2020級(jí)大學(xué)物理試卷-上試題及答案解析

1、 PAGE 8一、選擇題（每題2分，共20分）1、一質(zhì)點(diǎn)在XOY平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，已知質(zhì)點(diǎn)位矢的表示式為 （其中a，b為常量），則該質(zhì)點(diǎn)作 （ B ）（A）勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； （B）變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；（C）拋物線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； （D）一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。2、一力學(xué)系統(tǒng)有兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成，它們之間只有引力作用。若兩質(zhì)點(diǎn)所受外力的矢量和為零，則系統(tǒng) （ C ）（A）動(dòng)量、機(jī)械能以及對(duì)一軸的角動(dòng)量守恒；（B）動(dòng)量、機(jī)械能守恒，但角動(dòng)量是否守恒不能判定；（C）動(dòng)量守恒，但機(jī)械能和角動(dòng)量是否守恒不能判定；（D）動(dòng)量和角動(dòng)量守恒，但機(jī)械能是否守恒不能判定。3、關(guān)于剛體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，下列說(shuō)法中正確的是 （ D ）（A）只取決于剛體的質(zhì)量

2、，與質(zhì)量的空間分布和軸的位置無(wú)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(wú)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(wú)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(mén)，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、一瓶氦氣和一瓶氮?dú)赓|(zhì)量密度相同，分子平均平動(dòng)動(dòng)能相等，而且它們都處于平衡狀態(tài)，則它們 （ C ）（A）

3、溫度相同，壓強(qiáng)相等； （B）溫度和壓強(qiáng)都不相同；（C）溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)大于氮?dú)獾膲簭?qiáng)；（D）溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)小于氮?dú)獾膲簭?qiáng)。； ； 7、熱力學(xué)第二定律表明 姜163 （ 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(guò)程中，工作物質(zhì)凈吸熱等于對(duì)外做功；（C）摩擦生熱的過(guò)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(shuō)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

4、正、可負(fù)，為試驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力；（D）以上說(shuō)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(shuō)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)的選取；（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(wú)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 姜234 （ 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

5、） 。 （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04s時(shí)間間隔內(nèi)，力F的沖量大小 （3） Ns；力F對(duì)質(zhì)點(diǎn)所做的功 （4） J。 （3）32 Ns；（4）608J； R解：；3、如圖1所示，均質(zhì)圓盤(pán)水平放置，可繞通過(guò)盤(pán)心的鉛直軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤(pán)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(pán)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）

6、。，所以（6）； （7）； （8） 5、如圖2，曲線(xiàn)I表示的氧氣分子的Maxwell速率分布，則圖示中（9） ，設(shè)曲線(xiàn)也表示氧氣分子某一溫度下的Maxwell速率分布，且，則曲線(xiàn)對(duì)應(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(guò)程的狀態(tài)方程的微分形式為，則此過(guò)程應(yīng)為 （12） 過(guò)程。（11）； （12）等溫過(guò)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(xiàn)與的方向垂直，在通過(guò)軸線(xiàn)并垂直的方向?qū)⒋酥媲腥ヒ话?，如圖3所示，則穿過(guò)剩下的半圓柱面的電通量為 （13） 。（13） 8、一個(gè)原來(lái)不

7、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(kāi)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)沖擊是完全彈性碰撞。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

8、擊后桿的角速度大?。?（3）撞擊后桿的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能：四、（6分）一個(gè)3.0kg的質(zhì)點(diǎn)按下面方程最簡(jiǎn)諧振動(dòng)，式中x、t的單位分別為m和s。試問(wèn)：（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 經(jīng)過(guò)類(lèi)似的計(jì)算可知，從平衡位置沿x軸負(fù)向到達(dá)處所需最小時(shí)間也是。五、（8分）

9、如圖6所示，一平面簡(jiǎn)諧波以速度沿直線(xiàn)傳播，波線(xiàn)上點(diǎn) A 的簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程，（式中y、t單位分別為m，s）。求：（1）以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫(xiě)出波動(dòng)方程；（2）以B為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫(xiě)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；（4）分別求出BC，CD兩點(diǎn)間的相位差。解：（1）以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫(xiě)出波動(dòng)方程：，（2）以B為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫(xiě)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，（4）分別求出BC，CD兩點(diǎn)間的相位差： 六、（12分）如圖7所示為1mol單原子理想氣體的循環(huán)過(guò)程（TV圖），其中ab是等壓過(guò)程。試求：（1）ab，bc，ca過(guò)程中的熱量變化；（2）經(jīng)一循環(huán)后的總功；（3）循環(huán)效率。解：?jiǎn)卧臃肿樱?，由于ab是等壓過(guò)程，所以有：（1）在ab等壓過(guò)程中的熱量變化為： （放熱）在bc等體過(guò)程中的熱量變化為： （吸熱）在ca等溫過(guò)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、（14分）一薄金屬球殼，半徑為b，帶電量為Q。求：（1）電容C；（2）球外距球心r處的電場(chǎng)能量密度；（3）電場(chǎng)的總能量；（4）把dq從無(wú)窮遠(yuǎn)移到球面上時(shí)所作的功；（5）若內(nèi)有半徑為a（a b）的同心金屬球，兩球面之間的電位差為V，內(nèi)球a帶電q，問(wèn)內(nèi)球面a