大学物理试题B卷及答案.pdf

1 中国矿业大学中国矿业大学 2009 2010 学年第学年第 二二 学期学期 大学物理 大学物理 A1 试卷 试卷 B 卷 卷 考试时间 考试时间 120 分钟分钟 考试方式 闭卷考试方式 闭卷 适用 适用 09 级统考级统考 学院 班级 学号 姓名 选择题选择题 填空题填空题 计算题计算题 题号题号 1 10 11 16 17 18 19 20 21 总分总分 得分得分 阅卷人阅卷人 一 选择题 共 30 分 1 本题 3 分 某物体的运动规律为 dv dt kv2t 式中的 k 为大于零的常量 当 t 0 时 初速为 v0 则速度 v 与时间 t 的函数关系是 A 0 2 2 1 vv kt B 0 2 2 1 vv kt C 0 2 1 2 1 vv kt D 0 2 1 2 1 vv kt 2 本题3分 如图所示 假使物体沿着铅直面上圆弧轨道下滑 轨道是光滑的 在从 A至C的下滑过程中 下面哪种说法是正确的 A 它的加速度方向永远指向圆心 B 它的速率均匀增加 C 它的合外力大小变化 方向永远指向圆心 D 它的合外力大小不变 E 轨道支持力大小不断增加 2 3 本题 3 分 一人造地球卫星到地球中心 O 的最大距离和最小距离分别是 RA和 RB 如图所示 设卫星对应的角动量分别是 LA LB 动能分别是 EKA EKB 则应 有 A LB LA EKA EKB B LB LA EKA EKB C LB LA EKA EKB D LB LA EKA EKB E LB LA EKA EKB 4 本题 3 分 对于不同的理想气体 只要它们的温度相同 摩尔数相同 则它 们的 A 分子平均平动动能必定相等 B 分子平均动能必定相等 C 气体内能必定相等 D 分子数密度必定相等 5 本题 3 分 若气体分子的速率分布曲线如图所示 图中 A B 两部分面积相等 则图中正确的判断为 A 最概然速率 p0 vv B 平均速率 0 vv C 方均根速率 2 0 vv D 速率大于和小于 0 v的分子各占一半 6 本题 3 分 在功与热的转变过程小 下面叙述不正确的是 A 不可能制成一种循环动作的热机 只从一个热源吸收热量 使之完全变为 有用的功 而其他物体不发生任何变化 B 可逆卡诺机的效率最高 但恒小于 1 C 功可以全部变为热量 而热量不能完全转化为功 D 绝热过程对外做正功 则系统的内能必减少 3 7 本题 3 分 有两个电荷都是 q 的点电荷 相距为 2a 今以左边的点电荷所 在处为球心 以 a 为半径作一球形高斯面 在球面上取两块相等的小面积 S1和 S2 其位置如图所示 设通过 S1和 S2的电场强度通量分别为 1和 2 通过整个 球面的电场强度通量为 S 则 A 1 2 S q 0 B 1 2 S 2q 0 C 1 2 S q 0 D 1 2 S q 0 8 本题 3 分 C1和 C2两空气电容器串联以后接电源充电 在电源保持联接的 情况下 在 C2中插入一电介质板 则 A C1极板上电荷增加 C2极板上电荷增加 B C1极板上电荷减少 C2极板上电荷增加 C C1极板上电荷增加 C2极板上电荷减少 D C1极板上电荷减少 C2极板上电荷减少 9 本题 3 分 相对地球的速度为 V 的一飞船 要到离地球为 5 光年的星球去 若飞船上的宇航员测得该旅程的距离为 3 光年 则 V 应是 A 1 2 c B 3 5 c C 9 10 c D 4 5 c 10 本题 3 分 质子在加速器中被加速 当其动能为静止能量的 4 倍时 其质 量为静止质量的 A 4 倍 B 5 倍 C 6 倍 D 8 倍 S1 S2 O q q 2a x C1 C2 4 二 填空题 共 20 分 11 本题 4 分 一质点沿半径为 0 2m 的圆周运动 其角位置随时间的变化规律 是 2 56t SI 制 在 t 2s 时 它的法向加速度 a n 切向加速度 a 12 本题 3 分 如图所示 一水平圆盘 半径为 r 边 缘放置一质量为 m 的物体 A 它与盘的静摩擦系数为 圆盘绕中心轴 OO 转动 当其角速度 小于或等于 时 物 A 不致于飞出 13 本题 4 分 己知地球半径为 R 质量为 M 现有一质量为 m 的物体处在离地面 高度 2R 处 以地球和物体为系统 如取地面的引力势能为零 则系统的引力势能 为 如 取 无 穷 远 处 的 引 力 势 能 为 零 则 系 统 的 引 力 势 能 为 14 本题 4 分 试说明下列各式物理意义 式中 vf表示麦克斯韦速率分布函 数 p v表示气体分子最可几速率 1 p v f vdv 2 0 2 2 dvvf mv 15 本题 3 分 两个平行的 无限大 均匀带电平面 其电荷面密度分别为 和 2 如图所示 则 A B C 三个区域的电场强度分别为 EA EB EC 设方向向右为正 2 A B C 5 16 本题 2 分 有一速度为 u 的宇宙飞船沿 x 轴的正方向飞行 飞船头尾各有一 个脉冲光源在工作 处于船尾的观察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大 小为 