2009级大学物理(下)A

2009级大学物理(下) A卷及参考答案,一 、选择题 (,每题,3,分，,共30分,), B ,(,本题,3,分,),假定氧气的热力学温度提高一倍，氧分子全部离解为氧原子，则这些氧原子的平均速率是原来氧分子平均速率的,(A)4,倍,(B) 2,倍,(C),倍,(D),倍, C ,O,l,2.（本题3分）一长为,l,的均匀细棒悬于通过其一端的光滑水平固定轴上(如图所示)，作成一复摆。已知细棒绕通过其一端的轴的转动惯量,J,=,ml,2,/3，此摆作微小振动的周期为,(A), (B),(C) (D),3. (本题3分)如图所示，两列波长为,的相干波在,P,点相遇，波在,S,1,点振动的初相是,1,，,S,1,到,P,点的距离是,r,1,；波在,S,2,点的初相是,2,，,S,2,到,P,点的距离是,r,2,，以,k,代表零或正、负整数，则,P,点是干涉极大的条件为：,(A),r,2,-,r,1,=,k,(B),2,-,1,=2,k,(C),2,-,1,+2,(,r,2,-,r,1,)/,=2,k,(D),2,-,1,+2,(,r,1,-,r,2,)/,=2,k, D ,S,1,S,2,P,r,1,r,2,4. (本题3分)三个偏振片,P,1,，,P,2,与,P,3,堆叠在一起，,P,1,与,P,3,的偏振化方向相互垂直，,P,2,与,P,1,的偏振化方向间的夹角为30，强度为,I,0,的自然光垂直入射于偏振片,P,1,，并依次透过偏振片,P,1,、,P,2,与,P,3,，则通过三个偏振片后的光强为,(A),I,0,/4 (B) 3,I,0,/8,(C)3,I,0,/32 (D),I,0,/16, C , B ,5. (本题3分)一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角,i,0,，则在界面2的反射光,(A) 是自然光,(B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面.,(C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面,(D) 是部分偏振光,6. (本题3分)已知电子的静能为0.51,MeV,，若电子的动能为0.25,MeV,，则它所增加的质量,m,与静止质量,m,0,的比值近似为,(A) 0.1, (B) 0.2, (C) 0.5, (D) 0.9, C , B ,7. (本题3分) 理想气体绝热地向真空自由膨胀，体积增大为原来的两倍，则始、末两态的温度,T,1,与,T,2,和始、末两态气体分子的平均自由程 与 的关系为,(A),T,1,=,T,2,， (B),T,1,=,T,2,，,(C),T,1,=2,T,2,， (D),T,1,=2,T,2,， , C ,8. (本题3分),静止质量不为零的微观粒子作高速运动，这时粒子物质波的波长,与速度,v,有如下关系：,(A),v, (B),1/,v,(C), (D),9.（本题3分）,在弦线上有一简谐波，其表达式为,为了在此弦线上形成驻波，并且在,x,=0处为一波腹，此弦线上还应有一简谐波，其表达式为：,(A),(B),(C),(D),D ,B ,10. (本题3分),波长,=500,nm,(1,nm,=10,-9,m,)的单色光垂直照射在宽度为,a,=0.25,mm,的单缝上，单缝后面放置一凸透镜,，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为,d,=12,mm,，则凸透镜的焦距,f,为,(A) 2,m, (B) 1,m,.,(C) 0.5,m, (D) 0.2,m,. (E) 0.1,m,.,二、 填空题,(本题,共,30,分,),11.(本题5分),容器中储有1,mol,的氮气，压强为1.33,Pa,，温度为7C，则：,(1)1,m,3,中氮气的分子数为,；,(2)容器中的氮气的密度为,；,(3)1,m,3,中氮分子的总平动动能为,。,(玻尔兹曼常量:,k,=1.3810,-23,J,K,-1,N,2,气的摩尔质量：,M,mol,=2.810,-2,kg,mol,-1,普适气体常量:,R,=8.31,J,mol,-1,K,-1,),3.4410,20,1.610,-5,kg,m,-3,2.0,J,12.(本题4分)在平衡状态下，已知理想气体分子的麦克斯韦速率分布函数为,f,(,v,)、分子质量为,m,、最概然速率为,v,p,，试说明下列各式的物理意义：,表示,；,(2),表示,。,速率分布在,v,p,区间的,分子数占总分子数的百分比,分子平动动能的平均值,13. (本题3分)一定质量的理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高一倍，再经过等温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分子的平均自由程变为原来的,倍。