《2016年江西大学物理实验创新竞赛初赛试题(卷)和答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016年江西大学物理实验创新竞赛初赛试题(卷)和答案.doc（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2015年江西省大学物理实验创新竞赛初赛试题一、填空题（共15题，每题2分）1、质点的质量为 m，置于光滑球面的顶点 A处（球面固定不动），如图所示。当它由静止开始下滑到球面上 B点时，它的加速度的大小为表示。1、答 a = . 4g2（1 -cos丁）2 g2 sin2 丁。2、储有某种刚性双原子分子理想气体的容器以速度v= 100 m/s运动，假设该容器突然停止，气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能，此时容器中气体的温度上升6.74K,由此可知容器中气体的摩尔质量Mmoi = 气体常量 R = 8.31 J mol 1 -K 1）32、答 28XI0 kg / mol3、 假设
2、地球半径缩小为原值的1/10,但质量保持不变，则地面上原来周期为1秒的小角度单摆现在的周期为 T=3、答 0.316s4、一质量为 m的质点沿着一条空间曲线运动，该曲线在直角坐标系下的运动方程为r = aco t i bsin ，t j，其中a、b、皆为常数，则此该质点对原点的角动量L =。4、答 ab mK5、 ：介子时不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是2.6 10*s，如果它相对实验室以0.8c（c为真空中光速）的速度运动，那么实验室参照系中测得二介子的寿命是s。5、答 4.33 10s6、 如图所示，假设有两个同相的相干点光源S1和S2,发出波长为的光，A是它们连线的 中垂线
3、上的一点，若在 S和A之间插入厚度为e、折射 率为n的薄玻璃片，则两光源发出的光在 A点的相位差二。若已知，=500nm,n =1.5,A点恰为第4级明纹中心，贝U e =A。4 104 A7、在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长九，则薄膜的厚度是_7、答2（ n-1）&如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e,并且nK n2>n3,、为入射光在折射率为 ni的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为_ _ _&答牛 n 2 e / n，1 二n39、把一
4、个静止质量为mo的粒子，由静止加速到 v =0.6c （c为真空中光速）需作的功等于_29、答 0.25 moc。10钨的红限波长是 230 nm （1 nm = 10 -9 m），用波长为180 nm的紫外光照射时，从表面逸 出的电子的最大动能为 eV3419（普朗克常量 h =6.63 XIC） J s 基本电荷 e =1.60X10 C）10 答 1.511有两瓶气体，一瓶是氦，另一瓶是氢（均视为刚性分子理想气体），若它们的压强、体积、温度均相同，则氢气的内能是氦气的 倍。11 答 5/ 312、面积为S ,带电量为_Q的平行平板。忽略边缘效应，问：将两板从相距d1拉到d2 外力需要作功
5、 A=。2 .12、答 Q d2 -d12%S13在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相距120cm，设夜间人眼瞳孔直径为5.0mm，入射光波波长为500nm,则人的眼睛恰能分辨这两盏灯时，离汽车距离为_313 答 8.94X0m14某一宇宙射线中的介子的动能Ek =7M°c2，其中M。是介子的静止质量在实验室中观察到它的寿命是它的固有寿命-0的14 答 a。15如图所示，在不带电的金属球A内有两个球形空腔.两空腔球心Oi与。2相距a，在两空腔中心放点电荷 qi和q2，在A外沿Oi O2连线方向放点电荷q3， q3到q?的距离为b .达到静电平衡后，A给q1的作用力是 .15答F -丘生q2
6、一 2 24 二;o a a b、计算题（70分，每题10分）BACD1、（10分）如图，一矩形匀质薄板 ABCD，长为I、宽为d、质量为m。板可 绕竖直轴 AB转动，阻力与薄板表面垂直并与面积及速度的平方成正比， 比例系数为k。设初角速度 r,问经过多少时间后，薄板的角速度减为初角 速度的一半？1、解：如图取长度为 dx的窄条，dS = Idx ,它受阻力 df 二-k（x ）2l dx,阻力矩 dM2lx3dx（2分）板在转动中受的总阻力矩为dM = -k2lx3dx0=k；r Id（2 分）1rBA3-dxCdxlD才JL板对转轴的转动惯量为-ld33由转动定律：-1 k2ld 4 =
7、1 md2 d43 dt（2 分）（2 分）解得：t4m3kld 2 0（2 分）=2二A r2 - a2（3 分）Q14 二；0r24二；0r22二A r2 -a2 E 二4 二；°r2Aa2（3分）2、（10分）有一带电球壳，内、外半径分别为a和b，电荷体密度=A / r （式中A为o常数），在球心处有一点电荷 Q,证明当A = Q / （ 2 a ）时，球壳区域内的场强E的大小与r无关.2、解：用高斯定理求球壳内场强：E dS 二 E 4二r2 二 Q v "V / ；。（2 分）要使E的大小与r无关，则应有2Q Aar =0，4二；°r 2订Q2 二 a2
