大學物理復習試題答案

1、大學物理復習試題一、選擇題1.一力學系統(tǒng)由兩個質(zhì)點組成,它們之間只有引力作用。若兩質(zhì)點所受外力的矢量和為零,則此系統(tǒng):(C (A 動量、機械能以及對一軸的角動量都守恒;(B 動量、機械能守恒,但角動量是否守恒還不能斷定; (C 動量守恒,但機械能和角動量是否守恒還不能斷定; (D 動量和角動量守恒,但機械能是否守恒還不能斷定。2.在沿一平直公路運動的一汽車廂內(nèi),用一單擺可以測定:(A (A 汽車相對地面是加速運動; (B 汽車相對地面是勻速運動;(C 上面二者都可以測定; (D 上面二者都不可以測定。3.質(zhì)點作曲線運動,r表示位置矢量, S 表示路程,v 表示速度大小,t a 表示切向加速度大

2、小,下列表達式中哪些是正確的?(At a t v = d /d , (B v =t r d /d ,(C v =t S d /d , (D t a t =d /d v. 答案:A 、C4.剛體角動量守恒的充分而必要的條件是(A 剛體不受外力矩的作用. (B 剛體所受合外力矩為零. (C 剛體所受的合外力和合外力矩均為零.(D 剛體的轉(zhuǎn)動慣量和角速度均保持不變. 答案:B5.對功的概念有以下幾種說法:(A 保守力作正功時,系統(tǒng)內(nèi)相應的勢能增加. (B 質(zhì)點運動經(jīng)一閉合路徑,保守力對質(zhì)點作的功為零.(C 作用力和反作用力大小相等、方向相反,所以兩者所作功的代數(shù)和必為零. (D 一對內(nèi)力作功為0的條

3、件是作用點無相對位移,或相互作用力與相對位移垂直。 在上述說法中,哪些是正確的? 答案:B 、D6.當一平面簡諧機械波在彈性媒質(zhì)中傳播時,下述各結(jié)論哪些是正確的? (A 媒質(zhì)質(zhì)元的振動動能增大時,其彈性勢能減小,總機械能守恒.(B 媒質(zhì)質(zhì)元的振動動能和彈性勢能都作周期性變化,但二者的相位不相同.(C 媒質(zhì)質(zhì)元的振動動能和彈性勢能的相位在任一時刻都相同,但二者的數(shù)值不相等.(D 媒質(zhì)質(zhì)元在其平衡位置處彈性勢能最大.(E 媒質(zhì)質(zhì)元從最大位移處回到平衡位置過程中,它從相鄰的一段媒質(zhì)質(zhì)元獲得能量,其能量漸增加. 7.一質(zhì)點作簡諧振動,其振動方程為cos(+=t A x .在求質(zhì)點的振動動能時,得出下面

4、5個表達式: (A (sin 21222+t A m . (B (cos 21222+t A m . (Csin(212+t kA . (D (cos 2122+t kA . (E(sin 22222+t mA T其中m 是質(zhì)點的質(zhì)量,k 是彈簧的勁度系數(shù),T 是振動的周期.上述結(jié)論中,哪些是正確的. 答案:A 、E8.“理想氣體和單一熱源接觸作等溫膨脹時,吸收的熱量全部用來對外作功.”對此說法,有如下幾種評論,哪一種是正確的?(A 不違反熱力學第一定律,但違反熱力學第二定律. (B 不違反熱力學第二定律,但違反熱力學第一定律. (C 不違反熱力學第一定律,也不違反熱力學第二定律.(D 違反熱

5、力學第一定律,也違反熱力學第二定律. 答案:C9.一簡諧波沿x 軸負方向傳播,圓頻率為,波速為u 。設t = T /4時刻的波形如圖所示,則該波的表達式為:/(cos (Au x t A y -=2/(cos(B +-=u x t A y/(cos(Cu x t A y += /(cos(D+=u x t A y 答案:D 10. 在一個原來不帶電的外表面為球形的空腔導體A 內(nèi),放有一帶電量為+Q 的帶電導體B ,如圖所示,則比較空腔導體A 的電勢U A 和導體B 的電勢U B 時,可得以下結(jié)論:(A B AU U =;(B B AU U >(C B A U U <(D 因空腔形狀

