2013-2014-1《大学物理D》练习题(发学生).pdf

专业班级 学号 姓名 成绩 1 大学物理 D 练习一 液体的表面性质 一 填空题 1 1 1 某小朋友在吹肥皂泡的娱乐中 恰好吹成一个直径为 2 00cm 的肥皂泡 若在此环境下 肥皂 液的表面张力系数为 0 025N m 则此时肥皂泡内外压强差为 Pa 1 1 2 当液体与固体接触时 通常把接触角 90 作为液体是否润湿固体的的界限 当 90 称 为液体 固体 如汞在玻璃表面 当 R B 开通活塞 将出现的现象为 A A和B均无变化 B A变大 B变小 C A变小 B变大 D A和B均变小 1 2 2 下列事件中与毛细现象有关的是 1 植物水分吸收 2 石油开采 3 地下水开采 4 天然气开采 A 1 2 4 B 1 2 4 5 C 2 3 4 5 D 1 2 3 4 5 1 2 3 在自然界中经常会出发发现这样一种现象 在傍晚时地面是干燥的 而在清晨时地面却变得湿润 了 可能原因有下列五项 下列哪项组合是最合适的成因解释 D 1 根据对毛细现象的物理分析可知 由于水的表面张力系数与温度有关 毛细水上升的高度会随着 温度的变化而变化 温度越低 毛细水上升的高度越高 2 在白天 由于日照的原因 土壤表面的温度 较高 土壤表面的水分蒸发快使傍晚时地面变得干燥的 3 土壤颗粒之间的毛细水会因白天温度升高而 下降 使土壤表层变得干燥 4 在夜间 土壤表面的温度较低 而土壤深层的温度变化不大 使得土壤 颗粒间的毛细水上升 5 夜间空气中的水汽也会因为温度下降而凝结 因而使清晨土壤表层标的湿润 A 1 2 4 B 1 2 4 5 C 2 3 4 5 D 1 2 3 4 5 A B RA RB 专业班级 学号 姓名 成绩 2 1 2 4 同一体系 比表面自由能和表面张力都用 表示 它们 A 物理意义相同 数值相同 B 量纲和单位完全相同 C 物理意义相同 单位不同 D 物理意义不同 单位不同 1 2 5 通常称为表面活性剂的物质是指将其加入液体中后 A 能降低液体的表面张力 B 能增大液体的表面张力 C 能显著增大液体的表面张力 D 能显著降低液体的表面张力 1 2 6 一个玻璃毛细管分别插入C25 和C75 的水中 则毛细管中的水在两不同温度 水中上升的高度 A 相同 B 无法确定 C C25 水中高于C75 水中 D C75 水中高于C25 水中 1 2 7 在液面上 某一小面积S周围表面对S有表面张力 下列叙述不正确的是 A 表面张力与液面垂直 B 表面张力与S的周边垂直 C 表面张力沿周边与表面相切 D 表面张力的合力在凸液面指向液体内部 曲面球心 在凹液面指向液体外部 1 2 8 对处于平衡状态的液体 下列叙述不正确的是 A 凸液面内部分子所受压力大于外部压力 B 凹液面内部分子所受压力小于外部压力 C 水平液面内部分子所受压力大于外部压力 D 水平液面内部分子所受压力等于外部压力 1 2 9 对于指定的液体 恒温条件下 有 A 液滴的半径越小 它的蒸气压越大 B 液滴的半径越小 它的蒸气压越小 C 液滴的半径与蒸气压无关 D 蒸气压与液滴的半径成正比 1 2 10 下列叙述不正确的是 A 比表面自由能的物理意义是 在定温定压下 可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量 B 表面张力的物理意义是 在相表面的切面上 垂直作用于表面上任意单位长度边线的表面紧缩力 C 比表面自由能与表面张力量纲相同 单位不同 D 比表面自由能单位为 2 mJ 表面张力单位为mN时 两者数值不同 1 2 11 已知C20 时水 空气的界面张力为mN1027 7 2 当在C20 和KPa100下可逆地增加水的表面 积 2 cm4 则系统的表面能G 为 A J1091 2 5 B J1091 2 1 C J1091 2 5 D J1091 2 1 