《普通物理学》期末考试.doc

汕头大学2009学年春季学期普通物理学期末考试卷A及参考答案一 填空题（共36分，除特殊说明外，每空1分）1质点作匀速圆周运动的过程中，_（切向，法向）加速度始终为零；质点作加速圆周运动的过程中，_（切向，法向）加速度的方向始终与速度的方向相同。2一物体质量为10 kg ，受到方向不变的力的作用，在开始的2s内，此力的冲量大小等于_（2分）；若物体的初速度大小为10 ，方向与F同向，则在2s末物体速度的大小等于_（2分）。3理想气体的热力学能(内能)是_的单值函数， 1 mol 理想气体的热力学能（内能）是_.4对于满足麦克斯韦速率分布的理想气体，其平均速率 ，最概然速率 ， 和方均根速率 满足_关系。（a）， （b）， (c) , （d）5热力学第一定律的数学表达式是 ；通常规定系统从外界吸收热量时Q为正值，系统向外界放出热量时Q为负值； 时W为正值， 时W为负值；系统热力学能 时E为正值， 系统热力学能 时E为负值。6热力学第二定律的开尔文表述为： (2分) 。7. 导体达到静电平衡时，其内部各点的场强为 ，导体上各点的电势 。abcB8. 如图所示半圆形载流线圈平面与B线平行，半径为R，载有电流I，磁感应强度为B（如图所示），则ab边所受的安培力大小为 ，方向 ；此线圈的磁矩大小为 ，方向 ；以ab为轴，线圈所受的磁力矩大小为 ；方向 。9. 尺寸相同的铁环和铜环所包围的面积中，通以相同变化率的磁通量，环中感应电动势 ，感应电流 。10. 竖直弹簧振子，, 现将它从平衡位置向下拉4 cm后释放, 让其振动. 若以平衡位置为坐标原点, 以竖直向下作为x轴正方向,则振动方程为 _ （2分）。11. 已知简谐运动方程, 则物体从 cm运动到 cm至少所用的时间为 _（2分）。12. 已知一平面简谐波的波动方程为，则波的波速为_ , 频率为 _ , 波长为 _。13. 一波源作简谐振动，其振动方程为，它所形成的波以30 m/s的速度沿一直线传播，假设传播方向为x轴的正方向，介质对波没有吸收，则该波的波动方程为 _。14. 一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，若欲使屏上的干涉条纹变宽，可采用的方法是：（1）_; (2) _。二 计算题 （共64分，答在草稿纸上）图一Olmm1.（16分） 如图一所示，一均匀细棒长为l ，质量m ，可绕通过端点O的水平轴在竖直的平面内无摩擦的转动。棒在水平位置时释放，当它落到竖直位置时细棒另一端与放在地面上的一质量也为m的静止物块碰撞，问 : (1) 碰撞前一瞬间棒的角速度;() 若碰撞为完全弹性碰撞，碰撞后一瞬间物块速度的大小。2. (15分) 一卡诺热机工作在温度为60 C 和240 C 的两个热源之间，（1）求热机的效率；（2）设完成一次循环热机吸收的热量是400 mJ， 求热机放出的热量和对外界所做的功；（3）在p-V图上画出循环过程的示意图；（4）指出（3）中循环过程所包围的面积的大小。3.（18分）一空气平板电容器，平板面积为S，两板距离为d。今把该电容器接到电势为V的电池上并保持连接。求： (1) 两极板之间的相互作用力，电容器所储存的能量;(2) 用力把极板之间的距离缓慢拉开到2d，需要做多少功？电容器所储存的能量变为多少？玻璃 n3d薄膜 n2空气 n1入射 反射 图二4. (15分）如图二所示，玻璃上镀有某种折射率为n21.5的薄膜材料，现以可见光（400760 nm）由薄膜方向垂直入射，在反射光中观察到波长为600 nm的光干涉相消，已知n3n2n1，(1) 若已知薄膜的厚度200 nm d 400 nm, 试求薄膜的厚度;(2) 若改用波长范围为2001200 nm 的光垂直入射，则透射光中哪种波长的光会干涉相消？一 填空题 （36分）1. 切向 切向2. 140（2分） 24（2分）3. 温度 RT4. a5. QE2E1W 系统对外做功 外界对系统做功 增加 减少6. 不可能创造一种循环动作的热机，只从一个单一的热源吸收热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。7. 零 相同8. 2BIR 垂直纸面向里 垂直纸面向里 垂直向下9. 相同 不同10.（cm）（2分）11. （2分）12. 2.5 1.25Hz 2.0m13.（m）14. 减小缝宽 增大缝与屏之间的距离二 计算题（60分）：1 （16 分）：解（1）利用角动量定理得 ，两边乘以 得 （5分） （2分） （2）对O点， 碰撞前后角动量守恒 则 （1） （3分）碰撞前后动能守恒 则（2） （3分）联立方程得 （3分）2（15分）：解：（1）（共4分）热机的效率是（2分） （1分） （1分）（2）（共6分）设热机所做的功为W，放出的热量为Q2 （3分） (2分) （1分） (3) （共3分）卡诺循环过程如图所示AABBWCDDCA B 等温膨胀; B C 绝热膨胀C D 等温压缩; D A 绝热压缩（画图 1.5 分， 标出或指出各个过程1.5分）（4）（2分）循环过程包含的面积的大小为：140.4 mJ3 （18分）1）电容器的电容，两极板的带电量分别为，极板之间的电场,两极板之间的相互作用力 （5分）电容器所储存的能量 （4分）2）极板之间的距离为x时，两极板之间的相互作用力，因是缓慢拉开，外力与两极板之间的相互作用力相同，所做的功 （5分）此时电容器的电容，电容器所储存的能量 （4分）4. （15分）解：（1）反射光光程差为： (3分)反射光干涉相消条件： (2分)即 取 则 得 (0.5分)取 则 得 (0.5分)取 则 得 (0.5分)