2013级郑州大学理工科大学物理上册期末考试题及答案

郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第1页共12页2013级郑州大学理工科期末考试试题大学物理（上册）合分人_______________复查人_____________一．选择题（共21分）1、（本题3分）用水平压力F把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止．当F逐渐增大时，物体所受的静摩擦力f（）(A)恒为零．(B)不为零，但保持不变．(C)随F成正比地增大．(D)开始随F增大，达到某一最大值后，就保持不变［］2、（本题3分）设有一“无限大”均匀带正电荷的平面．取x轴垂直带电平面，坐标原点在带电平面上，则其周围空间各点的电场强度E随距离平面的位置坐标x变化的关系曲线为(规定场强方向沿x轴正向为正、反之为负)：［］3、（本题3分）得分评阅人OxE(A)OxE(C)OxE(B)OxE(D)E∝1/|x|E∝x郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第2页共12页点电荷Q被曲面S所包围，从无穷远处引入另一点电荷q至曲面外一点，如图所示，则引入前后：(A)曲面S的电场强度通量不变，曲面上各点场强不变．(B)曲面S的电场强度通量变化，曲面上各点场强不变．(C)曲面S的电场强度通量变化，曲面上各点场强变化．(D)曲面S的电场强度通量不变，曲面上各点场强变化．［］4、（本题3分）已知某电场的电场线分布情况如图所示．现观察到一负电荷从M点移到N点．有人根据这个图作出下列几点结论，其中哪点是正确的？(A)电场强度EM＞EN．(B)电势UM＞UN．(C)电势能WM＜WN．(D)电场力的功A＞0．［］5、（本题3分）把A，B两块不带电的导体放在一带正电导体的电场中,如图所示.设无限远处为电势零点，A的电势为UA，B的电势为UB，则(A)UBUA≠0．(B)UBUA=0．(C)UB=UA．(D)UBUA．［］6、（本题3分）两个半径相同的金属球，一为空心，一为实心，把两者各自孤立时的电容值加以比较，则(A)空心球电容值大．(B)实心球电容值大．(C)两球电容值相等．(D)大小关系无法确定．［］7、（本题3分）把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计时．若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相为(A)．(B)/2．(C)0．(D)．［］QSq-qMNAB郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第3页共12页二、填空题（共21分）8、（本题4分）如图，在光滑水平桌面上，有两个物体A和B紧靠在一起．它们的质量分别为mA＝2kg，mB＝1kg．今用一水平力F＝3N推物体B，则B推A的力等于______________．如用同样大小的水平力从右边推A，则A推B的力等于___________________．9、（本题5分）1mol氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中，温度为27℃，这瓶氧气的内能为________________J；分子的平均平动动能为____________Ｊ；分子的平均总动能为_____________________Ｊ．(摩尔气体常量R=8.31J·mol-1·K-1玻尔兹曼常量k=1.38×10-23Ｊ·K-1）10、（本题3分）一质子和一粒子进入到同一电场中，两者的加速度之比，ap∶a＝________________．11、（本题3分）在相对介电常量为r的各向同性的电介质中，电位移矢量与场强之间的关系得分评阅人ABF郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第4页共12页是___________________．12、（本题3分）在相对介电常量r=4的各向同性均匀电介质中，与电能密度we=2×106J/cm3相应的电场强度的大小E=_______________________．(真空介电常量0=8.85×10-12C2/(N·m2))13、（本题3分）两个同方向的简谐振动，周期相同，振幅分别为A1=0.05m和A2=0.07m，它们合成为一个振幅为A=0.09m的简谐振动．则这两个分振动的相位差为___________rad．三、计算题（共50分）14、（本题10分）如图所示，有两个长方形的物体A和B紧靠着静止放在光滑的水平桌面上，已知mA＝2kg，mB＝3kg．现有一质量m＝100g的子弹以速率v0＝800m/s水平射入长方体A，经t=0.01s，又射入长方体B，最后停留在长方体B内未射出．设子弹射入A时所受的摩擦力为F=3×103N，求：(1)子弹在射入A的过程中，B受到A的作用力的大小．(2)当子弹留在B中时，A和B的速度大小．得分评阅人BAv0。郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第5页共12页15、（本题10分）在半径为R的具有光滑竖直固定中心轴的水平圆盘上，有一人静止站立在距转轴为R21处，人的质量是圆盘质量的1/10．开始时盘载人对地以角速度0匀速转动，现在此人垂直圆盘半径相对于盘以速率v沿与盘转动相反方向作圆周运动，如图所示．已知圆盘对中心轴的转动惯量为221MR．求：(1)圆盘对地的角速度．(2)欲使圆盘对地静止，人应沿着R21圆周对圆盘的速度v的大小及方向？得分评阅人RvR/2得分评阅人郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第6页共12页16、（本题10分）0.02kg的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃．若在升温过程中，(1)体积保持不变；(2)压强保持不变；(3)不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功．(普适气体常量R=8.3111KmolJ)17、、（本题10分）一电容器由两个很长的同轴薄圆筒组成，内、外圆筒半径分别为R1=2cm，R2=5cm，其间充满相对介电常量为r的各向同性、均匀电介质．电容器接在电压U=32V的电源上，(如图所示)，试求距离轴线R=3.5cm处的A点的电场强度和A点与外筒间的电势差．得分评阅人AR1R2RrU郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第7页共12页18、（本题10分）一平面简谐波沿Ox轴正方向传播，波的表达式为)/(2cosxtAy,而另一平面简谐波沿Ox轴负方向传播，波的表达式为)/(2cos2xtAy求：(1)x=/4处介质质点的合振动方程；(2)x=/4处介质质点的速度表达式．四、证明题19、（本题8分）证明两个质量相等的小球作非对心弹性碰撞时，若其中之一原先静止，则碰后两个小球的速度相互垂直．郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题得分评阅人得分评阅人郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第8页共12页答案1-7（每题3分，共21分）BCDDDCC8、（本题4分）2N1N9、（本题5分）6.23×1036.21×10211.035×102110、（本题3分）2∶111、（本题3分）EDr012、（本题3分）3.36×1011V/m参考解析：202121EDEwrerewE02=3.36×1011V/m13、（本题3分）1.4714、（本题10分）解：子弹射入A未进入B以前，A、B共同作加速运动．郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第9页共12页F＝(mA+mB)a，a=F/(mA+mB)=600m/s22分B受到A的作用力N＝mBa＝1.8×103N方向向右2分A在时间t内作匀加速运动，t秒末的速度vA＝at．当子弹射入B时，B将加速而A则以vA的速度继续向右作匀速直线运动．vA＝at＝6m/s2分取A、B和子弹组成的系统为研究对象，系统所受合外力为零，故系统的动量守恒，子弹留在B中后有1分BBAAmmmmvvv)(02分m/s220BAABmmmmvvv1分15、（本题10分）解：(1)设当人以速率v沿相对圆盘转动相反的方向走动时，圆盘对地的绕轴角速度为，则人对与地固联的转轴的角速度为RRvv221①2分人与盘视为系统，所受对转轴合外力矩为零，系统的角动量守恒．1分设盘的质量为M，则人的质量为M/10，有：22022211021211021RMMRRMMR②2分将①式代入②式得：R2120v③1分郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第10页共12页(2)欲使盘对地静止，则式③必为零．即0+2v/(21R)＝02分得：v＝－21R0/21分式中负号表示人的走动方向与上一问中人走动的方向相反，即与盘的初始转动方向一致．1分16、（本题10分）解：(1)设当人以速率v沿相对圆盘转动相反的方向走动时，圆盘对地的绕轴角速度为，则人对与地固联的转轴的角速度为RRvv221①2分人与盘视为系统，所受对转轴合外力矩为零，系统的角动量守恒．1分设盘的质量为M，则人的质量为M/10，有：22022211021211021RMMRRMMR②2分将①式代入②式得：R2120v③1分(2)欲使盘对地静止，则式③必为零．即0+2v/(21R)＝02分得：v＝－21R0/21分式中负号表示人的走动方向与上一问中人走动的方向相反，即与盘的初始转动方向一致．1分17、（本题10分）郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第11页共12页解：设内筒所带电荷线密度为，则两筒间的场强分布为202rrE2分两筒间的电势差为U1－U2＝U0＝21dRRrE1200ln22d21RRrrRR由此得1200/ln2RRU3分设两筒间任一点(距轴线距离为r)的电势为U，则有rRrRrrrEUU11012dd10ln2Rr3分101ln2RrUU11200ln/2RrRRUUln(1)2分或22022ddRrRrrrrEUUrR20ln2220ln2UrRUrRRRUU21200ln/ln(2)可以证明，(1)、(2)两式是相等的11200ln/ln2RrRRUU12100/ln/ln1RRRrUU1211200/ln/ln/lnRRRrRRUUrRRRUU21200ln/ln所以两金属圆筒间的电势分布可以用(1)、(2)式表示都可，只要答一个.18、（本题10分）解：(1)x=/4处)212cos(1tAy,)212cos(22tAy2分∵y1，y2反相∴合振动振幅AAAAs2,且合振动的初相和y2的初相一样为rR1R2U1U2rE郑州大学理工科大学物理（上册）期末考试试题及答案第12页共12页21．4分合振动方程)212cos(tAy1分(2)x=/4处质点的速度)212sin(2/ddvtAty)2cos(2tA3分19、（本题8分）证：由动量守恒2110vvvmmm①2分则2110vvv设1v、2v的夹角为，则有cos2212221210vvvvv②1分由于弹性碰撞，机械能（此处为动能）守恒2221210212121vvvmmm③2分2221210vvv④由②、④可得0cos221vv2分v1、v2不为零，必有cos=0，=/21分v1010v2v1vv1