三 简答题 1 3 1为什么喷洒农药时要在农药中加表面活性剂 答 专业班级 学号 姓名 成绩 3 四 计算题 1 4 1某同学在用毛细管升高法测量蒸馏水表面张力系数时 测得毛细管的内径为1 005mm 液柱 高度差 h 为29 000mm 考虑水能完全润湿玻璃毛细管壁 且不考虑凹液面下端以上液体重量 试问该同 学测得的水的表面张力为系数多少 重力加速度 2 9 8 gm s 水密度kg m31000 解 1 4 2 一粗细U型玻璃管 右端半径R 1 5mm 左端半径r 0 50mm 将 U型管注入适量水 两边管内水面离管口有一段距离 已知玻璃完全润湿水 已知重力加速度 2 9 8 gm s 水密度kg m31000 问 1 那端液面高 液面是凸还是凹 2 两边水面的高度差 解 1 4 3汞对玻璃表面完全不润湿 若将直径为1 00mm的玻璃毛细管插入大量汞中 试求管内汞面的相对 位置 已知汞的密度 33Kg m 1036 1 表面张力系数 3 520 10N m 重力加速度 2 sm8 9 g 解 h f f 专业班级 学号 姓名 成绩 1 大学物理 D 练习二 流体力学 一 填空题 2 1 1 水平放置的流管通内有理想流体水 在某两截面上 已知其中一截面 A 面积是另一截面 B 的两 倍 在截面 A 水的速度为 2 0m s 压强为 100kPa 则另截面的水的速度为 截面 A 压强比截面 A 压强高 KPa 2 1 2 雷诺数是判断生物体系内液体是做层流还是湍流流动状态的重要依据 许多藤本植物内水分流 动雷诺数约为 3 33 说明一般植物组织中水分的流动是 2 1 3 圆形水管的某一点 A 水的流速为 1 0m s 压强为 3 0 10 5Pa 沿水管的另一点 B 比 A 点低 20 米 A 点截面积是 B 点截面积的三倍 忽略水的粘滞力 则 B 点的压强为 重力加速度 2 9 8 gm s 二 选择题 2 2 1 水管的某一点 A 水的流速为 1 0 米 秒 计示压强为 3 0 105Pa 沿水管的另一点 B 比 A 点低 20 米 A 点面积是 B 点面积的三倍 则 B 点的流速和计示压强分别为 A 3 0m s 4 92 105Pa B 0 33m s 4 92 105Pa C 3 0m s 5 93 105Pa D 1 0m s 5 93 105Pa 2 2 2 在如图所示的大容器中装有高度为 H 的水 当在离最低点高度 h 是水的高度 H 多少时 水的水 平距离最远 A 1 4 B 1 3 C 1 2 D 2 3 三 简答题 2 3 1 流体的流动通常可分为层流 湍流及其过渡状态 试用所学物理知识简述怎样判别某一圆形直管 内流体的流动类型 答 h H 专业班级 学号 姓名 成绩 2 四 计算题 2 4 1 液体的流速可以通过皮托管 Pitot Tube 来测量 如图所示的 U 型管就是皮托管的一种形式 将此皮托管放入液体后 液体将在 U 型管内形成高度为 h 的液面差 试求液体的流速 解 2 4 2 圆形水管的某一点 A 水的流速为 2 0 米 秒 压强为 3 0 105Pa 沿水管的另一点 B 比 A 点低 20 米 A 点水管半径是 B 点水管半径的 2 倍 忽略水的粘滞力 求 B 点的水流速度和压强 重力加速度 2 9 8 gm s 水密度 3 1000 kg m 解 2 4 3 均匀地把水注入大水桶中 注入的流量 431 1 5 10Qms 盆底有一小孔 小孔面积 42 0 50 10Sm 问水面将在水桶中保持多高的高度 专业班级 学号 姓名 成绩 1 大学物理 D 练 习 三 热 学 一 填空题 3 1 1 质量为 m 摩尔质量为 M 分子数密度为 n 的理想气体 处于平衡态时 气体的温度为 T 压 强为 p 体积为 V R是摩尔气体常量 则状态方程为 若其中 k 称为玻耳兹曼常量 则状态方 程的另一形式为 3 1 2 