgcos??J兩邊乘以d?

mglcos?d??

?J?d? 得

lmg?

J?0 (5分)

?0?

3gl

(2分)

(2)對O點，碰撞前后角動量守恒則

J?0?J?1?m?l (1) (3分)

碰撞前后動能守恒則

12J?0?

J?1?

(2) (3分)

聯(lián)立方程得

3gl (3分)

2.(15分)：解： (1)(共4分)熱機的效率是 ??1?

T2T1

180240?273

?0.351

(2分) (1分) (1分) (2)(共6分)設熱機所做的功為W，放出的熱量為Q2 ??

WQ1

W400mJ

?0.351

W?140.4mJ, Q2?Q1?W?259.6mJ

(3分) (2分) (1分) (3) (共3分)卡諾循環(huán)過程如圖所示 p A T?T

p 4p 3

1423

A — B 等溫膨脹; B — C 絕熱膨脹 C — D 等溫壓縮; D — A 絕熱壓縮

(4)(2分)循環(huán)過程包含的面積的大小為：140.4 mJ

3 (18分)

1)電容器的電容C??0Sd

，兩極板的帶電量分別為?Q，Q

?CV?

?0Sd

極板之間的電場E

兩極板之間的相互作用力F?E2

?0S2d2

(5分)

電容器所儲存的能量e?1V2

?0S2d

2 (4分)

極板之間的距離為x時，兩極板之間的相互作用力F

?0S2

，

因是緩慢拉開，外力與兩極板之間的相互作用力相同，所做的功W

2d2d?0S2

?0Sd

Fdx??

Vdx?

(5分)

此時電容器的電容C'?

?0S2d，

電容器所儲存的能量e'?1?0S2

C'V

(4分)

4. (15分)

解：(1)反射光光程差為：??2n2d 反射光干涉相消條件：??2n?

2d?(2k?1)2

(k?0,1,2,3...) 即 ??2?1.5?d?(2k?1)

取 k?0 則 ??2?1.5?d?

6002

得 d?100 nm(3分)

(2分)

(0.5分)

3?3?600取k?1則??2?1.5?d?2?;3?2;5?6002;得d?500nm;所以薄膜厚度為d?300nm;(2)透射光光程差為：??2n?;2d?2;反射光干涉相消條件：??2n?;2k?1)?;2d?2;?(2;(k?1,2,3...);即??2?1.5?d??;?(2k?1);取k?1則??2?1.5?300??;3?;2?;2得??900

3?3?600取 k?1 則 ??2?1.5?d?2 ?2 得 d?300 nm 取 k?2 則 ??2?1.5?d?

3?2

5?6002

得 d?500 nm

所以薄膜厚度為 d?300 nm

(2)透射光光程差為：??2n?

2d?2

反射光干涉相消條件：??2n?

2k?1)?

2d?2

?(2

(k?1,2,3...)