6、不是球形,兩者無法比較。答案:C11.在水平冰面上以一定速度向東行駛的炮車,向東南方向斜向上發(fā)射一枚炮彈,忽略冰面摩擦和空氣阻力,對于炮車和炮彈系統(tǒng),在此過程中( 總動量守恒;總動量在炮車前進方向上的分量守恒,其它方向動量不守恒;總動量在任何方向的分量均不守恒;總動量在水平面內(nèi)任何方向的分量守恒;豎直方向分量不守恒。 答案:12.關(guān)于力矩有以下幾種說法,其中正確的有:( 當合力為零時,合力矩必定為零; 當合力矩為零時,合力必定為零;作用力與反作用力對同一參考點的力矩之和一定為零; 內(nèi)力矩不會改變定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量。 答案:、13. 關(guān)于功的概念有以下幾種說法,其中正確的有:( 保守力做正功時

7、,系統(tǒng)內(nèi)相應的勢能增加;作用力與反作用力等大、反向,所以二者做功的代數(shù)和一定為零; 內(nèi)力做功可以改變系統(tǒng)的總動能;若系統(tǒng)內(nèi)某質(zhì)點繞閉合路徑運動一周,則保守內(nèi)力對該質(zhì)點做功為零。 答案:、14.靜電場中某點電勢的大小等于( 單位檢驗電荷置于該點時具有的電勢能; 單位正檢驗電荷置于該點時具有的電勢能;把單位正電荷從該點移動到零勢點過程中外力所做的功; 把單位正電荷從該點移動到零勢點過程中電場力所做的功。 答案:、15.在一個不帶電的導體球殼的球心處放一個點電荷,并測量球殼內(nèi)外的場強分布。如果將此點電荷從球心移動到球殼內(nèi)其它位置,重新測量球殼內(nèi)外的場強分布,則將發(fā)現(xiàn)( 球殼內(nèi)、外場強分布均發(fā)生變化;

8、 球殼內(nèi)、外場強分布均不發(fā)生變化;球殼內(nèi)場強分布要發(fā)生變化,球殼外場強分布不發(fā)生變化; 球殼內(nèi)場強分布不發(fā)生變化,球殼外場強分布要發(fā)生變化。 答案:15.通有電流為I 的“無限長”導線彎成如圖形狀,其中半圓段的半徑為R ,直線CA 和DB 平等地延伸到無限遠,則圓心O 點處的磁感應強度大小為(B (AR IR I 83400+; (BR I R I 2400+; (C RI 0;(DRI RI002+。16.在陰極射線管外,如圖放置一個蹄型磁鐵,則陰極射線 將( A (A 向下偏。 (B 向上偏。 (C 向紙外偏。 (D 向紙內(nèi)偏。17.兩偏振片堆疊在一起,一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過

9、。當其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)動180o 時透射光強度發(fā)生的變化為: (A 光強單調(diào)增加。(B 光強先增加,后又減小至零。(C 光強先增加,后減小,再增加。(D 光強先增加,然后減小,再增加,再減小至零。 答案:B18.已知一高斯面所包圍的體積內(nèi)電量代數(shù)和0=i q ,則肯定:(A 高斯面上各點場強均為零。(B 穿過高斯面上每一面元的電通量均為零。 (C 穿過整個高斯面的電通量為零。(D 以上說法都不對。 答案:C19.在靜電場中某點電勢值的正負,下列說法中正確的是:(A 電勢值的正負取決于置于該點的試驗電荷的正負; (B 電勢值的正負取決于電場力對試驗電荷作功的正負; (C 電勢值的正負取決于電勢零

10、點的選取;(D 電勢值的正負取決于產(chǎn)生電場的電荷的正負。 答案:C 20. 載流的圓形線圈(半徑1a 與正方形線圈(邊長2a 通有相同電流I ,若兩個線圈的中心O 1、O 2處的磁感應強度大小相同,則半徑1a 與邊長2a 之比21a :a 為:(A 1:1 (B1:2(C4:2 (D8:2 答案:D21.在相同時間內(nèi),一束波長為的單色光在空氣中和在玻璃中(A 傳播的路程相等,走過的光程相等。 (B 傳播的路程相等,走過的光程不相等。 (C 傳播的路程不相等,走過的光程相等。 (D 傳播的路程不相等,走過的光程不相等。 答案:C22.在雙縫干涉實驗中,用單色自然光,在屏上形成干涉條紋,若在兩縫后

