2014大学物理C试题(A卷含答案解析).doc

/ …………试卷装订线 ……………… 装订线内不要答题，不要填写考生信息………………试卷装订线 ………… 姓 名 学 号 专业班级 学院 武汉理工大学考试试卷（A卷） 2013 ~ 2014 学年 2 学期 大学物理C 课程 闭卷 时间120分钟，72学时，4.5学分，总分100分，占总评成绩 % 2014年7月4日 题号 一 二 三、1 三、2 三、3 三、4 三、5 三、6 合计 满分 21 21 10 9 9 10 10 10 100 得分 得分 一、选择题（每题3分，小计21分） 1、一个质点在做匀变速率圆周运动时 [ ] （Ａ）切向加速度改变，法向加速度也改变． （Ｂ）切向加速度不变，法向加速度也不变． （Ｃ）切向加速度不变，法向加速度改变． （Ｄ）切向加速度改变，法向加速度不变． 2、一质量为M的均质细杆自然垂挂于O点，可绕着过O点的水平轴转动。现有质量为m的子弹水平射入杆的下端并留在杆中，则在射入过程中，由子弹与杆组成的系统 [ ] （A）动量守恒 （B）对转轴的角动量守恒 （C）机械能守恒 （D）动量、角动量和机械能都守恒 （E）动量、角动量和机械能都不守恒 3、真空中平行相对放置的两金属板，分别带电+q和-q，两板相距为d(d很小)，面积为S，忽略边缘效应，板间相互作用力大小为 [ ] （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） （Ｄ） . 4、边长为的正五边形导线框上通有电流I ，则线框中心处磁感应强度大小： [ ] （A） 与成反比 （B）与成反比 （C）与无关 （D）为0. 5、有两个半径相同、质量相等的细圆环A和B，A环的质量分布均匀，B环的质量分布不均匀，它们对通过环心与环面垂直的轴的转动惯量分别为、，则（ ） （A）A环的转动惯量较大，，（B）B环的转动惯量较大， （C）一样大， （D）不能确定、哪个大 6、对已知动能的电子，其德布罗意波长可以计算出来；按非相对论情形计算获得的德布罗意波，比起按相对论情形考虑的计算结果会 [ ] （A）大； （B）小； （C）相同； （D）不能确定。 7、将波函数在空间各点的振幅同时增大C倍，则微观粒子在空间的分布的概率密度将 [ ] 得分 （A）增大倍； （B）增大倍； （C）增大倍； （D）不变。 二、填空题（每小题3分，小计21分） 1、在单位矢量为的直角坐标系下，质量为的质点在某外力的作用下运动，运动方程为（采用SI单位制），则时该质点的角动量(对原点)为____________，第2秒内该外力对质点所做的功为_______________。 2、两个静质量都为的粒子分别以速率和 (为真空中光速)沿同一直线对撞后合成为一个粒子，则该合成粒子的动量大小为____________，质量为_____________。 3、半径为的金属球1带电，半径为的金属球2带电，相距很远。现在用导线将两球连接，则达到静电平衡时两球所带的电量分别为_____________，____________。 4、通有电流的长直导线附近放一处在同一平面的单匝线圈，其边 长分别为和，平行于导线的一边到导线的距离为（如图）， 则到导线垂直距离为处的磁感应强度大小为_______________， 通过矩形线圈的磁通量为______________________。 5、不考一个平行板电容器的两极板都是半径为的圆形导体，两极板通过导线与交流电源连接；如果极板间电场强度大小的变化率为，忽略边缘效应，则两极板间的位移电流强度为_________________，此时流经导线的传导电流是_________________（真空静电常数为）。 6、波长为的X光与静止的电子发生康普顿散射，当电子动能的改变量最大时，散射光的波长为______________，此时 ________________________ (电子的康普顿波长，为电子的静质量，为真空中光速，为普朗克常数)。 7、质量为微观粒子被约束在的一维无限深势阱中，处于量子数为的定态波函数正比于，对应的能量本征值为，则基态下在______处发现粒子的概率最大，第二激发态下该粒子出现在区间的概率为________。 三、计算题（共6题，小计58分） 得分 1、（10分）质量为的质点受到力 （其中为常数）的作用沿x轴做直线运动。在x =0处的速度为 ，求该质点的速度随x变化关系。 得分 2、（9分）质量、半径的定滑轮与质量分别为、的两物体A、B安装如图所示。如果B与桌面的摩擦和绳子的质量都可忽略，滑轮可视为匀质圆盘且与绳子间不打滑，求物体A的加速度和两段绳子上的张力。 ，，，， ，， 得分 3、（9分）一固有长度为的飞船相对于地面作匀速直线运动，其速度大小为。飞船上一人从飞船的头部向飞船尾部发出一个光信号，求：分别以飞船和地面为参考系时，光信号从船头到船尾各用多长时间。 得分 4、（10分）。一个内外半径分别为、的金属球壳带电量为 ，内有一半径为的同心导体球带有电 。求当处于静电平衡时 ：（1）各导体上的电荷分布；（2）电场强度大小在整个空间的分布；（3）两导体间的电势差。 …………试卷装订线 ……………… 装订线内不要答题，不要填写考生信息………………试卷装订线 ………… …………试卷装订线 ……………… 装订线内不要答题，不要填写考生信息………………试卷装订线 ………… 姓 名 学 号 专业班级 学院 得分 5、（10分） 近似看成是无限长的同轴电缆，其内导体圆柱半径为，均匀地通有向上的电流强度；外导体圆筒内外半径分别为、，通过的电流均匀但反向；导体之间可看成真空。求：整个空间磁感应强度的分布。 得分 6、（10分） 如图，半径为的圆筒形区域内有一均匀磁场垂直纸面，且以均匀速率增大；图中导线ABCD由三段组成，其中 AB段为四分之一圆环（环心在圆筒的转轴上的O 点），BC段在OC的延长线上、长度为，CD段 长度为；ABCD同在垂直于圆筒轴的平面内。 求导线ABCD上的感生电动势，并指出哪点电势高。 武汉理工大学考试试题答案要点（A卷） 2013 ~2014 学年 2 学期 大学物理C 课程 　一、选择题（每题3分，小计21分） A B A A C A D 二、填空题（每小题3分，小计21分） 1、 , 1.5 (J) 2、, 3、 ， 4、, 5、 , 6、 , 7、 ， 三、计算题 1、（10分）根据牛顿第二定律 ， 注意到对一维情形 带入前式并分离变量，得 故 2、（9分），，，， ，， 【注】如果[按文字]与颠倒，则与标称也对调，此时动力学式子中下标1与2对调， ，， 3、（9分） 飞船系，。 地面系，飞船长度； 因 ， 故 4、（10分）（1）内球，电量q 均匀分布在其表面； 球壳，内表面带电 -q，外表面带电Q+q，都均匀分布。 （2）用电场高斯定理求（可分出步骤给分）， 结果 ， （3） 5、（10分） 用安培环路定理求(可分出些步骤分来)， 结果 6、（10分） 由对称性分析可知，感应电场分布呈轴对称性（对称轴为圆筒轴），到轴等距离处的感应电场大小相等、方向垂直于半径方向。做辅助线OA、OD，OA与圆筒边交点为A’，根据Faraday电磁感应定律，闭合环路ABCDOA上的电动势 （表明电动势方向与环向一致） 由于OA段和OD段的所在处的感应电场与路径垂直，无感应电动势，故所求 , 方向由A到D, 即D点电势高。 【注：如果环路方向反向，得出的电动势为负，】