中国石油大学大物学年第二学期期末.docx
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中国石油大学大物学年第二学期期末
B卷
2013—2014学年第二学期
《大学物理(2-1)》(64学时)期末试卷
专业班级
姓名
学号
开课系室基础物理系
考试日期2014年6月25日19:
00-21:
00
题号
一
二
三
四
总分
1
2
3
4
1
2
3
4
得分
阅卷人
注意事项:
1.请在试卷正面答题,反面及附页可作草稿纸;
2.答题时请注意书写清楚,保持卷面整洁;
3.本试卷共四道大题,满分100分;试卷本请勿撕开,否则作废;
4.本试卷正文共9页。
本大题满分30分
本大题得分
一、选择题(共10小题,每小题3分,共30分)
1、(本题3分)
某质点作直线运动的运动学方程为x=3t-5t3+6(SI),则该质点作
(A)匀加速直线运动,加速度沿x轴正方向.
(B)匀加速直线运动,加速度沿x轴负方向.
(C)变加速直线运动,加速度沿x轴正方向.
(D)变加速直线运动,加速度沿x轴负方向.[]
2、(本题3分)
一光滑的内表面半径为10cm的半球形碗,以匀角速度
绕其对称OC旋转.已知放在碗内表面上的一个小球P相对于碗静止,其位置高于碗底4cm,则由此可推知碗旋转的角速度约为
(A)10rad/s.(B)13rad/s.
(C)17rad/s(D)18rad/s.[]
3、(本题3分)
两辆小车A、B,可在光滑平直轨道上运动.第一次实验,B静止,A以0.5m/s的速率向右与B碰撞,其结果A以0.1m/s的速率弹回,B以0.3m/s的速率向右运动;第二次实验,B仍静止,A装上1kg的物体后仍以0.5m/s1的速率与B碰撞,结果A静止,B以0.5m/s的速率向右运动,如图.则A和B的质量分别为
(A)mA=2kg,mB=1kg
(B)mA=1kg,mB=2kg
(C)mA=3kg,mB=4kg
(D)mA=4kg,mB=3kg[]
4、(本题3分)
在一密闭容器中,储有A、B、C三种理想气体,处于平衡状态.A种气体的分子数密度为n1,它产生的压强为p1,B种气体的分子数密度为2n1,C种气体的分子数密度为3n1,则混合气体的压强p为
(A)3p1.(B)4p1.
(C)5p1.(D)6p1.[]
5、(本题3分)
一平面简谐波在弹性媒质中传播时,某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处,则它的能量是
(A)动能为零,势能最大.(B)动能为零,势能为零.
(C)动能最大,势能最大.(D)动能最大,势能为零.[]
6、(本题3分)
S1和S2是波长均为λ的两个相干波的波源,相距3λ/4,S1的相位比S2超前
.若两波单独传播时,在过S1和S2的直线上各点的强度相同,不随距离变化,且两波的强度都是I0,则在S1、S2连线上S1外侧和S2外侧各点,合成波的强度分别是
(A)4I0,4I0.(B)0,0.
(C)0,4I0.(D)4I0,0.[]
7、(本题3分)
用白光光源进行双缝实验,若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝,用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝,则
(A)干涉条纹的宽度将发生改变.(B)产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹.
(C)干涉条纹的亮度将发生改变.(D)不产生干涉条纹.[]
8、(本题3分)
一束波长为λ的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上,透明薄膜放在空气中,要使反射光得到干涉加强,则薄膜最小的厚度为
(A)λ/4.(B)λ/(4n).
(C)λ/2.(D)λ/(2n).[]
9、(本题3分)
自然光以60°的入射角照射到某两介质交界面时,反射光为完全线偏振光,则知折射光为
(A)完全线偏振光且折射角是30°.
(B)部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为
的介质时,折射角是30°.
(C)部分偏振光,但须知两种介质的折射率才能确定折射角.
(D)部分偏振光且折射角是30°.[]
10、(本题3分)
在某地发生两件事,静止位于该地的甲测得时间间隔为4s,若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5s,则乙相对于甲的运动速度是(c表示真空中光速)
(A)(4/5)c.(B)(3/5)c.
(C)(2/5)c.(D)(1/5)c.[]
二、简单计算与问答题(共4小题,每小题5分,共20分)
本大题满分20分
本大题得分
1、(本题5分)
一质点作简谐振动,其振动方程为x=0.24
(SI),试用旋转矢量法求出质点由初始状态(t=0的状态)运动到x=-0.12m,v<0的状态所需最短时间∆t.
2、(本题5分)
下列两个结论是否正确?
如有错误请改正:
在一封闭容器内有一定质量的理想气体.
(1)当温度升高到原来的二倍时,压强增大到原来的四倍.
(2)当分子热运动的平均速率提高到原来的二倍时,气体压强也增大到原来的二倍.
3、(本题5分)
让入射的平面偏振光依次通过偏振片P1和P2.P1和P2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α和β.欲使最后透射光振动方向与原入射光振动方向互相垂直,并且透射光有最大的光强,问α和β各应满足什么条件?
4、(本题5分)
两个惯性系K与K'坐标轴相互平行,K'系相对于K系沿x轴作匀速运动,在K'系的x'轴上,相距为L'的A'、B'两点处各放一只已经彼此对准了的钟,试问在K系中的观测者看这两只钟是否也是对准了?
为什么?
三.计算题(共4小题,每小题10分,共40分)
本小题满分10分
本小题得分
1、(本题10分)
如图所示,A和B两飞轮的轴杆在同一中心线上,设两轮的转动惯量分别为J=10kg·m2和J=20kg·m2.开始时,A轮转速为600rev/min,B轮静止.C为摩擦啮合器,其转动惯量可忽略不计.A、B分别与C的左、右两个组件相连,当C的左右组件啮合时,B轮得到加速而A轮减速,直到两轮的转速相等为止.设轴光滑,求:
(1)两轮啮合后的转速n;
(2)两轮各自所受的冲量矩.
