大学物理试题及答案.doc

课程名称 大学物理（上） 考试日期 2009.7.5 任课教师_考生姓名 学号 专业或类别 题号一二三四五六七总分累分人 签名题分40101010101010 100得分考生注意事项：1、本试卷共 6 页，请查看试卷中是否有缺页。最后一页是草稿纸，将其撕下打草稿。2、考试结束后，考生不得将试卷和草稿纸带出考场。一、选择、填空题（每空2分，共40分）得分评卷人 1. 若一运动质点的运动函数为，则其速度大小为【 D 】。 2. 一简谐振动曲线如图所示则振动周期是【 B 】。 (A) 2.62 s (B) 2.40 s (C) 2.20 s (D) 2.00 s 1一质点沿x轴运动的规律是（SI制），则前三秒内它的(A) 位移和路程都是3m； (B) 位移和路程都是-3m；(C) 位移是-3m，路程是3m； (D) 位移是-3m，路程是5m；2为麦克斯韦速率分布函数，则表示 (A) 速率附近，区间内的分子数； (B) 单位体积内速率在+区间内的分子数；(C) 速率附近，区间分子数占总分子数的比率； (D) 单位体积内速率在附近单位区间内的分子数；3一质点在力的作用下在X轴上作直线运动，力，式中和的单位分别为牛顿和米。则质点从处运动到的过程中，该力所作的功为：（A）42J； （B）21J； （C）7J； （D）3J；4已知某简谐运动的振动曲线如图所示，则此简谐运动的运动方程（x的单位为cm，t的单位为s）为（A）； （B）；（C）； （D）；5一理想卡诺热机的效率，完成一次循环对外作功，则每次循环向外界放出的热量为： （A）； （B）； （C）； （D）； 6. 关于横波和纵波下面说法正确的是 （A）质点振动方向与波的传播方向平行的波是横波，质点振动方向与波的传播方向垂直的波是纵波； （B）质点振动方向与波的传播方向平行的波是纵波，质点振动方向与波的传播方向垂直的波是横波；（C）纵波的外形特征是有波峰和波谷； （D）横波在固体、液体和气体中均能传播；7. 用水平力FN把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止。当FN逐渐增大时，物体所受的静摩擦力Ff的大小（A）不为零，但保持不变； （B）随FN成正比地增大； （C）开始随FN增大，达到某一最大值后，就保持不变； （D）无法确定；8两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛有氦气（均视为刚性分子理想气体）。开始时它们的压强和温度都相同，现将3J热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若使氢气也升高同样的温度，则应向氢气传递热量为 （A）3J； （B）5J； （C）6J； （D）10J；9质量为m、半径为r的均质细圆环，去掉1/2，剩余部分圆环对过其中点，与环面垂直的轴的转动惯量为（A）mr2； （B）2mr2； （C）mr22； （D）mr24； 10（式中Fx的单位为N，t的单位为s）的合外力作用在质量为10kg的物体上，在开始2s内此力的冲量为 （A）Ns； （B）Ns； （C）Ns； （D）Ns。 二、填空题 1质量为40 kg的箱子放在卡车底板上，箱子与底板间的静摩擦系数为040，滑动摩擦数为025。则（1）当卡车以加速度2 m/s2 加速行驶时，作用在箱子上摩擦力的大小为_N；（2）当卡车以 45 m/s2 的加速度行驶时，作用在箱子上的摩擦力大小为 _N。2. 已知一谐振子在t=0时，x=0，v0，则振动的初相位为 。3. 质点系由A，B，C，D 4个质点组成，A的质量为m，位置坐标为（0，0，0），B的质量为2 m ，位置坐标为（1，0，0），C的质量为3 m，位置坐标为（0，l，0），D的质量4 m，位置坐标为（0，0，1），则质点系质心的坐标为 _， _， _。 4. 一理想卡诺热机的效率为30%，其高温热源温度为400K，则低温热源温度为 K。若该理想卡诺热机从高温热源吸收的热量为Q，则用于对外作功的热量为 。5. 已知质点沿x轴作直线运动，其运动方程为x=2+6t2-2t3，式中x的单位为m，t的单位为s，t=4s时质点的速度为 m/s，加速度为 m/s2。 6. 在室温下，已知空气中的声速u1为340 m/s，水中的声速u2为1450 m/s ，频率相同的声波在空气中的波长 在水中的波长。（填长于、等于或短于）7. 设氦气为刚性分子组成的理想气体，其分子的平动自由度数为_，转动自由度为_。8. 一质量为m、半径为R的均质圆盘，绕过其中心的垂直于盘面的轴转动，由于阻力矩存在，角速度由 减小到 2，则圆盘对该轴角动量的增量大小为 。