两种不同种类的理想气体 其分子的平均平动动能相等 但分子数密度不同 则它们的温 度 压强 如果它们的温度 压强相同 但体积不同 则它们的分子数密度 单 位体积的气体质量 单位体积的分子平动动能 填 相同 或 不同 3 1 3 宏观量温度 T 与气体分子的平均平动动能 的关系为 因此 气 体的温度是 的量度 3 1 4 设氮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 3 1 5 2mol 氢气 在温度为 27 时 它的分子平动动能为 分子转动动能为 3 1 6 1mol 氧气和 2mol 氮气组成混合气体 在标准状态下 氧分子的平均能量为 氮分 子的平均能量为 氧气与氮气的内能之比为 3 1 7 3mol的理想气体开始时处在压强p1 6atm 温度T1 500 K 的平衡态 经过一个等温过程 压 强变为p2 3atm 该气体在此等温过程中吸收的热量为Q J 普适气体常量R 8 31 J mol K 3 1 8 在一个孤立系统内 一切实际过程都向着 的方向 进行 这就是热力学第二定律的统计意义 从宏观上说 一切与热现象有关 的实际的过程都是 3 1 9 右图为一理想气体几种状态变化过程的p V 图 其中MT 为等温 线 MQ 为绝热线 在AM BM CM 三种准静态过程中 1 温度升高的是 过程 2 气体吸热的是 过程 3 1 10 可逆卡诺热机可以逆向运转 逆向循环时 从低温热源吸热 向高 温热源放热 而且吸的热量和放出的热量等于它正循环时向低温热源放出的热量和从高温热源吸的热量 设 高温热源的温度为T1 450 K 低温热源的温度为T2 300 K 卡诺热机逆向循环时从低温热源吸热 Q2 400 J 则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功W 3 1 11 热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的 表明在自然界中与热现象有关的实际 宏观过程都是不可逆的 开尔文表述指出了 的过程是不可逆的 而克劳修斯表述指出了 的过程是不可逆的 3 1 12 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 专业班级 学号 姓名 成绩 2 二 选择题 3 2 1 关于温度的意义 有下列几种说法 1 气体的温度是分子平均平动动能的量度 2 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现 具有统计意 义 3 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同 4 从微观上看 气体的温度表示每个气体分 子的冷热程度 这些说法中正确的是 A 1 2 4 B 1 2 3 C 2 3 4 D 1 3 4 3 2 2 若理想气体的体积为V 压强为P 温度为T 一个分子的质量为m k为玻耳兹曼常量 R为 摩尔气体常量 则该理想气体的分子数为 A mPV B kTPV C RTPV D mTPV 3 2 3 若室内生起炉子后温度从15 升高到27 而室内气压不变 则此时室内的分子数减少了 A 0 5 B 4 C 9 D 21 3 2 4 如果氢气和氦气的温度相同 摩尔数也相同 则 A 这两种气体的平均动能相同 B 这两种气体的平均平动动能相同 C 这两种气体的内能相等 D 这两种气体的势能相等 3 2 5在容积V 4 10 3m3 的容器中 装有压强P 5 102 Pa 的理想气体 则容器中气体分子的平动动能 总和为 A 2J B 3J C 5J D 9J 3 2 6 对于室温下的双原子分子理想气体 在等压膨胀的情况下 系统对外所作的功与从外界吸收的 热量之比W Q 等于 A 2 3 B 1 2 C 2 5 D 2 