8、（2 分）3、（10分）两平行长直导线相距D=40cm,毎根导线载有电流h=l2=20A，电流流向如图所示,求: （1）两导线所在平面内与该两导线等距的一点A处的磁感应强度;（2）如果R1=R3=10cm,L=25cm,求通过图中斜线所示面积的磁通量。3、解：-I 11BA 山（丄）=4.0 10 和（1）4二 x d -xB.ds Bldx 12 山 込 Idx ssr12jtx 2 兀（dx）%H| nL_Jl=2.2 106WbInJIri4、( 10分)两波在一很长的弦线上传播，其波动表达式分别为2 1y, =4.00 10 cos (4x-24t)(m)3工1y2 =4.00 10
9、cos (4x 24t)(m)3求:(1) 两波的频率、波长、波速；(2) 两波叠加后的节点位置；(3) 叠加后振幅最大的那些点的位置x4、解：(1)与波动的标准表达式 y = Acos2二t)对比可得 =1. 50m波速二、' -6.00（ms'）(2)节点位置31-二（n ）即23 1 x （n ）4 2m, n = 0,1,2.(3) 波腹位置3x - _3n /4 m,n = 0,1,2b的金属杆5、( 10分)两相互平行无限长的直导线载有大小相等方向相反的电流，长度为CD与两导线共面且垂直， 相对位置如图。CD杆以速度v平行直线电流运动，求 CD杆中的 感应电动势，并
10、判断 C、D两端哪端电势较高？5、解：建立坐标（如图）剁；B1 B2B22二(x - a)%I%IB =2 二(xa) 2 二x d ； = Bvd xolv (2 二 x - ad2ab%lv( 1二d(2a j 一 八B方向。一 $dxx1)d x2 二 xa x 1 1Ilx1 DOxIC2a x +dx 2a+b%lv2(a b)In2 二 2a b感应电动势方向为C-D, D端电势较高。 （3分）6、（ 10分）如图所示，原点是波源，振动方向垂直于纸面，波长是入。AB为波的反射面，反射时无半波损失。 0点位于A点的正上方，距离为 h。Ox轴平行于AB。求Ox轴上干涉 加强点的坐标（限
11、 x>0 ）。h：xA7&解：先在x轴上任选一点,则波程分别为ri = x，2=2店+壬（1 分）由干涉加强公式，得到波程差:Lr -解得:2k x=k，（k=1,2,3）（4 分）（4分）因为x 0，所以k为小于色的正整数。（1 分）7、（ 10分）一平面单色光波垂直照射在厚度均匀的薄油膜上，油膜覆盖在玻璃板上油的折射率为1.30,玻璃的折射率为1.50,若单色光的波长可由光源连续可调，可观察到500 nm与700 nm这两个波长的单色光在反射中消失试求油膜层的厚度.解：据题意'诙膜二下表面的反射光都冇半波损失，反射光在反射中消先，即満足薄 膜于涉的反射相消兼件+应有(
12、13.13)2« = C2k + 1） k 0T1式中刃=1:池为油膜的折射率.当人I = 500 nm时有1)A | + 250(13, 14)'1 Al = 700 nm 时.有Az = A晶十 350(13. 15)因为血A,、所叽 菇丫且在500 mn和MO nm之间无其他单色光的反射相消现象. 闵此嚴、匕为连续舉数，有(13.16)kt kt i由式门314）、式门出15）、式（13. 16）可得L _ k- + 100700? 4- 100-1) + 1K I =A,5005解得热=3馬=b 1 = 2代人武(13. 14)町得油脛的厚度为姑九十氏0 3X 500
13、 + 250丫老 = 厂；nm a 673. I nm建议：（13.13）式 2 分，（13.1、（13.15）式各 1 分,（13.16）式与k1和k2值各1分，结果2分。、附加题（以下两题中任选一题，解答两题者，取两者中的低分计入总分）& （10分）泊松比咐-1.40的理想气体进行如图所示的循环，已知状态A的温度为400K，求（1）状态B、C的温度； 各过程气体所吸收的热量。&解:57（1由 =1.40,可得：CVR,CPR（2 分）22由Ta =400K，可得:TB =300K,TC =100K，以及 M 2 ；（3 分）由理想气体状态方程：PV = MrT ,有paVa
14、 = M RTa，PbVb = M RTb，叹 =M RTCQB > C :等压压缩过程， QBC 二 M CP Tc -Tb - -1400 J ：0,为放热过程；（1 分）C A :等体升压过程，Qca =牛Cv Ta _ Tc = 1500 J 0，为吸热过程；（1分）A > B :根据热力学第一定律：Q *E A（Tb - Ta）-500J, A 二（100 400） 42-1000J（2 分）（1 分）第二级明条纹出现在 sinv - 0.20处,QAB - -500 1 000500J 0，为吸热过程。&（ 10分）波长600nm的单色光垂直入射到一光栅上,第四
15、级明纹缺级,求：（1）光栅上相邻两缝（a+b ）有多大?（2）光栅上狭缝可能的最小宽度a有多大?（3）按上述选定的a,b值试问在光屏上可能观察到的全部明条纹的级数。&解：（1）根据光栅方程（a+b）sin 0 =k入，以及第二级明条纹衍射角满足sin 0 2=0.20,可得光栅常数为a+b=k 入 /sin 0 =6 X10'6 m（ 3 分）根据缺级条件（a+b）sin 0 =k入和asin 0 =k '入因第四级缺级,有（a+b）/a=k/ k'=4/1=8/2=可得a=（a+b）/4=1.5 X10'6m（3 分）在光栅方程中，令sin 0 =1,可得k=10,所以在屏幕上可观察到15条主极大，（2分）其中k= ±4,±8的主极大缺级，k= ±10的主极大因处在0 = n /2处而实际不可见。