9. 均质圆盘对通过盘心，且与盘面垂直的轴的转动惯量为20kg/m2。则该圆盘对于过R/2处，且与盘面垂直的轴的转动惯量为_。三、简答题1. 质点作圆周运动时的加速度一定指向圆心，这种说法对吗？若不对，什么情况下该说法才成立呢？2. 怎样判断两物体的碰撞是否是完全弹性碰撞？四、计算题OAB1一质量为的小球用长的细绳悬挂在钉子O上。如质量同为的子弹以速率从水平方向击穿小球，穿过小球后，子弹速率减少到。如果要使小球刚好能在垂直面内完成一个圆周运动，则子弹的速率最小值应为多大？（10分） 2如右图所示，1mol氦气在温度为300K，体积为0.001m3的状态下，经过（1）等压膨胀A1B过程，（2）等温膨胀A2C过程，（3）绝热膨胀A3D过程，气体的体积都变为原来的两倍。试分别计算前面两种过程（等压膨胀过程和等温膨胀过程）中氦气对外作的功以及吸收的热量。（10分） （k=1.3810-23J/K，R=8.31J/molK）0.0020.0013 一容器内储有氧气，其压强为1.01105Pa，温度为27oC，求气体分子的数密度；氧气的密度。（10分） （k=1.3810-23J/K，R=8.31J/molK）一、单项选择题1质点沿轨道AB作曲线运动（从A向B运动），速率逐渐减小，图中哪一种情况正确地表示了质点在C处的加速度? (A) (B) (C) (D)2机械波的表达式为，式中y和x的单位为m，t的单位为s，则： （A）波长为5m； （B）波速为10ms-1； （C）周期为s； （D）波沿x轴正方向传播； 3关于最可几速率的下列说法，正确的是： （A）是气体分子的最大速率； （B）速率为的分子数目最多； （C）速率在附近单位速率区间内的分子比率最大； （D）以上说法都不正确；4在系统不受外力作用的非弹性碰撞过程中(A) 动能不守恒、动量守恒； (B) 动能和动量都不守恒；(C) 动能和动量都守恒； (D) 动能守恒、动量不守恒；5关于保守力，下面说法有误的是（A）保守力作正功时，系统内相应的势能减少； （B）作用力和反作用力大小相等、方向相反，两者所作功的代数和必为零；（C）质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零； （D）质点组机械能的改变与保守内力无关；6、处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同，分子的平均平动动能也相同，则它们 （A）温度，压强均不相同； （B）温度相同，但氦气压强大于氮气的压强； （C）温度，压强都相同； （D）温度相同，但氦气压强小于氮气的压强；7均质细杆可绕过其一端且与杆垂直的水平光滑轴在竖直平面内转动。今使细杆静止在竖直位置，并给杆一个初速度，使杆在竖直面内绕轴向上转动，在这个过程中 (A) 杆的角速度减小，角加速度减小； (B) 杆的角速度增大，角加速度减小； (C) 杆的角速度增大，角加速度增大； (D) 杆的角速度减小，角加速度增大；8. 如右图所示为一定量的理想气体的pV图，由图可得出结论 （A）是等温过程； （B）；（C）； （D）；9水平公路转弯处的轨道半径为，汽车轮胎与路面间的摩擦系数为，要使汽车在转弯处不致于发生侧向打滑，汽车在该处行驶速率： （A）不得小于； （B）不得大于； （C）必须等于； （D）应由汽车质量决定；10. 机械振动在介质中传播形成波长为的简谐波，对于两个相邻的同相点，下列说法不正确的是： （A）在这两点处质元的振动状态相同； （B）这两点间的距离为； （C）这两点处质元振动的振幅和频率相同； （D）这两点处质元振动的相位相同。 二、填空题1一质点具有恒定加速度，在t=0时，其速度为零，位置矢量为，在任意时刻的速度 ，位置矢量为 。2质量为的子弹以的速率水平射入置于光滑地面上的木块，且子弹留在木块中与木块共同运动，设木块的质量为，则木块和子弹共同运动的速率为 ，该过程中木块与子弹组成的系统损失的动能为 。3一理想卡诺热机，其高温热源温度为500K，低温热源温度为300K，则该卡诺热机的效率为 。4一平面简谐波的波动方程为y=0.02cos（400t20x），式中各物理量的单位均为国际单位制（SI）。该平面简谐波的波速为 m/s、波源振动频率为 Hz。5热力学过程可分为可逆过程和不可逆过程，如果逆过程能重复正过程的每一状态，而且不引起其他变化，这样的过程叫做 。根据熵增加原理，孤立系统中的不可逆过程，其熵要 。6质量为 025 kg的物体以 90m/s 的加速度下降，物体所受空气的阻力为_N。