11、放一個偏振片,則(A 干涉條紋的間距不變,但明紋的亮度加強。 (B 干涉條紋的間距不變,但明紋的亮度減弱。 (C 干涉條紋的間距變窄,且明紋的亮度減弱。 (D 無干涉條紋。 答案:B 23.均勻細棒OA 可繞通過其一端O 而與棒垂直的水平固定光滑軸轉(zhuǎn)動,如圖所示。今使棒從水平位置由靜止開始自由下落,在棒擺動到豎直位置的過程中,下述說法哪一種是正確的?(A 角速度從小到大,角加速度從小到大。 (B 角速度從小到大,角加速度從大到小。 (C 角速度從大到小,角加速度從大到小。 (D 角速度從大到小,角加速度從小到大。 B 解:設棒長為l ,質(zhì)量為m ,在向下擺到角度時,由轉(zhuǎn)動定律J lmg =co

12、s 2(J 為轉(zhuǎn)動慣量故在棒下擺過程中,增大,將減小。棒由靜止開始下擺過程中,與轉(zhuǎn)向一致,所以角速度由小變大。故選B 24.一圓盤正繞垂直于盤面的水平光滑固定軸O 轉(zhuǎn)動時,如圖射來兩個質(zhì)量相同,速度大小相同,方向相反并在一條直線上的子彈,子彈射入圓盤并且留在盤內(nèi),則子彈射入后的瞬間,圓盤的角速度 (A 增大(B 不變(C 減小(D 不能確定。 C 解:以兩個子彈和圓盤為研究對象,系統(tǒng)外力矩為零,系統(tǒng)角動量守恒。 設圓盤轉(zhuǎn)動慣量為J ,則有(202mr J J mvr mvr +=+-m022mrJ J+=可見圓盤的角速度減小了。故選C25.對功的概念有以下幾種說法:(1 保守力作正功時,系統(tǒng)內(nèi)

13、相應的勢能增加。(2 質(zhì)點運動經(jīng)一閉合路徑,保守力對質(zhì)點作的功為零。(3 作用力和反作用力大小相等、方向相反,所以兩者所作的功的代數(shù)和必然為零。在上述說法中:(A (1、(2是正確的 (B (2、(3是正確的 (C 只有(2是正確的(D 只有(3是正確的。 C 解:(1不對。0時0,<>-=p p E ,A E A 保保,勢能減小。(2 正確。保守力的定義已是沿任意一閉全回路徑作功為零。(3 不對。一對力雖然大小相等方向相反,但兩質(zhì)點的位移并不一定大小相等方向相反,所以一對力的功的代數(shù)和不一定為零。只有兩質(zhì)點的間距不變時,作用力和反作用力功的代數(shù)和才為零。26.一小球沿斜面向上運動

14、,其運動方程為245t t S-+=(SI ,則小球運動到最高點的時刻應是 (A s 4=t(B s 2=t(C s 8=t(D s 5=t B 解:小球運動速度大小t tsv 24d d -=。 當小球運動到最高點時v =0,即 024=-t ,t =2(s 。故選B故選C27.有兩個點電荷電量都是 +q , 相距為2a , 今以左邊的點電荷 所在處為球心, 以a 為半徑作一球形高斯面,在球面上取兩塊相等的小面積S 1 和S 2 , 其位置如圖所示 , 設通過S 1 和S 2 的電場強度分別為 1 和2 ,通過整個球面的電場強度通量為s ,則( A 1 > 2 , s = q /0 (

15、 B 1 < 2 , s = 2q /( C 1 = 2 , s = q /( D 1 < 2 , s = q /0 D 解:由高斯定理,0/q S =, 在S 1 處,01=E ,01=;在S 2處,02E ,0222>=S E,所以21<故選D28.對于一個物體系統(tǒng)來說,在下列條件中,那種情況下系統(tǒng)的機械能守恒?(A 合外力為0(B 合外力不作功(C 外力和非保守內(nèi)力都不作功(D 外力和保守力都不作功。 C 解:系統(tǒng)機械能守恒的條件是0=+非保內(nèi)外A A ,當0=外A ,0=非保內(nèi)A 時滿足機械能守恒條件。故選C29.一磁場的磁感應強度為k c j b i a B+

