湖南大学生物理竞赛试题及答案Word下载.docx
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(1)接通电源瞬时电容器极板间的位移电流;
(2)时,电容器极板间的位移电流。
4、迈克尔孙干涉仪一臂中的反射镜在匀速率平行移动,用透镜将干涉条纹传于电子元件的取样窗上,条纹移动时,进入取样窗的光强变化将转换成电信号的变化。
(1)若光源波长,测得电信号变化的时间频率Hz,试求反射镜移动的速度;
(2)若以平均波长为的钠黄光作光源,反射镜平行移动的速度取
(1)问的数据,测得电信号的拍频为Hz,试求纳黄光两谱线的波长差。
5、设1mol的某种固体,其状态方程为
其内能为
式中和均为常数,分别为系统的压强、体积和温度。
试求定容摩尔热容。
6、如图所示,通有电流强度I的细导线,平行的密绕在半个木球上,共有N匝,设木球的半径为R,试求球心O点处的磁感应强度。
四、证明题(10分)
1、证明柔绳下落对桌子的作用力是下落到桌上绳的重量的3倍。
五、简答题(共20分)
1、(本题5分)能量有品质吗,如果有,能量的品质如何评价?
2、(本题15分)试给出5种测量温度的方法,并简述每种方法的实验原理。
参考答案及评分标准
一、选择题
1、A;
2、C;
3、D;
4、D
二、填空题
1、m/s,nm;
2、130cm,299m;
3、,a;
4、;
5、480nm;
6、0.946c
三、计算题
1、解:
视为一种复摆。
根据转动定律:
其中:
(2分)(2分)
因此:
(2分)
比较小时,
故有角频率(2分)
摆动周期(2分)
2、解:
根据电势叠加原理:
球心O的电势为点电荷q与球面上的感应电荷在球心O处产生的电势的代数和。
(因为球上电荷的代数和为0)(4分)
若球接地,球的电势为零,但球上存在净余电荷:
(4分)
所以:
(2分)
3、解:
对RC串联电路有:
(3分)
解方程得:
由于全电荷连接,位移电流与传导电流相等得:
故:
时,(1分)
4、解:
(1)设一臂的反射镜在的时间内移动了,干涉条纹相应的移动了个条纹,则:
故移动的速度为:
m/s(1分)
(2)设纳黄光两波长分别为和,当反射镜以第一问的速度匀速平移时,两套干涉条纹分别移动,它们的频率分别为:
因和相近,合成后产生的拍频为(2分)
故纳黄光两谱线的波长差为:
(1分)
5、解:
根据定容摩尔热容量的定义,有
(1分)
由热力学第一定律,在体积不变时,有
所以(1分)
由固体的状态方程,可得
代入内能表达式中,有
故
6、解:
绕有载流导线的木球可看成是由无限多个不同半径的载流圆线圈所组成。
则球心O点的磁感应强度是各个圆线圈在该点激发的磁感应强度的矢量和。
选如图所示的Oxy坐标系。
在x轴线上距球心O为x处取一弧宽为的圆环,半径为y,圆环上绕有匝导线,即:
根据圆电流在其轴线产生的磁场公式,这匝导线圆电流在O点产生的磁感应强度为:
由几何关系,,代入上式得:
由于各圆线圈在O点产生的磁感应强度的方向均相同,对上式积分得
方向沿x轴正向。
四、证明题
1、证明:
取竖直向下为x轴的正方向,设t时刻已有x长的柔绳落至桌面,随后的dt时间内将有质量为ρdx(Mdx/dt)的柔绳以dx/dt的速率碰到桌面而停止,它的动量变化率为:
根据动量定理,桌面对柔绳的冲力为:
柔绳对桌面的冲力,即:
而(1分)
∴(1分)
而已落到桌面上的柔绳的重量为(1分)
五、简答题
1、答:
能量不仅有数量的多少,而且有品质的高低。
热力学第一定律表述了在能量转换过程中数量上守恒性,热力学第二定律则提供了评价能量品质的方法。
这就是用熵来评价能量品质的高低。
能量的退降与不可逆过程的熵增成正比。
其定量关系为
即能量的退降的数值(即不能用来做功的那一部分能量)等于熵的增量与可利用的冷源温度T的乘积。
2、参考答案:
方法
原理
举例
特点
膨胀测温法
几何量如体积或长度随温度变化
水银温度计
测量范围小
压力测温法
根据压力变化来指示温度
定容温度计
建立温标
温差电效应测温法
两种金属组成回路,它的温差电动势与温度有关
热电偶温度计
高温
电阻测温法
导体电阻随温度变化
热敏温度计
精度高
辐射测温法
热辐射中通过单位表面积辐射的能量与温度有关
光测高温计
给分标准:
答案不限于以上5种。
给出1种方法及原理的给3分(仅给出方法的给1分)。
列出5种或5种以上的测温方法及原理且正确的给满分15分。
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