大学物理下册期末考试B卷题目和答案

第1页共9页大学学年第二学期考试B卷课程名称大学物理（下）考试日期任课教师____________考生姓名学号专业或类别题号一二三四五六七总分累分人签名题分40101010101010100得分考生注意事项：1、本试卷共6页，请查看试卷中是否有缺页。2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。εo=8.85×10-12F·m-1、μ0=4π×10-7H/m；k=1.38×10-23J·K-1、R=8.31J·K-1·mol-1、NA=6.02×1023mol-1、e=1.60×10-19C、电子静质量me＝9.1×10-31kg，h=6.63×10-34J·s。得分评卷人一、填空题（每空2分，共40分）1.体积为4升的容器内装有理想气体氧气（刚性分子），测得其压强为5×102Pa，则容器内氧气的平均转动动能总和为_______________J，系统的内能为_______________J。2.如图所示，一定质量的氧气（理想气体）由状态a经b到达c，图中abc为一直线。求此过程中：气体对外做的功为________________；气体内能的增加_______________；气体吸收的热量_______________。3.一绝热的封闭容器，用隔板分成相等的两部分，左边充有一定量的某种气体，压强为p；右边为真空，若把隔板抽去（对外不漏气），当又达到平衡时，气体的内能变化量为_______________J，气体的熵变化情况是_______________（增大，不变，减小）。第2页共9页4.有一段电荷线密度为λ长度为L的均匀带电直线，，在其中心轴线上距O为r处P点有一个点电荷q。当rL时，q所受库仑力大小为_______________，当rL时，q所受库仑力大小_______________。5.相距甚远的半径分别为R和r的两个弧立球形导体，用一根细长导线将它们连接起来，并使它们带电，则大球与小球的表面电荷的比值rRQQ/=______________。6.一个带电为Q的导体球半径为R，距离导体球球心为a处（a＞R）有一点电荷q，导体球的球心处的电场强度大小为_______________。以无限远为电势零点，导体球的电势是_______________。7.AB直导体以图示的速度运动，则导体中非静电性场强大小为_______________，方向为_______________。8.载流导线弯成如图所示的形状，通以电流I，内外半径分别为a和b，则在圆心O处磁感应强度大小等于___________，方向为_______________。9.一正方形线圈通电流I，边长为a，置于均匀外磁场0B中，0Bd的方向平行纸面向下，矩形线圈所受的磁力矩大小为________________，方向_______________。10.铝金属的逸出功为4.2eV，用某单色光照射时有光电流，且反向截止电压为2V，则相应的入射光的频率为_______________Hz。11.动能为1.0MeV的电子的德布罗意波的波长为_______________。计算题（每题10分，共60分）第3页共9页二．某双原子理想气体由初始状态P1=4×105Pa，V1=1L，分别经过（a）等温过程；（b）绝热过程；体积都膨胀到V2=4L，如图所示。分别计算两过程中系统对外作的功A和内能的增量。得分评卷人三．一台热机工作在450K和300K的两个热源之间，在每次循环中从高温热源吸收300J的热量。（1）这台热机可能的最大效率是多少？（2）在每次循环中它能做的最大的功的数值是多少？得分评卷人第4页共9页得分评卷人四．半径为R1，体密度为ρ的均匀带点球体，挖去半径为R2的球形空腔，空腔中心O2距离带电球体中心O1相距a(R1aR2)，以无穷远为电势零点，求O2的电势得分评卷人R1R2O1O2第5页共9页五．圆柱形电容器是由半径为R1的导线和与它同轴的导体圆筒组成，圆筒内半径为R2，长为L，其间充满相对介电常数为εr的电介质。若已知电容器的电压为U0，且L＞＞R1、R2求：（1）两圆筒间的电场强度E；（2）电容器的电容C。得分评卷人六．长直导线通电流I，与之共面有一N匝矩形线圈，AB长为L，BC宽为b。AB与直导线相距a。求：1）空间的磁场分布B；（2）矩形线圈ABCD中总的磁通量的大小。（3）若电流I=I0sinωt，求矩形线圈中的感应电动势。IABDC第6页共9页得分评卷人七．一同轴电缆由中心导体圆柱和外层导体圆筒组成，二者半径分别为R1和R2，筒和圆柱之间充以的材料，求此电缆通过电流I(由中心圆柱流出，由圆筒流回)时，（1）空间各个区域的磁场感应强度大小（2）单位长度电缆内部储存的磁能。第7页共9页大学学年第二学期考试B卷解答：一．填空题：1.2，52.54.0410，0，54.04103.0，增大4.204Lqr，02qr5.R/r(题目印错为求rR/故答案为r/R也给分)。6.0,0044qQaR7.VB平行纸面向上8.011()4Iab，垂直纸面向内，9.Ia2B,平行纸面水平向右10.151.510Hz11.138.7310m二．计算题解：（1）等温过程：2221111lnln5.5510VVAvRTPVVV（3分）0E（3分）（2）绝热过程：1.441122211227,(/)5.7105iPVPVPPVVipa)(21122VPVPiEJ42610)10441074.5(25354（2分）A=426J（2分）三解：（1）根据卡洛定理：max1TT低高=1-300/450=33.3%（5分）（2）max1=TATQ低高吸,A=100J（5分）四．解：高斯定理0sqEdS，得到320033220043=()4343=()43rrrRrERRrRrr（2分）第8页共9页得到大球在该点的电势113120033RaRRrUdrdrr大球2210()2Ra（3分）同理得到小球在其球心的电势22322220000332RRRRrUdrdrr小球（3分）最终得到：22221200()22ORaRU（2分）五。假设线电荷密度为，L》R，可近似当作无限长的情况：根据高斯定理qsdD，得到)(2210RrRrEr（3分）两筒间的电压为1200ln221RRdrEUrRR得到：)/ln(21200RRUr（3分）因而01122ln()URERrRrR（1分）（2）UqC（2分）210ln2RRLr（1分）六．建立坐标系，原点在直线电流上，根据安培环路定理：0lBdlI，得到02IBr垂直纸面向外（3分）（2）00ln22abaINILabNLdrra(公式3分结果1分)（3）00cosln2NItLdabdta(公式2分结果1分)七．，根据安培环路定理：0lBdlI（3分）01210122()2()20()IrrRRIBRrRrRr（3分）第9页共9页（2）202mBWdV121220020011()21()21222RRRIrIrdrrdrRr20211(ln)44IRR(公式3分结果1分)