7在同一温度T=300K时，氢气的分子数密度是氧气的3倍，则氢气的压强是氧气的 倍。若氢气的分子数密度为2.661025m-3，该气体的压强为 Pa。（k=1.3810-23JK-1）8. 一质点在力的作用下沿X轴作直线运动，力，式中和的单位分别为牛顿和米。则质点从处运动到的过程中，该力所作的功为 J。9. 一质量为m、半径为R的均质圆盘，绕过其中心的垂直于盘面的轴转动，由于阻力矩存在，角速度由 减小到 4，则圆盘对该轴角动量的增量大小为 。10. 质量为m、半径为r的均质细圆环，去掉23，剩余部分圆环对过其中点，与环面垂直的轴的转动惯量为 。三、简答题1. 有人说：“分子很小，可将其当作质点；地球很大，不能当作质点”。这种说法对吗？能将物体当作质点的条件是什么？2. 质点的动量、质点的动能、力做功和势能这几个物理量中哪些与惯性系有关？四、计算题1质量为m的质点在外力F（平行于X轴）的作用下沿X轴运动，已知t=0时质点位于原点，且初始速度为零。设外力F=-kx+F0，求从x=0运动到x=L处的过程中力F对质点所作的功。若外力F=10+2t，求开始2s内此力的冲量。（10分）2温度为0oC和100oC时理想气体分子的平均平动动能各为多少？（10分）3如右图所示，1mol氢气在温度为300K，体积为0.025m3的状态下，经过（1）等压膨胀A1B过程，（2）等温膨胀A2C过程，（3）绝热膨胀A3D过程，气体的体积都变为原来的两倍。试分别计算前面两种过程（等压膨胀过程和等温膨胀过程）中氢气对外作的功以及吸收的热量。（10分）（k=1.3810-23J/K，R=8.31J/molK）一、单项选择题1一质点在Y轴上运动，其坐标与时间的变化关系为Y=4t-2t2，式中Y、t分别以m、s为单位，则4秒末质点的速度和加速度为：（A）12m/s、4m/s2； （B）-12 m/s、-4 m/s2 ； （C）20 m/s、4 m/s2 ； （D）-20 m/s 、-4 m/s2； 2在室温下，相同频率的声波在空气和水中的波长分别为和，则二者关系为： （A）； （B）Rc. 则此质点运动的切向加速度at=_C_；法向加速度an。7. 一质量为m的质点在指向圆心的平方反比力的作用下,作半径为r的圆周运动。此质点的速率v=。若取距圆心无穷远处为势能零点,它的机械能E=。8. 相对论的两个基本假设为（1）相对性原理（2）光速不变原理。9. p+介子是不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是2.610-8 s，如果它相对于实验室以0.8 c (c 为真空中光速) 的速率运动， 那么实验室坐标系中测得的p+介子的寿命是s。10. 一观察者测得一沿米尺长度方向匀速运动着的米尺的长度为 0.5 m则此米尺以速度 v 2.60108m/s接近观察者。11. 图中所示为两个简谐振动的振动曲线若以余弦函数表示这两个振动的合成结果，则合振动的方程为0.04cos(t/2)(SI)12. 一平面简谐波的波动方程为y = 0.02cos(6tx/2) （SI），则此波的波长= 4m;周期T=1/3=0.33s。13. 在塔楼上报警的警钟,每隔0.5s响一声,连续不断地响,某人坐在以v=60km/h的速度向警钟行驶的车中,设空气中声速为340m/s,则此人在5分钟中可听到629次警钟声。14. 波长为 600 nm的单色平行光，垂直入射到缝宽为a=0.60 mm的单缝上，缝后有一焦距=60 cm的透镜，在透镜焦平面上观察衍射图样则：中央明纹的宽度为1.2mm，两个第三级暗纹之间的距离为3.6mm。15. 一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的偏振化方向成45角已知通过此两偏振片后的光强为I，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为_2I。计算题（每题10分，共60分）二. 一质量为m的质点系在细绳的一端，绳的另一端固定在平面上，此质点在粗糙水平面上作半径为r的圆周运动。设质点最初速率是v0，当它运动一周时，其速率变为v0/2，求（1）摩擦力作的功;（2）滑动摩擦系数;（3）在静止以前质点运动了多少圈？ 解： 又由 可以解得 设静止以前转动了N圈 u带入得三. 有一半径为R的圆形平板平放在水平桌面上，平板与水平桌面的摩擦系数为，若平板绕通过其中心且垂直板面的固定轴以角速度0开始旋转，它将在旋转几圈后停止？（已知圆形平板的转动惯量，其中m为圆形平板的质量）解： 取半径为r的质元，摩擦力 df = u2rdrg摩