2、(本题10分)
本小题满分10分
本小题得分
一定量的某种理想气体,开始时处于压强、体积、温度分别为p0=1.2×106Pa,V0=8.31×10-3m3,T0=300K的初态,后经过一等体过程,温度升高到T1=450K,再经过一等温过程,压强降到p=p0的末态.已知该理想气体的等压摩尔热容与等体摩尔热容之比Cp/CV=5/3.求:
(1)该理想气体的等压摩尔热容Cp和等体摩尔热容CV.
(2)气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量.
(普适气体常量R=8.31J·mol-1·K-1)
3、(本题10分)
本小题满分10分
本小题得分
图示一平面简谐波在t=0时刻的波形图,求
(1)该波的波动表达式;
(2)P处质点的振动方程.
4、(本题10分)
本小题满分10分
本小题得分
用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅上,λ1=600nm,λ2=400nm(1nm=10﹣9m),发现距中央明纹5cm处λ1光的第k级主极大和λ2光的第(k+1)级主极大相重合,放置在光栅与屏之间的透镜的焦距f=50cm,试问:
(1)上述k=?
(2)光栅常数d=?
四、实验设计题(共1题,共10分)
如图所示,锥体上滚演示实验装置由V形双轨道、双圆锥体组成。
该实验演示了在重力场中,物体总是向重心降低的方向运动的现象。
根据你对该实验的操作、观察和理解,试回答和分析以下问题:
(1)将双圆锥体放置于轨道高端,锥体是运动还是静止?
为什么?
(2)将双圆锥体放置于轨道低端,锥体是否向轨道高端上滚?
如何正确放置双圆锥体才能观察到上滚现象?
(3)若将圆球放置于V形双轨道上,能否上滚?
为什么?
(4)分析锥体上滚现象的成因,说明该现象所蕴含的物理原理。
2013—2014学年第二学期
《大学物理(2-1)》期末考试B卷答案(64学时)
一、选择题(共10小题,每小题3分,共30分)
1.D2.B3.B4.D5.B6.D7.D8.B9.D10.B
二、简单计算与问答题(共4小题,每小题5分,共20分)
1、答:
旋转矢量如图所示.图3分
由振动方程可得
,
1分
s1分
2、答:
两个结论都是错误的。
正确的结论是:
(1)温度升高到原来的二倍时,压强增大到原来的二倍.2分
(2)分子热运动的平均速率增大到原来的二倍时,气体压强增大到原来的四倍.3分
3、答:
(1)见图,只有让β=90°,才能使通过P1和P2的透射光的振动方向(
)与原入射光振动方向(
)互相垂直,即β=90°.2分
(2)据马吕斯定律,透射光强
I=(I0cos2α)cos2(90°-α)
=I0cos2αsin2α
=I0sin2(2α)/4
欲使I为最大,则需使2α=90°,即α=45°.3分
4、答:
没对准.2分
根据相对论同时性,如题所述在K'系中同时发生,但不同地点(x'坐标不同)的两事件(即A'处的钟和B'处的钟有相同示数),在K系中观测并不同时;因此,在K系中某一时刻同时观测,这两个钟的示数必不相同.3分
三、计算题(共4小题,每小题10分,共40分)
1.解:
(1)选择A、B两轮为系统,啮合过程中只有内力矩作用,故系统角动量守恒
1分
JAωA+JBωB=(JA+JB)ω,2分
又ωB=0得
ω≈JAωA/(JA+JB)=20.9rad/s
转速
200rev/min1分
(2)A轮受的冲量矩
=JA(JA+JB)=4.19×102N·m·s3分
负号表示与
方向相反.
B轮受的冲量矩
=JB(ω-0)=4.19×102N·m·s3分
方向与
相同.
2.解:
(1)由
和
可解得
和
2分
(2)该理想气体的摩尔数
4mol
在全过程中气体内能的改变量为△E=νCV(T1-T2)=7.48×103J3分
全过程中气体对外作的功为
式中p1∕p0=T1∕T0
则
J.3分
全过程中气体从外界吸的热量为Q=△E+W=1.35×104J.2分
3.解:
(1)O处质点,t=0时
,
所以
2分
又
(0.40/0.08)s=5s2分
故波动表达式为
(SI)4分
(2)P处质点的振动方程为
(SI)2分
4.解:
(1)由题意,λ1的k级与λ2的(k+1)级
谱线相重合所以dsin1=kλ1,dsin1=
(k+1)λ2,或kλ1=(k+1)λ23分
2分
(2)因x/f很小,tg1≈sin1≈x/f3分
∴d=kλ1f/x=1.2×10-3cm2分
四、实验设计题(共1题,共10分)
答案提要:
在重力场中,物体在地球引力的作用下,总是以降低重心来趋于稳定。
本实验中锥体与轨道的形状巧妙组合,给人以锥体自动由低处向高处滚动的错觉:
V形导轨的低端处,两根导轨相距较小,停于此处的锥体重心最高,重力势能最大;V形导轨的高端处,两根导轨相距较大,停于此处的锥体重心最低,重力势能最小。
因此,从导轨低端处释放锥体,锥体就会沿导轨从低端滚向高端,这其间锥体的重心逐渐降低,重力势能逐渐减小,被转化为了锥体滚动时的动能,体现了机械能守恒。
在实验中要注意,锥体启动时位置要正(使锥体骑在轨道上且使其轴线垂直于两轨道的角平分线上),防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。
因此只要学生能答出该实验的核心。
就可以酌情得分。
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- 中国 石油大学 学年 第二 学期 期末