7 3 2 7一定质量的理想气体完成一循环过程 此过程在V T 图中用图线1 2 3 1 描写 该气体在 循环过程中吸热 放热的情况是 A 在1 2 3 1 过程吸热 在2 3 过程放热 B 在2 3 过程吸热 在1 2 3 1 过程放热 C 在1 2 过程吸热 在2 3 3 1 过程放热 D 在2 3 3 1 过程吸热 在1 2 过程放热 3 2 8 一定量的理想气体经历acb 过程时吸热500 J 则经历acbda 过程时 吸热为 A 1200 J B 700 J C 400 J D 700 J 3 2 9 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小 图中阴影部分 分别为 1 S和 2 S 则两者的 大小关系为 A 1 S 2 S B 1 S 试求 1 P点的振动表式 2 此波的波动表式 解 6 4 4 一横波沿绳子传播时的波动表式为 410cos 05 0 xty SI 制 1 求此波的振幅 波速 频率和波长 2 求绳子上各质点振动的最大速度和最大加速度 3 求 x 0 2m 处的质点在 t 1s 时的相位 它是原点处质点在哪一时刻的相位 解 2 0 my mx 45 0 o 2 0 P 0 1 t st25 0 2 专业班级 学号 姓名 成绩 4 6 4 5 设 1 S和 2 S为两相干波源 初始相位相差 相距为4 若两波在 1 S与 2 S连线方向上传 播时分别引起各点振动的振幅均为 A 且不随距离变化 求在 1 S与 2 S连线间由于干涉而振幅为 2A 的 点的位置 解 1 SP 2 S 图 专业班级 学号 姓名 成绩 1 大学物理 D 练 习 七 波动光学 一 填空题 7 1 1 真空中波长为500nm 绿光在折射率为1 5 的介质中从A 点传播到B 点时 相位改变了5 则 光从A 点传到B 点经过的实际路程为 nm 7 1 2 在双缝干涉实验中 若缝间距为所用光波波长的1000倍 观察屏与双缝相距50cm 则相邻明纹 的间距为 cm 7 1 3 在照相机镜头的玻璃片上均匀镀有一层折射率n小于玻璃的介质薄膜 以增强某一波长 的透 射光能量 假设光线垂直入射 则介质膜的最小厚度应为 7 1 4 如图 在双缝干涉实验中 若把一厚度为e 折射率为n的薄云母片覆盖在 S1缝上 中央明条纹将向 移动 覆盖云母片后 两束相干光至原中央明纹O处的 光程差为 7 1 5 双缝干涉实验中 若在其中一缝后加一透明媒质薄片 使原光线光程增加 2 5 则此时屏中心处为第 级 纹 7 1 6 一束白光垂直照射厚度为0 4 m 的玻璃片 玻璃的折射率为1 50 在反射光中看见光的波长 是 nm 7 1 7 在垂直照射的劈尖干涉实验中 当劈尖的夹角变大时 干涉条纹将 填 靠近 或 远 离 劈尖棱方向移动 相邻条纹间的距离将 填 变大 变小 或 不变 7 1 8 波长为 480nm 的平行光垂直照射到宽为 0 40mm 的单缝上 单缝后面的凸透镜焦距为 60cm 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 点离中央明纹中心的距离等于 7 1 9 在单缝夫琅和费衍射中 若单缝两边缘点 A B 发出的单色平行光到空间某点 P 的光程差为 1 5 则 A B 间可分为 个半波带 P 点处为 填明或暗 条纹 若光程差为 2 则 A B 间 可分为 个半波带 P 点处为 填明或暗 条纹 7 1 10 在单缝夫琅和费衍射实验中 设第一级暗纹的衍射角很小 若钠黄光 1 589nm 为入射光 中央明纹宽度为 4 0mm 若以蓝紫光 2 442nm 为入射光 则中央明纹宽度为 mm 7 1 11 波长为500 nm 1nm 10 9m 的单色光垂直入射到光栅常数为1 0 10 4 cm 的平面衍射光栅上 第 一级衍射主极大所对应的衍射角 7 1 12 