处于船头的观察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小 为 三 计算题 共 50 分 17 本题 10 分 质量为 M 半径为 R 的 1 4 圆周的光滑弧形滑块 静止在光滑桌 面上 今有质量为 m 的物体由弧的上端 A 点静止滑下 试求当 m 滑到最低点 B 时 1 m 相对于 M 的速度 v 及 M 对地的速度 V 2 M 对 m 的作用力 N m M R O A B 6 18 本题 10 分 如图所示 一绳跨过一定滑轮 C 一端与放在桌面上的 mA相连 另一端与 mB相连 定滑轮 C 是半径为 R 的均匀圆盘 mA与桌面间的摩擦系数为 0 5 mC 2mB mA 3 mB 开始 mA静止于桌面 mB自由下落 l 距离后绳子 才被拉紧 求 绳子刚拉紧的瞬间 定滑轮 C 的角速度 绳子拉紧后 mB下落的 最大距离 h 19 本题 10 分 一定量的单原子分子理想气体 从 A 态出发经等压过程膨胀到 B 态 又经绝热过程膨胀到 C 态 如图所示 试求这全过程中气体对外所作的功 内能的增量以及吸收的热量 A B C V m 3 p Pa 2 3 49 8 1 10 5 4 10 5 O 7 20 本题 10 分 一个细玻璃棒被弯成半径为 R 的半圆形 沿其上半部分均匀分 布有电荷 Q 沿其下半部分均匀分布有电荷 Q 如图所示 试求圆心 O 处的电 场强度 21 本题 10 分 图示为一个均匀带电的球层 其电荷体密度为 球层内表面半 径为 R1 外表面半径为 R2 设无穷远处为电势零点 求球层中半径为 r 处的电势 Q Q R O x y O R1 R2 r 8 中国矿业大学中国矿业大学 2009 2010 学年第学年第 二二 学期学期 大学物理 大学物理 A1 试卷 试卷 B 卷 解答卷 解答 一 选择题 共 30 分 C E E A D C D A D B 二 填空题 共 20 分 11 80m s2 2m s2 4 分 12 g r 3 分 13 2 33 GMmGMm RR 4 分 14 分子速率在间隔 p v 内的分子数占总分子数N的百分率 概率 系统分 子的平均平动动能 4 分 15 3 2 0 1 分 2 0 1 分 3 2 0 1 分 16 c c 2 分 三 计算题 共 50 分 17 解 1 由题给条件 m M 系统水平方向动量守恒 m M 地系统机械能守 恒 0 MVVm v 2 分 mgRMVVm 22 2 1 2 1 v 2 分 2 mMM gR mV 1 分 M gRmM 2 v 1 分 2 当 m 到达 B 点时 M 以 V 运动 且对地加速度为零 可看成惯性系 以 M 为参考系 RmmgN 2 v 2 分 MmgmMmgRmmgN 2 2 v 9 mg M mM M mgmMMmg N 23 2 2 分 18 解 mB物体自由下落过程 当绳子刚拉紧时 mB的速度为 1 2vgl 2 分 以 mA mB和定滑轮为研究系统 系统所受的外力如图所示 由于受力 N1 PA PB f 均远小于冲力 内力 可忽略不计 这时可近似认为系统对定轴 O 的 合外力矩为零 系统角动量守恒 设冲击后 mA mB的速度为 v 定滑轮的角速度为 则有 mBv1R mBvR mAvR JC 2 分 又 v R mA 3mB JC mCR2 2 mB R2 解得 v0 5R 2 分 以 mA mB 定滑轮 地球为研究系统 系统受的力有 mA mB的重力 这 是保守内力 只有 mA受桌面的摩擦力做功 设 mB下降的最低位置为重力势能零 点 根据功能原理可得 222 111 0 222 ACBB Am vJm vm gh 2 分 因为 0 5 B v Am ghvR 代入前式 解得 2 0 5 v h g 2 分 19 解 由图可看出 pAVA pCVC 从状态方程 pV RT 可知 TA TC 因此全过程 A B C 的 E 0 3 分 B C 过程是绝热过程 有 QBC 0 A B 过程是等压过程 有 2 5 AABBABpAB VpVpTTCQ 14 9 105 J 故全过程 A B C 的 Q QBC QAB 14 9 105 J 4 分 根据热一律 Q W E 得全过程 A B C 的 W Q E 14 9 105 J 3 分 10 20 解 把所有电荷都当作正电荷处理 在 处取微小电荷 dq dl 2Qd 它在 O 处产生场强 d 24 d d 2 0 22 0 R Q R q E 2 分 按 角变化 将 dE 分解成二个分量 dsin 2 sindd 2 0 2 R Q EEx dcos 2 cosdd 2 0 2 R Q EEy 3 分 对各分量分别积分 积分时考虑到一半是负电荷 2 2 0 2 0 2 dsindsin 2R Q Ex 0 2 分 2 0 2 2 2 0 2 0 2 dcosdcos 2R Q R Q Ey 2 分 所以 j R Q jEiEE yx vvvv 2 0 2 1 分 21 解 r 处的电势等于以 r 为半径的球面以内的电荷在该处产生的电势 U1和球 面以外的电荷产生的电势 U2之和 即 U U1 U2 其中 U1 qi 4 0r r Rr 0 3 1 3 4 3 4 r R r 3