16、=(T ,則通過一半徑為R ,開口向z正方向的半球殼表面的磁通量的大小是:(A Wb 2a R (B Wb 2b R (CWb 2c R (DWb2abc R C 解:如圖所示,半徑為R 的半球面1S 和半徑為R 的圓平面2S 組成一個封閉曲面S 。由磁場的高斯定律0d =s B知: c S k s k c j b i a s B s B s s s 2221d (d d -=+-=-=c R 2-=故選C二、填空題(每題3分,共30分1.以初速率0v 、拋射角0拋出一物體,則其拋物線軌道最高點處的曲率半徑為:_.答案:g v 022cos 根據(jù):2v a n = 得:(gv 200cos =

17、2.如圖所示,鋼球A 和B 質(zhì)量相等,正被繩牽著以0=4 rad/s 的角速度繞豎直軸轉(zhuǎn)動,二球與軸的距離都為r 1=15 cm .現(xiàn)在把軸上環(huán)C 下移,使得兩球離軸的距離縮減為r 2=5 cm .則 鋼球的角速度=_.答案:36 rad/s由系統(tǒng)對豎直軸的角動量守恒得:rad/s 36/22210=r r 3.圖中,沿著半徑為R 圓周運動的質(zhì)點,所受的幾個力中有一個是恒力0F,方向始終沿x 軸正向,即i F F 00=.當質(zhì)點從A 點沿逆時針方向走過3 /4圓周到達B 點時,力0F所作的功為W =_.答案:-F 0R4.一飛輪以600 rev/min 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動慣量為2.5 kg &#

18、183;m 2,現(xiàn)加一恒定的制動力矩使飛輪在1 s 內(nèi)停止轉(zhuǎn)動,則該恒定制動力矩的大小M =_. 答案:157 N ·m5.一簡諧波沿BP 方向傳播,它在B 點引起的振動方程為 t A y =2cos 11.另一簡諧波沿CP 方向傳播,它在C 點引起的振動方程為2cos(22+=t A y .P點與B 點相距0.40 m ,與C 點相距0.5 m (如圖.波速均為u = 0.20 m/s .則兩波在P 點的相位差為_. 答案:06.均勻磁場中放有兩塊半導體。當有電流通過它們時,它們上下表面積累電荷情況如圖所示。 其中(1是_P_型,(2是_N_型。7.如圖所示,x 軸沿水平方向,y

19、軸豎直向下,在時刻將質(zhì)量為m 的質(zhì)點由處靜止釋放,讓它自由下落,則在任意時刻,質(zhì)點所受的對原點o 的力矩M=k mgb;該質(zhì)點對原點o 的角動量L = k mgbt 。解:由圖知j gt i b r221+=,得質(zhì)點的速度和加速度分別為jg a jgt v= 質(zhì)點所受對原點的力矩為M a m r F r =(kmgb j mg j gt i b = +=221質(zhì)點對原點的角動量為(j mgt j gt i b v m r L +=221k mgbt=8.一長為l 、質(zhì)量可以忽略的直桿,兩端分別固定有質(zhì)量為2m 和m 的小球,桿可繞通過其中心O 且與桿垂直的水平光滑固定軸在鉛直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。開始桿

20、與水平方向成某一角度,處于靜止狀態(tài),如圖所示。釋放后,桿繞O 軸轉(zhuǎn)動,則當桿轉(zhuǎn)到水平位置時,該系統(tǒng)所受的合外力矩的大小M =mgl 21,此時該系統(tǒng)角加速度的大小=l g 32 。解:如圖所示,當桿轉(zhuǎn)到水平位置時,合外力矩的大小為 mgl l mg l mg M 21222=-= 根據(jù)剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律J M =,得此時系統(tǒng)角加速度的大小為l g l m l m mglJ M 322222122=+ =9.半徑為R 具有光滑軸的定滑輪邊緣繞一細繩,繩的下端掛一質(zhì)量為m 的物體,繩的質(zhì)量可以忽略,繩與定滑輪之間無相對滑動,若物體下落的加速度為a ,則定滑輪對軸的轉(zhuǎn)動慣 m量J =(a R

