石家庄铁道大学大学物理试卷A及答案.doc

学号： 姓名： 班级： 密封线内答题无效石家庄铁道大学2009-2010学年第二学期09级本科班期末考试试卷A课程名称： 大学物理(A) 任课教师： 考试时间：120分钟考试性质（学生填写）：正常考试（）缓考补考（）重修（）提前修读（）题 号一二三总分1234满 分303010101010100得 分改卷人本题得分一、选择题 （每题3分，共30分）1（0602） 质点作曲线运动，表示位置矢量，表示速度，表示加速度，S表示路程， 表示切向加速度，下列表达式中， (1) ， (2) ， (3) ， (4) (A) 只有(1)、(4)是对的 (B) 只有(2)、(4)是对的 (C) 只有(2)是对的 (D) 只有(3)是对的 D 速率的定义式：2（5627） 在高台上分别沿45仰角方向和水平方向，以同样速率投出两颗小石子，忽略空气阻力，则它们落地时速度 (A) 大小不同，方向不同 (B) 大小相同，方向不同 (C) 大小相同，方向相同 (D) 大小不同，方向相同 B 3（0247）如图所示，一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水平光滑固定轴O旋转，初始状态为静止悬挂现有一个小球自左方水平打击细杆设小球与细杆之间为非弹性碰撞，则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统 (A) 只有机械能守恒 (B) 只有动量守恒 (C) 只有对转轴O的角动量守恒 (D) 动量和角动量均守恒 C 4（4559）下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？ B 麦克斯韦分布曲线的性质，不同质量的分子速率分布。5（4668）一容器贮有某种理想气体，其分子平均自由程为，若气体的热力学温度降到原来的一半，但体积不变，分子作用球半径不变，则此时平均自由程为 (A) (B) (C) (D) / 2 因为 A 6（4105） 如图，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B (pA = pB )，则无论经过的是什么过程，系统必然 (A) 对外作正功 (B) 内能增加 (C) 从外界吸热 (D) 向外界放热 B 密封线内答题无效7（1633）图中所示曲线表示球对称或轴对称静电场的某一物理量随径向距离r变化的关系，请指出该曲线可描述下列哪方面内容(E为电场强度的大小，U为电势）： (A) 半径为R的无限长均匀带电圆柱面电场的Er关系 (B) 半径为R的无限长均匀带电圆柱体电场的Er关系 (C) 半径为R的均匀带正电球体电场的Ur关系 (D) 半径为R的均匀带正电球面电场的U r关系 A 8（1054）已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和q0，则可肯定： (A) 高斯面上各点场强均为零 (B) 穿过高斯面上每一面元的电场强度通量均为零 (C) 穿过整个高斯面的电场强度通量为零 (D) 以上说法都不对 C 9（1357）一半径为R的薄金属球壳，带电荷-Q设无穷远处电势为零，则球壳内各点的电势U可表示为： () (A) (B) (C) (D) B 10（1327）C1和C2两空气电容器，把它们串联成一电容器组若在C1中插入一电介质板，则 (A) C1的电容增大，电容器组总电容减小 (B) C1的电容减小，电容器组总电容增大 (C) C1的电容减小，电容器组总电容减小 (D) C1的电容增大，电容器组总电容增大 D 本题得分二、填空题 （共30分）1（0005）（3分） 一质点作半径为 0.1 m的圆周运动，其角位置的运动学方程为： (SI)则其切向加速度为=_0.1 m/s2 _ 因为 2（0236）（3分） 质量为m、长为l的棒，可绕通过棒中心且与棒垂直的竖直光滑固定轴O在水平面内自由转动(转动惯量Jm l 2 / 12)开始时棒静止，现有一子弹，质量也是m，在水平面内以速度v 0垂直射入棒端并嵌在其中则子弹嵌入后棒的角速度w _3v0 / (2l)_ 3（4017）（5分）1 