普通物理期末试题.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ΔE为正值， 系统热力学能 时ΔE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 。
a
b
c
B
8. 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
O
l
m
m
1.（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;

(２) 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 n3
d
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n2＝1.5的薄膜材料，现以可见光（400～760 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n3>n2>n1，
(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200～1200 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 RT
4. a
5. Q＝E2－E1＋W 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 2.0m
13.（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

A
A

B
B

W

C
D

D
C

A — 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 mJ

3 （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)
所以薄膜厚度为 (0.5分)

（2）透射光光程差为： (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)
取 则 得 (0.5分)
取 则 得 (0.5分)

波长为的透射光相干相消 (0.5分)