一束单色光垂直入射在光栅上 衍射光谱中共出现 5 条明纹 若已知此光栅缝宽度与不透明部 分宽度相等 那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第 级和第 级谱线 二 选择题 7 2 1 如图所示 用波长600 nm 的单色光做杨氏双缝实验 在光屏P处产生第五级明纹极大 现将折射率n 1 5 的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上 此时P处变成中央明纹极大的位置 则此玻璃片厚 度为 A 5 0 10 4cm B 6 0 10 4cm C 7 0 10 4cm D 8 0 10 4cm 7 2 2 在双缝干涉实验中 为使屏上的干涉条纹间距变大 可以采取的办法是 A 使屏靠近双缝 B 使两缝的间距变小 P O 1 S 2 S 专业班级 学号 姓名 成绩 2 C 把两个缝的宽度稍微调窄 D 改用波长较小的单色光源 7 2 3 如图所示 折射率为 2 n 厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为 1 n和 3 n 已知 n1 n2 n3 若用波长为 的单色平行光垂直入射到该薄膜上 则从薄膜上 下两表面反射的光束 与 的光程差是 A 2 2n e B 2 22n e C 2 2n e D 22 2 2n en 7 2 4 刚吹起的肥皂泡 很小时 看不到有什么彩色 当肥皂泡吹大到一定程度时 会看到有彩色 而且 这些彩色随着肥泡的增大而改变 当肥皂饱大到将要破裂时 将呈现黑色 对这一现象的解释 下列原因 中的最佳组合是 1 吹起的肥皂泡作为空气中的薄膜 当它的厚度 e 使在其上下表面的反射光满足相干条件时 就形成干涉现象 2 在日光照射下 对一定厚度的薄膜 并非所有波长的可见光都能被加强 3 从吹 起的肥皂泡表面见到的是被反射的不同波长的 不同干涉强度的可见光成分的非相干叠加所形成的彩色 这种彩色随着膜厚的变化 肥皂泡被吹大 观察角度 膜法线与反射光线夹角 的变化而改变 4 刚吹起的 肥皂饱表面看不到这种现象 那是由于膜的厚度太大 超过了日光的相干长度 5 当肥皂泡大到将要破 裂时 膜的厚度趋于零 对于各种波长的光 反射光都满足干涉相消条件 因此从反射方向看 什么颜色 都不呈现 只能是黑色的 A 1 2 4 B 1 2 4 5 C 2 3 4 5 D 1 2 3 4 5 7 2 5 两个直径相差甚微的圆柱体夹在两块平板玻璃之间构成空气劈尖 如图所示 单色光垂直照射 可看到等厚干涉条纹 如果将两个圆柱之间的距离L拉大 则L范围内的干涉条纹 A 数目增加 间距不变 B 数目增加 间距变小 C 数目不变 间距变大 D 数目减小 间距变大 7 2 6 在单缝衍射实验中 缝宽 a 0 2mm 透镜焦距 f 0 4m 入射光波长 500nm 则在距离中央亮 纹中心位置 2mm 处 是亮纹还是暗纹 从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带 A 亮纹 3 个半波带 B 亮纹 4 个半波带 C 暗纹 3 个半波带 D 暗纹 4 个半波带 7 2 6 在夫琅和费单缝衍射实验中 对于给定的入射单色光 当缝宽度变小时 除中央亮纹的中心位 置不变外 各级衍射条纹 A 对应的衍射角变小 B 对应的衍射角变大 C 对应的衍射角也不变 D 光强也不变 7 2 7 一束平行单色光垂直入射在光栅上 当光栅常数 a b 为下列那种情况时 a 代表每条缝的宽 L 专业班级 学号 姓名 成绩 3 度 k 3 6 9 级次的主极大均不出现 A a b 2a B a b 3a C a b 4a D a b 6a 7 2 8 波长为 600nm 的单色光垂直入射到光栅常数为 2 5 10 3mm 的光栅上 光栅的刻痕与缝宽相等 则光谱上呈现的全