2021級(jí)大學(xué)物理試卷-上-試題及答案

PAGE4一、選擇題（每題2分，共20分）1、下列說法中正確的是（D）（A）加速度大小恒定不變時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)方向也不變；（B）平均速率等于平均速度的大??；（C）當(dāng)物體的速度為零時(shí)，加速度必定為零；（D）質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)速度大小的變化產(chǎn)生切向加速度，速度方向的變化產(chǎn)生法向加速度。2、在水平冰面上以一定速度向東行駛的炮車，向斜上方發(fā)射一炮彈，對(duì)于炮車和炮彈這一系統(tǒng)，在此過程中（忽略冰面摩擦力及空氣阻力）（D）（A）總動(dòng)量守恒；（B）總動(dòng)量在任何方向的分量均不守恒；（C）總動(dòng)量在炮身前進(jìn)的方向上的分量守恒，其他方向動(dòng)量不守恒；（D）總動(dòng)量在水平面上任意方向的分量守恒，豎直方向分量不守恒。3、關(guān)于剛體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，下列說法中正確的是（D）（A）只取決于剛體的質(zhì)量，與質(zhì)量的空間分布和軸的位置無關(guān)；（B）取決于剛體的質(zhì)量和質(zhì)量的空間分布，與軸的位置無關(guān)；（C）只取決于轉(zhuǎn)軸的位置，與剛體的質(zhì)量和質(zhì)量的空間分布無關(guān)；（D）取決于剛體的質(zhì)量、質(zhì)量的空間分布和軸的位置。4、質(zhì)點(diǎn)作周期為T，振幅為A的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)由平衡位置運(yùn)動(dòng)到離平衡位置處所需最短時(shí)間為：（D）（A）；（B）；（C）；（D）5、一平面簡(jiǎn)諧波沿x軸負(fù)方向傳播，其振幅，頻率，波速。若時(shí)，坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)達(dá)到負(fù)的最大位移，則此波的波動(dòng)方程為（A）（A）；（B）；（C）；（D）。6、兩種不同的理想氣體，若它們的方均根速率相等，則它們的（A）（A）平均速率相等，最可幾速率相等；（B）平均速率相等，最可幾速率不相等；（C）平均速率不相等，最可幾速率相等；（D）平均速率不相等，最可幾速率不相等。7、熱力學(xué)第二定律表明（A）（A）不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響；（B）在一個(gè)可逆過程中，工作物質(zhì)凈吸熱等于對(duì)外做功；（C）摩擦生熱的過程是可逆的；（D）熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體。8、下列幾個(gè)說法中正確的是（C）（A）電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向，就是將點(diǎn)電荷放在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向；（B）在以點(diǎn)電荷為中心的球面上，由該點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)處處相同；（C）場(chǎng)強(qiáng)方向可由定出，其中q為試驗(yàn)電荷的電量，q可正、可負(fù)，為試驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力；（D）以上說法都不正確。9、關(guān)于靜電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)值的正負(fù)，下列說法中正確的是（C）（A）電勢(shì)值的正負(fù)取決于置于該點(diǎn)的試驗(yàn)電荷的正負(fù)；（B）電勢(shì)值的正負(fù)取決于電場(chǎng)力對(duì)試驗(yàn)電荷做功的正負(fù)；（C）電勢(shì)值的正負(fù)取決于電勢(shì)零點(diǎn)的選??；（D）電勢(shì)值的正負(fù)取決于產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的正負(fù)。10、半徑為R的均勻帶電球面，總電量為Q，設(shè)無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，則球內(nèi)距球心r處的P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別為（B）（A），；（B），；（C），；（D），二、填空題（每空2分，共30分）1、質(zhì)點(diǎn)按規(guī)律運(yùn)動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)速度為時(shí)的位置矢量（1）；質(zhì)點(diǎn)任意時(shí)刻的切向加速度（2）。（1）；（2）解：；；；2、一力作用在質(zhì)量為1.0kg的質(zhì)點(diǎn)上，使之沿x軸運(yùn)動(dòng)。已知在此力作用下，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)函數(shù)為。則在0~4s的時(shí)間間隔內(nèi)，力F的沖量大?。?）N·s；力F對(duì)質(zhì)點(diǎn)所做的功（4）J。