mol氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中，温度为27，这瓶氧气的内能为_ 6.2310 3 _J；分子的平均平动动能为_6.2110 - 21 _；分子的平均总动能为_1.03510 - 21 _ (摩尔气体常量 R= 8.31 Jmol-1K-1 玻尔兹曼常量 k= 1.3810-23K-1） 4（4283）（3分）当理想气体处于平衡态时，若气体分子速率分布函数为f(v)，则分子速率处于最概然速率vp至范围内的概率N / N_ 5（4127）（5分）一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27，热机效率为40，其高温热源温度为_500 _ K.今欲将该热机效率提高到50，若低温源保持不变，则高温热源的温度应增加_ 100 _ K. 密封线内答题无效6（5086）（3分）静电场场强的叠加原理的内容是_._ . 若电场由几个点电荷共同产生，则电场中任意一点处的总场强等于各个点电荷单独存在时在该点各自产生的场强的矢量和7（1176）（4分）真空中，有一均匀带电细圆环，电荷线密度为l，其圆心处的电场强度E0 _0_ ，电势 U0 _l / (2e0)_(选无穷远处电势为零) 8（1220）（4分）一空气电容器充电后切断电源，电容器储能W0，若此时在极板间灌入相对介电常量为er 的煤油，则电容器储能变为W0的_1/er _ 倍如果灌煤油时电容器一直与电源相连接，则电容器储能将是W0的_er _倍 三、计算题 （共40分）本题得分1.（0191）（本题10分）如图所示，在地面上固定一半径为R的光滑球面，球面顶点A处放一质量为M的滑块一质量为m的油灰球，以水平速度射向滑块，并粘附在滑块上一起沿球面下滑问： (1) 它们滑至何处( q = ?)脱离球面？ (2) 如欲使二者在A处就脱离球面，则油灰球的入射速率至少为多少？ 解：设m与M碰撞后的共同速度为v，它们脱离球面的速度为u (1) 对碰撞过程，由动量守恒定律得 2分m与M沿固定光滑球面滑下过程中机械能守恒，在任一位置q 时，有 2分 2分当物体脱离球面时，N = 0，代入式并与、式联立，可解得： 2分 (2) 若要在A处使物体脱离球面，必须满足 1分即，考虑到式有 所以油灰的速度至少应为 1分本题得分2.（0781）（本题10分）物体A和B叠放在水平桌面上，由跨过定滑轮的轻质细绳相互连接，如图所示今用大小为F的水平力拉A设A、B和滑轮的质量都为m，滑轮的半径为R，对轴的转动惯量JAB之间、A与桌面之间、滑轮与其轴之间的摩擦都可以忽略不计，绳与滑轮之间无相对的滑动且绳不可伸长已知F10 N，m8.0 kg，R0.050 m求： (1) 滑轮的角加速度； (2) 物体A与滑轮之间的绳中的张力； (3) 物体B与滑轮之间的绳中的张力 解：各物体受力情况如图 FTma 2分 ma 2分 ()R 2分 aRb 1分由上述方程组解得： b 2F / (5mR)10 rads-2 1分 T3F / 56.0 N 1分 2F / 54.0 N 1分密封线内答题无效本题得分3.（4112）（本题10分）汽缸内有2 mol氦气，初始温度为27，体积为20 L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止把氦气视为理想气体试求： (1) 在pV图上大致画出气体的状态变化过程 (2) 在这过程中氦气吸热多少？ (3) 氦气的内能变化多少？ (4) 氦气所作的总功是多少？ (普适气体常量R=8.31 )解：(1) pV图如图 2分 (2) T1(27327) K300 K 据 V1/T1=V2/T2， 得 T2 = V2T1/V1600 K 1分 Q =n Cp(T2-T1) 2分 = 1.25104 J 1分 (3) DE0 2分 (4) 据 Q = W + DE WQ1.25104 J 2分本题得分4.（1651）（本题10分） 如图所示，一内半径为a、外半径为b的金属球壳，带有电荷Q，在球壳空腔内距离球心r处有一点电荷q设无限远处为电势零点，试求： (1) 球壳内外表面上的电荷 (2) 球心O点处，由球壳内表面上电荷产生的电势 (3) 球心