S 1S 2S S ‘O大学物理(下册)注意事项:1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。
2. 请仔细阅读各种题目的回答要求,在规定的位置填写答案。
3. 不要在试卷上乱写乱画,不要在装订线内填写无关的内容。
4. 满分100分,考试时间为120分钟。
题 号 一二三四五六七总 分统分人得 分一、选择题(共30分,每小题3分)1、 一物体作简谐运动,振动方程为1cos()2x A t ω=+π .则该物体在0t = 时刻的动能与/8t T = (T 为振动周期)时刻的动能之比为[D]。
A.1:4B.1:2C.4:1D.2:1知识点:简谐振动能量 类型:A2、一横波以速度u 沿x 轴负方向传播,t 时刻波形图如图(a )所示,则该时刻。
[A]提示:先确定各质点的运动状态,标出运动方向;再由旋转矢量图作判断。
(A)A 点相位为π; (B)B 点静止不动; (C )C 点相位为23π; (D )D 点向上运动; 知识点:波动 类型:B3. 在双缝干涉实验中,若单色光源S 到两缝S1、S2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于图中O 处,现将光源S 向下移动到示意图中的S ´位置,则[ B]。
(A )中央明纹向上移动,且条纹间距增大;(B )中央明纹向上移动,且条纹间距不变; (C )中央明纹向下移动,且条纹间距增大; (D )中央明纹向下移动,且条纹间距不变; 知识点:双缝干涉 类型:B4. 在单缝夫琅禾费衍射实验中,若增大缝宽,其他条件不变,则中央明条纹[A]。
.得 分 评分人(A) 宽度变小; (B) 宽度变大;(C) 宽度不变,且中心强度也不变; (D) 宽度不变,但中心强度增大 知识点:单缝衍射 类型:A5. 波长550nm λ=的单色光垂直入射于光栅常数41.010d cm -=⨯ 的光栅上,可能观察到的光谱线的最大级次为[ D ]。
.(A) 4 (B) 3 (C) 2 (D) 1 知识点:光栅衍射 类型:A6. 一束光强为0I 的自然光,相继通过三个偏振片1P 、2P 、3P 后,1P 和3P 偏振化方向相互垂直。
出射光的光强为0I I =.若以入射光线为轴,旋转P2,要使出射光的光强为零,P2要转过的角度是[ B ]。
(A) 30° (B) 45° (C) 60° (D) 90° 知识点:偏振 类型:A7、在狭义相对论中,下列几种说法: (1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的;(2) 在真空中,光的速度与光的频率、光源的运动状态无关;(3) 在任何惯性系中,光在真空中沿任何方向的传播速率都相同。
正确的答案是[ D ]。
A. 只有(1)、(2)是正确的; B. 只有(1)、(3)是正确的; C. 只有(2)、(3)是正确的; D. 三种说法都是正确的 ; 知识点:相对论 类型:B8、.如图,一定量的理想气体,由平衡状态A 变到平衡状态 B (B A p p = ),则无论经过的是什么过程,系统必然[B ]。
(A) 对外作正功; (B) 内能增加;(C) 从外界吸热; (D) 向外界放热; 知识点:热力学第一定律 类型:A9、根据热力学第二定律,以下哪种说法正确[A]。
(A) 自然界中一切自发过程都是不可逆的;(B) 不可逆过程就是不能向反方向进行的过程;(C) 热量可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体的过程; (D) 任何过程总是沿着熵增加的方向进行。
知识点:热力学第二定律 类型:AV10、一机车汽笛频率为750 Hz , 机车以时速90公里远离静止的观察者,观察者听到声音的频率是(设空气中声速为340m/s) 。
[B](A) 810 Hz ; . (B )699 Hz ; .(C )805 Hz ; . (D )695 Hz ; 知识点:多普勒效应 类型:B二、简答题(共15分,每小题3分)1、何谓简谐振动;答:当质点离开平衡位置的位移`x`随时间`t`变化的规律,遵从余弦函数或正弦函数()ϕω+=t A x cos 时,该质点的运动便是简谐振动。
或:位移x 与加速度a 的关系为正比反向关系。
知识点:简谐振动 类型:A2、简述惠更斯-费涅耳原理;答:光波在介质中,波阵面上的每一点都可以看作相干的子波的波源,它们发出的子波在空间相遇时,各子波相互叠加而产生干涉。
知识点:惠根斯原理 类型:A3、简述何谓半波损失;答:光在被反射过程中,从光疏媒质入射到光密媒质时,反射光的相位有π的突变,相当于光程增加或减少2λ。
知识点:半波损失 类型:A4、简述能均分定理;答:处于平衡态的理想气体,分子的每一个自由度都具有相同的平均能量2kT 知识点:能均分定律 类型:A5、简述热力学第一定律与热力学第二定律的关系;答:任何热力学过程都必须遵循热力学第一定律,但是循热力学第一定律的热力学过程不一定自发发生,自发发生的热力学过程还必须遵循热力学第二定律。
知识点:热力学 类型:B三、填空题(共24分,每小题3分)1. 如图所示为一平面简谐波在t =0 时刻的波形图,则该波的波动方程是:⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=208.052cos 04.0ππx t x .知识点:波动方程 类型:A2、在波长为λ的驻波中,两个相邻波腹之间的距离为________2λ_____; 知识点:驻波 类型:A3、一简谐振动的表达式为)3cos(φ+=t A x ,已知 t = 0时的初位移为0.04 m ,初速度为0.09 m/s ,则振幅A =__ A=0.05 _____ ,初相 =_____43tan -=ϕ__ .知识点:简谐振动 类型:A4. 两束光相干的条件是 频率和振动方向相同,相位差恒定; 。