（3）32N·s；（4）608J；R解：；；；；R3、如圖1所示，均質(zhì)圓盤水平放置，可繞通過盤心的鉛直軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤對(duì)該軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為時(shí)，有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)沿鉛直方向落到圓盤上，并粘在距轉(zhuǎn)軸R/2處，它們共同轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為（5）。（5）；4、已知波源在坐標(biāo)原點(diǎn)（）的平面簡(jiǎn)諧波波動(dòng)方程為，其中A、B、C為正常數(shù)，則此波的波速為（6）；周期為（7）；波長(zhǎng)為（8）。，所以（6）；（7）；（8）5、如圖2，曲線I表示的氧氣分子的Maxwell速率分布，則圖示中（9），設(shè)曲線Ⅱ也表示氧氣分子在某一溫度下的Maxwell速率分布，且，則曲線Ⅱ?qū)?yīng)的理想氣體溫標(biāo)（10）。（普適氣體恒量）。（9），（10）；6、一摩爾自由度為i的理想氣體的定壓摩爾熱容量為（11），其經(jīng)歷的某過程的狀態(tài)方程的微分形式為，則此過程應(yīng)為（12）過程。（11）；（12）等溫過程；7、在電場(chǎng)強(qiáng)度的均勻電場(chǎng)中，有一半徑為R，長(zhǎng)為l的圓柱面，其軸線與的方向垂直，在通過軸線并垂直的方向?qū)⒋酥媲腥ヒ话?，如圖3所示，則穿過剩下的半圓柱面的電通量為（13）。（13）8、一個(gè)原來不帶電的導(dǎo)體球外有一帶電量為q的點(diǎn)電荷，如圖4所示，已知該點(diǎn)電荷到球心O的矢徑為，則靜電平衡時(shí)，該導(dǎo)體球的電勢(shì)（14）；導(dǎo)體球上的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球心處的電勢(shì)（15）。（14）；（15）計(jì)算題（50分）三、（10分）如圖5所示，光滑的水平桌面上，放一長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為M的勻質(zhì)細(xì)桿，細(xì)桿可繞中心固定的光滑豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。細(xì)桿開始靜止，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，速度為的小球垂直撞擊細(xì)桿的一端，設(shè)撞擊是完全彈性碰撞。求：（1）撞擊后小球的速度大??；（2）撞擊后桿的角速度大??；（3）撞擊后桿的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。解：（1）取小球和細(xì)桿為系統(tǒng)，外力對(duì)轉(zhuǎn)軸O的合外力矩為零，因而系統(tǒng)的角動(dòng)量守恒：系統(tǒng)機(jī)械能守恒：（2）撞擊后桿的角速度大?。海?）撞擊后桿的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能：四、（10分）一個(gè)質(zhì)量為3.0kg的質(zhì)點(diǎn)按下面方程作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，式中x、t的單位分別為m和s。試問：（1）x為什么值時(shí)，勢(shì)能為總機(jī)械能的一半？（2）質(zhì)點(diǎn)從平衡位置到這一位置所需要的最短時(shí)間為多少？解：（1）勢(shì)能為總機(jī)械能的一半的條件是：即當(dāng)時(shí)，勢(shì)能等于總機(jī)械能的一半。（2）先求從平衡位置到處需用的最小時(shí)間，這要求，設(shè)在平衡位置的時(shí)刻為，則，，所以（1）設(shè)到達(dá)位置的時(shí)刻為，這時(shí)振子繼續(xù)沿的方向運(yùn)動(dòng)，于是有，，所以（2）（2）–（1）得：所以，由平衡位置到達(dá)處所需最小時(shí)間為五、（10分）如圖6所示，一平面簡(jiǎn)諧波以速度沿直線傳播，波線上點(diǎn)A的簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程為，（式中y、t的單位分別為m，s）。求：（1）以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程；（2）以B為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程；（3）求傳播方向上點(diǎn)C、D的簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程。解：（1）以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程：，，，（2）以B為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程：，，（3）傳播方向上點(diǎn)C、D的振動(dòng)方程，點(diǎn)C的相位比點(diǎn)A超前，點(diǎn)D的相位落后于點(diǎn)A，六、（10分）如圖7所示為1mol單原子理想氣體的循環(huán)過程（T—V圖），其中ab是等壓過程。試求：（1）ab，bc，ca過程中所吸收（或放出）的熱量；（2）經(jīng)一循環(huán)后的總功；（3）該循環(huán)的效率。解：?jiǎn)卧臃肿樱海?，由于ab是等壓過程，所以有：（1）在ab等壓過程中的熱量變化為：（放熱）在bc等體過程中的熱量變化為：（吸熱）在ca等溫過程中的熱量變化為：（吸熱）（2）經(jīng)一循環(huán)后的總功為：（3）循環(huán)效率：七、（10分）一薄金屬