,2,14.(本题3分)如图所示，已知图中画不同斜线的两部分的面积分别为,S,1,和,S,2,，那么,(1) 如果气体的膨胀过程为,a,-1-,b,，则气体对外做功,W,= _ ；,(2) 如果气体进行,a,-2-,b,-1-,a,的循环过程，则它对外做功：,W,=_,O,V,p,a,b,1,2,S,1,S,2,S,1,+,S,2,-S,1,15. (本题3分)一单摆的悬线长,l,=1.5,m,，在顶端固定点的竖直下方0.45,m,处有一小钉，如图示，设摆动很小，则单摆的左右两方的振幅之比,A,1,/,A,2,的近似值为,。,0.45,m,小钉,l,0.84,若是角幅比，则,1,/,2,=1/0.84=1.2,l,1,/,l,2,2,=A,1,/A,2,=0.84,0,16. (本题3分) 一质点同时参与了三个简谐振动，它们的振动方程分别为 ，,和 。其合成运动的运动方程为,x,=_ ,2,k,+,/2,k,=0, 1, 2, ,17. (本题4分),S,1,、,S,2,为振动频率、振动方向均相同的两个点波源，振动方向垂直纸面，两者相距3,/2，(,为波长),如图。已知,S,1,的初相为,/2。,S,1,S,2,C,M,N,(1)若使射线,S,2,C,上各点由两波列引起的振动均干涉相消，则,S,2,的初相位应为,。,(2)若使,S,1,S,2,连线的中垂线,MN,上各点由两波列引起的振动均干涉相消，则,S,2,的初位相应为,。,2,k,+3,/2,k,=0, 1, 2, ,18. (本题5分)容积为10L(升)的盒子以速率,v,=200m/s匀速运动，容器中充有质量为50,g,，温度为18C的氢气，设盒子突然停止，气体的全部定向运动的动能都变为气体分子的热运动动能，容器与外界没有热量交换，则达到热平衡后氢气的温度将增加,K,；氢气的压强将增加,Pa,。(氢气分子可视为刚性分子。),1.93,40000,三、 计算题 (每题10分，共40分),19. (本题10分)某理想气体在,p,-,V,图上等温线与绝热线相交于,A,点，如图。已知,A,点的压强,p,1,=210,5,Pa,体积,V,1,=0.510,-3,m,3,，而且,A,点处等温线斜率与绝热线斜率之比为0.714。现使气体从,A,点绝热膨胀至,B,点，其体积为,V,2,=1.010,-3,m,3,，求：,(1),B,点处的压强；,(2)在此过程中气体对外作的功。,V,V,1,V,2,O,p,1,p,A,B,解：,(1)由等温线,pV,=,C,得,由绝热线,得,由题意知,所以得,由绝热方程,可得,(2) 作的功为,20.(本题10分)已知波长为,的平面简谐波沿,x,轴负方向传播，,x,=,/4处质点的振动方程为,(SI),(1)写出该平面简谐波的表达式。,(2) 画出,t,=,T,时刻的波形图。,解：,(1) 如图A，取波线上任一点,P,，其坐标设为,x,，由波的传播特性，,P,点的振动落后,/4处质点的振动。,该波的表达式为(SI),(2),t,=,T,时的波形和,t,=0时的波形一样，,t,=0时,按上述方程画的波形图见图B。,21.(本题10分)双缝干涉实验装置如图所示，双缝与屏之间的距离,D,=120,cm,，两缝之间的距离,d,=0.5,mm,，用波长,=500,nm,(1,nm,10,-9,m,)的单色光,垂直照射双缝。,求：,d,S,2,S,1,D,x,O,(1) 求原点,O,(零级明条纹所在处)上方的第五级明条纹的坐标,x,；,(2) 如果用厚度,l,=1.010,-2,mm,，折射率,n,=1.58的透明薄膜覆盖在图中的,S,1,缝后面，求上述第五级明条纹的坐标,x,。,解：,(1) 因为,，所以，第五级明条纹的坐标,(2) 从几何关系，近似有,d,S,2,S,1,D,x,O,x,l,n,r,2,r,1,有透明薄膜时，两相干光线的光程差,第,k,级明条纹的条件是,=,k,则，第五级明条纹满足,解：,由光栅衍射主极大公式得,(,a,+,b,)sin60=3,22.(,本题,10,分,),用钠光,(,=589.3,nm,),垂直照射到某光栅上，测得第三级光谱衍射角为,60,(1),若换用另一光源测得其第二级光谱的衍射角为,30,，求后一光源发光的波长。,(2),若以白光,(400,nm,760,nm,),照射在该光栅上，求其第二级光谱的张角。,(1,nm,=10,-9,m,),光栅常数为,(2) (,a,+,b,)sin,1,=2,1,=800,nm,(1) (,a,+,b,),sin,30=2,(,a,+,b,)sin,2,=2,2,=1520,nm,所以，白光第二级光谱的张角为,谢谢关注！,