21、a g m /2- 。解:分別以定滑輪和物體為研究對象,對物體應用牛頓運動定律,對定滑輪 應用轉(zhuǎn)動定律列方程: ma T mg =- (1J R T =' (2由牛頓第三定律有 T T =' (3 由角量和線量的關(guān)系有 R a = (4由以上四式聯(lián)解可得(a R a g m J /2-=10.一半徑為a 的無限長直載流導線,沿軸向均勻地流有電流I 。若做一個半徑為a R5=、高為l 的柱形曲面,已知此柱形曲面的軸與載流導線的軸平行且相距3a (如圖,則B在圓柱側(cè)面S 上的積分=S B sd 。答案:B 在圓柱側(cè)面S 上的積分=S B sd 0 。11.在單縫的夫瑯和費衍射實驗中

22、,屏上第三級暗條紋所對應的單縫處波面可劃分為 半波帶,若將縫寬縮小一半,原來第三級暗紋處將是 紋。答案:屏上第三級暗條紋所對應的單縫處波面可劃分為 6 半波帶,若將縫寬縮小一半,原來第三級暗紋處將是 第一級明 紋。12. 如圖所示,一定量理想氣體從體積1V 膨脹到體積2V 分別經(jīng)歷的過程是:A B 等壓過程;A C 等溫過程;A D 絕熱過程。其中吸熱最多的過程 A (A 是A B ; (B 是A C ; (C 是A D ;(D 既是A B ,也是A C ,兩過程吸熱一樣多。解:由熱力學第一定律A E Q +=,絕熱過程A D 不吸熱,Q = 0等溫過程A C 內(nèi)能不變,12,0V ACV A

23、 Q EAC AC =的面積12a'等壓過程A B ,12,0V ABV E A E Q E AB AB +=+=>面積所以,AD AC ABQ Q Q >> 吸熱最多的過程是A B 。 13.如圖,在雙縫干涉實驗中,若把一厚度為e 、折射率為n 的薄云母片覆蓋在1S 縫上,中央明條紋將向 移動;覆蓋云母片后,兩束相干光至原中央明條紋O 處的光程差為 。 答案:中央明條紋將向 上 移動,光程差為 (n -1e 。14.空中一半徑為R 的均勻帶電球面,總電量為Q (Q > 0。今在球面上挖去非常小塊的面積S (連同電荷,且假設不影響原來的電荷分布,則挖去S 后球心

24、處電場強度的大小E = ,其方向為 。 答案:挖去S 后球心處電場強度的大小E = 16/(402R S Q ,其方向為 由圓心O 點指向S 。 15.質(zhì)量為20 g 的子彈,以1s m 400-的速率沿圖示方向射入一原來靜止的質(zhì)量為980 g 的擺球中,擺線長度不可伸縮,則子彈射入后與擺球一起運動的速度大小v =1s m 4- 。解:以子彈和擺球為研究對象,在子彈射入擺球前后系統(tǒng)在水平方向上所受合力為零,水平方向動量守恒。即(v M m mv += 30sin 0其中v 為子彈射入擺球后二者一起運動的速度大小。 所以(1.040002.030sin -=+=+=Mm mv v16. 雙縫干涉

25、的實驗中,兩縫間距為d ,雙縫與屏幕之間的距離為DSv m(D >>d ,單色光波長為,屏幕上相鄰的明條紋之間的距離為 A (AdD。 (BDd。 (CdD2。 (DDd2。解:由雙縫干涉條件可知,相鄰兩明條紋間距為dDx = 17. 如圖,用單色光垂直照射在觀察牛頓環(huán)的裝置上。當平凸透鏡垂直向上緩慢平移而遠離平面玻璃時,可以觀察到這些環(huán)狀干涉條紋 B (A 向右平移。 (B 向中心收縮。 (C 向外擴張。 (D 靜止不動。 (E 向左平移。 18. 如圖,在雙縫干涉實驗中,若把一厚度為e 、折射率為n 的薄云母片覆蓋在1S 縫上,中央明條紋將向 上 移動;覆蓋云母片后,兩束相干光