获得相干光的两种方法分别是 分波阵面和分振幅 。
知识点:相干条件 类型:A5、在迈克耳逊干涉仪中的可调反射镜平移了0.064mm 的过程中,观测到200个条纹的移动,则使用的单色光的波长是 2104.6⨯ nm 。
知识点:迈克尔孙干涉仪 类型:A6、已知f(v)为麦克斯韦速率分布函数,p v 为分子的最概然速率.则()⎰p f v v v 0d 表示_ __分布在p v →0之间的分子数占总分子数的比率______;速率p v v >的分子的平均速率表达式为_____⎰⎰∞∞ppv v dv v f vdvv f )()(_________________.知识点:麦克斯韦分布函数 类型:C7、压强、体积和温度都相同的氢气和氦气(均视为刚性分子的理想气体),它们的质量之比为12:=m m ____1:2________,它们的内能之比为12:E E =_____1:1 ___, (各量下角标1表示氢气,2表示氦气)知识点:气动理论、理想气体内能 类型:A8、一可逆卡诺热机,低温热源为027C ,热机效率为40%,其高温热源温度为 500K ;若在相同的高低温热源下进行卡诺逆循环,则该卡诺机的致冷系数为 1.5 。
知识点:卡诺循环 类型:C四、计算题(共31分)1. 如图(a )所示,两个轻弹簧的劲度系数分别为12,k k .当物体在光滑斜面上振动时.(1) 证明其运动仍是简谐运动;(2) 求系统的振动频率. (8分) 知识点:简谐振动特征 类型:B解:(1)设平衡时,两弹簧的伸长量分别为:21,x x 平衡时(2分)物体位移为x 时,两弹簧的伸长量分别为:21,x x '',则物理受力: ()()111222sin sin x x k mg x x k mg F '+-='+-=θθ. ….(2) (2分) 由(1)和(2)得:2211,k Fx k F x -='-=' 又因为:x x x ='+'21,所以kx x k k k k F =+-=2121 (3分) (2)振动频率:()mk k k k m k 212121212+===πππωγ (1分)2. 在双缝干涉实验中,波长550nm λ= 的单色平行光垂直入射到缝间距4210m a -=⨯ 的双缝上,屏到双缝的距离2m D = 。
求: 1) 中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距;2) 用一厚度为66.610m e -=⨯ 、折射率为 1.58n = 的玻璃片覆盖一缝后,零级明纹将移到原来的第几级明纹处? 9(1nm 10m)-= (8分) 知识点:双缝干涉 类型:A得 分 评分人)(1211x k x k mg ==θsin解:(1)20/x D a λ∆= =0.11 m 2分 (2分)(2) 覆盖云玻璃后,零级明纹应满足12(1)n e r r -+= (2分) 设不盖玻璃片时,此点为第K 级明纹,则应有21r r k λ-= (2分)所以 (1)n e k λ-=(1)/ 6.967k n e λ=-=≈零级明纹移到原第7级明纹处 (2分)3、 波源作简谐运动,其运动方程为()m tπcos240100.43-⨯=y ,它所形成的波形以30m·s-1 的速度沿一直线传播.求:(1) 求波的周期及波长;(2) 写出波动方程.(7分) 知识点:波动方程、周期、波长 类型:A分析:先将运动方程与其一般形式()ϕω+=t cos A y 进行比较,求出振幅A 、角频率ω及初相φ0 ,而这三个物理量与波动方程的一般形式()[]0cos ϕω+-=u x t A y / 中相应的三个物理量是相同的.再利用题中已知的波速u 及公式ω=2πν=2π/T 和 λ=u T 即可求解.解:(1) 由已知的运动方程可知,质点振动的角频率1s π240-=ω.根据分析中所述,波的周期就是振动的周期,故有s 1033.8/π23-⨯==ωT ……………(2分)波长为: λ=uT =0.25 m…………(2分)(2)将已知的波源运动方程与简谐运动方程的一般形式比较后可得A =4.0×10-3m ,1s π240-=ω,φ0 =0,故以波源为原点,以u=30m·s-1 的速度沿x 轴正向传播的波的波动方程为:()[]()()分)(分)(1π8π2401004230............m cos ........................../cos x t u x t A y -⨯=+-=-ϕω4、一压强为5100.1⨯ Pa ,体积为33100.1m -⨯的氧气自c 00加热到c 0100,问: (1)当压强不变时,需要多少热量?当体积不变时,需要多少热量? (2)在等压和等体过程中各作了多少功? (8分) 知识点:热力学第一定律 类型:A (8分)解:由理想气体方程:RT pV γ= ,可得:mol 21041.4-⨯=γ (2分)(1)压强不变时:J T T C Q pm P 8.129)(12=-=γ (2分)(2)体积不变时:J T T C Q vm v 1.93)(12=-=γ (2分) (3)压强不变时,由热力学第一定律:J Q Q E Q W V P P 7.36=-=∆-= (2分)考题难易程度和比例如下:第一大题:振动、波动(A )3分,(B )6分; 光学(A)9分(B )3分;气动热学(A)6分; 相对论(B )3分;第二大题:振动、波动:(A )6分; 光学(A)3分;气动热学(A)3分, (B)3分; 第三大题:振动、波动:(A )9分; 光学(A)6分;气动热学(A)3分,(C)6分;第四大题:简谐振动(B )8分; 波动(A)7分;光学(A )8分; 热学(A )8分;A 类:71分;B 类23分;C 类6分;满足7:2:1比例。