2014大学物理C试题(A卷,含答案)

1…………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21211099101010100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）202qS（Ｂ）20qS（Ｃ）204qd（Ｄ）202qd.4、边长为a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a成反比（B）与2a成反比（C）与a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AJ、BJ，则（）（A）A环的转动惯量较大，ABJJ，（B）B环的转动惯量较大，ABJJ（C）一样大，ABJJ（D）不能确定AJ、BJ哪个大得分26、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[]（A）增大C倍；（B）增大2C倍；（C）增大2C倍；（D）不变。二、填空题（每小题3分，小计21分）1、在单位矢量为(,,)xyzeee的直角坐标系下，质量为1kgm的质点在某外力的作用下运动，运动方程为2()2xyrttete（采用SI单位制），则1st时该质点的角动量(对原点)为L____________2-1(kgms)，第2秒内该外力对质点所做的功为_______________。2、两个静质量都为0m的粒子分别以速率45c和35c(c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M为_____________。3、半径为1R的金属球1带电1Q，半径为2R的金属球2带电2Q，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1Q_____________，2Q____________。4、通有电流I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a和b，平行于导线的一边到导线的距离为d（如图），则到导线垂直距离为r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r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dEdt，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0）。6、波长为0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kE最大时，散射光的波长为______________，此时kE________________________(电子的康普顿波长/Cehmc，em为电子的静质量，c为真空中光速，h为普朗克常数)。7、质量为m微观粒子被约束在0xa的一维无限深势阱中，处于量子数为n的定态波函数正比于sin()nxa，对应的能量本征值为2()2nEnam，则基态下在x______处发现粒子的概率最大，第二激发态下该粒子出现在[3,23]aa区间的概率为________。得分3三、计算题（共6题，小计58分）1、（10分）质量为m的质点受到力2Fvx（其中为常数）的作用沿x轴做直线运动。在x=0处的速度为0v0(0)v，求该质点的速度v随x变化关系。2、（9分）质量3m、半径R的定滑轮与质量分别为1m、2m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。222mgTma，11Tma，21TRTRJ，aR，232JmR212322()mgammm，12112322()mmgTmmm，1322123(2)2()mmmgTmmm得分得分43、（9分）一固有长度为0L的飞船相对于地面作匀速直线运动，其速度大小为u。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。4、（10分）。一个内外半径分别为2R、3R的金属球壳带电量为Q，内有一半径为1R的同心导体球带有电q。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…………得分得分5…………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1R，均匀地通有向上的电流强度I；外导体圆筒内外半径分别为2R、3R，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66、（10分）如图，半径为R的圆筒形区域内有一均匀磁场B垂直纸面，且B以均匀速率dBdt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a，CD段长度为L；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。得分7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）ABAACAD二、填空题（每小题3分，小计21分）1、0.5ze,1.5(J)2、0712mc,03512m3、12112()QQRRR，12212()QQRRR4、02Ir,0ln2Iadbd5、20dErdt,20dErdt6、02C,00112)Chc7、2a，13三、计算题1、（10分）根据牛顿第二定律2dvmvxdt，注意到对一维情形dvdvdxdvvdtdxdtdx带入前式并分离变量，得mdvvxdx00vxvdvxdxvm故220xmvve2、（9分）222mgTma，11Tma，21TRTRJ，aR，232JmR212322()mgammm，12112322()mmgTmmm，1322123(2)2()mmmgTmmm【注】如果[按文字]1m与2m颠倒，则1T与2T标称也对调，此时动力学式子中下标1与2对调，131222()gammmm，21112322()mmgmmmT，2123123(2)2()mgmmTmmm3、（9分）飞船系，0Ltc。地面系，飞船长度201LLuc；因0Lutct，故0LLcutcuccu84、（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11220233200,,40,4rRqRrRrERrRQqrRr，（3）2101211()4RRqUErdrRR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OCDOOACOABCDOAdddBBdSSSdtdtdt222(2)024LRLdBRdt（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222(2)24ABCDLRLRdBdt,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，ABCD】012101222022322323,2,21,20IrrRRIRrRrBIrRRrRrRRrR