26、至原中央明條紋O 處的光程差為 (n -1e 。解:未加入云母時,r 1 = r 2,屏上O 點光程差為零,是中央明條紋。在r 1中加入云母后,S 1到O 點光程大于S 2到O 點的光程,只有在O 點上方的某點O 1處,才有可能使光程差為零,所以中央明條紋將向上移動。S 發(fā)出的光到達O 點的光程差為e n r e ne r 1(21-=-+=。19. 波長為的平行單色光垂直照射到劈尖薄膜上,劈尖角為,劈尖薄膜的折射率為n ,第k 級明條紋與第k +5級明條紋的間距是 n 25。解:由劈尖相鄰兩明條紋間距公式n l 2=,可知五條明條紋間距為n l L255=20.波長 = 600nm 的單色光

27、垂直照射到牛頓環(huán)裝置上,第二級明條紋與第五級明條紋所對應的空氣薄膜厚度之差為 900 nm 。解:對于等厚干涉條紋,相鄰兩明條紋對應的空氣薄膜厚度差為2,第二級明紋與第五級明紋對應的空氣薄膜厚度差為 9002600323=(nm 21. 兩偏振片堆疊在一起,一束自然光垂直入射其上時沒有光線通過。當其中一偏振片慢慢轉(zhuǎn)動180o 時透射光強度發(fā)生的變化為: B (A 光強單調(diào)增加。(B 光強先增加,后又減小至零。1 X(C 光強先增加,后減小,再增加。(D 光強先增加,然后減小,再增加,再減小至零。解:設入射自然光光強為I 0,透過兩偏振片后光強為,cos 2120I I =其中是兩偏振片偏振化方

28、向之間的夾角。起初I = 0, 2=,增大,I 增大,至=時I 最大;再增大,I 減小,到23=時,I = 0。22. 一束光是自然光和線偏振光的混合光,讓它垂直通過一偏振片。若以此入射光束為軸旋轉(zhuǎn)偏振片,測得透射光強度最大值是最小值的5倍,那么入射光束中自然光與線偏振光的光強比值為 A (A21 (B 51 (C 31 (D 32 解:設入射自然光光強為I 1,線偏振光光強為I 2,混合光通過偏振片后光強為:1m in 21m ax 22121,21,cos 21I I I I I I I I =+=+= 由題意 21,5212121121m i n m a x =+=I I I I I I

29、 I 可以解出:23. 在單縫的夫瑯和費衍射實驗中,屏上第三級暗條紋所對應的單縫處波面可劃分為 6半波帶,若將縫寬縮小一半,原來第三級暗紋處將是 第一級明 紋。 解:由單縫衍射暗紋公式k a =s i n ,當k = 3時,263sin =a即劃分為6個半波帶。若將縫寬縮小一半,有23sin 2=a ,即劃分為3個半波帶由2n + 1 = 3, n = 1,可知為第一級明紋。24. 不考慮相對論效應時,下列物理量:質(zhì)量、動量、沖量、動能、勢能、功中與參照系的選擇有關(guān)的物理量是 動能、動量、功 。解:在經(jīng)典力學中,質(zhì)量與參考系無關(guān);動量v m p= ,v 與參考系有關(guān),所以p 與參考系有關(guān);沖量t F I d =中F 和t 都與參考系無關(guān),所以I 與參考系無關(guān);動能221mv E k =,因v 與參考系有關(guān)而有關(guān);勢能與物體間的相對位置有關(guān),與參考系無關(guān);功=r F A d 因位移r d 與參考有關(guān)而有關(guān)。 25.如圖,aOc 為一折成形的金屬導線(aO=Oc=L ,位于XY 平面中;磁感應強度為B的勻強磁場垂直于XY 平面。當aOc 以速度v沿X 軸正方向運動時,導線上a 、c 兩點間電勢差U ac =sin vBl 。當aOc 以速度v 沿Y 軸正方向運動時,導線上a 、c 兩點中是 a 點電勢高。解:當沿x 軸運動時,導線oc 不切割磁力線,c oU U