2022年大学材料科学专业《大学物理(一)》期末考试试卷 附解析

姓名
班级
学号
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2022年大学材料科学专业《大学物理（一）》期末考试试卷
附解析
考试须知：
1、考试时间：120分钟，本卷满分为100分。

2、请首先按要求在试卷的指定位置填写您的姓名、班级、学号。

3、请仔细阅读各种题目的回答要求，在密封线内答题，否则不予评分。

一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）
1、质量分别为m 和2m 的两物体(都可视为质点)，用一长为l 的轻质刚性细杆相连，系统绕通
过杆且与杆垂直的竖直固定轴O 转动，已知O 轴离质量为2m 的质点的距离为l ，质量为m 的
质点的线速度为v 且与杆垂直，则该系统对转轴的角动量(动量矩)大小为________。

2、一维保守力的势能曲线如图所示，则总能量为
的粒子的运动范围为________；在
________时，粒子的动能
最大;
________时，粒子的动能
最小。

3、一束平行单色光垂直入射在一光栅上，若光栅的透明缝宽度与不透明部分宽度相等，则
可能看到的衍射光谱的级次为____________。

4、一个力F 作用在质量为 1.0 kg 的质点上，使之沿x 轴运动．已知在此力作用下质点的运动学方程为
(SI)．在0到 4 s 的时间间隔内， (1) 力F 的冲量大小I
=__________________． (2) 力F 对质点所作的功W =________________。

5、四根辐条的金属轮子在均匀磁场
中转动，转轴与
平行，轮子和辐条都是导体，辐条长
为R ，轮子转速为n ，则轮子中心O 与轮边缘b 之间的感应电动势为______________，电势最高点是在______________处。

6、动量定理的内容是__________，其数学表达式可写__________，动量守恒的条件是__________。

7、某人站在匀速旋转的圆台中央，两手各握一个哑铃，双臂向两侧平伸与平台一起旋转。

当他把哑铃收到胸前时，人、哑铃和平台组成的系统转动角速度应变_____；转动惯量变_____。

8、如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上，发生反射和折
射．已知反射光是完全偏振光，那么折射角r 的值为_______________________。

9、刚体绕定轴转动时，刚体的角加速度与它所受的合外力矩成______，与刚体本身的转动惯量成反比。

（填“正比”或“反比”）。

10、已知质点的运动方程为，式中r 的单位为m ，t 的单位为s 。

则质点的
运动轨迹方程
，由t=0到t=2s 内质点的位移矢量______m 。

二、名词解释（共5小题，每题3分，共15分）
1、基态：
2、自由度：
3、光的吸收：
4、能量按自由度均分定理：
5、瞬时速度：
三、选择题（共10小题，每题2
分，共20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（
）。

A.
B.
C.
D.
2、一弹簧振子作简谐振动，总能量为E1，如果简谐振动振幅增加为原来的两倍，重物的质量增为原来的四倍，则它的总能量E1变为（ ）。

A. B.
C.
D.
3、有一劲度系数为k 的轻弹簧，原长为，将它吊在天花板上．当它下端挂一托盘平衡时，其
长度变为
．然后在托盘中放一重物，弹簧长度变为
，则由
伸长至
的过程中，弹性力所
作的功为（ ）。

A.
B.
C.
D.
4、如图所示，两个同心的均匀带电球面，内球面半径为R1、带电荷Q1，外球面半径为R2、带电荷Q2 .设无穷远处为电势零点，则在两个球面之间、距离球心为r 处的P 点的电势U 为：（ ）。

A.
B.
C.
D.
5、两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I ，并各以dI /dt 的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内(如图)，则：（ ）。

A.线圈中无感应电流
B.线圈中感应电流为顺时针方向
C.线圈中感应电流为逆时针方向
D.线圈中感应电流方向不确定
6、刚体定轴转动，当它的角加速度很大时，作用在刚体上的（ ）。

A ．力一定很大
B ．力矩一定很大
C ．力矩可以为零
D ．无法确定。

7、假设卫星环绕地球作椭圆运动，则在运动过程中，卫星对地球中心的（ ）。

A ．角动量守恒，动能守恒。

B ．角动量守恒，机械能守恒。

C ．角动量不守恒，机械能守恒。

D ．角动量不守恒，动量也不守恒。

8、一个质点同时在几个力作用下的位移为：
(SI)
其中一个力为恒力 (SI)，则此力在该位移过程中所作的功为（ ）。

A. -67J
B. 17J
C. 67J
D. 91 J
9、如图所示，A 、B 为两个相同的定滑轮，A 滑轮挂一质量为m 的物体，B 滑轮受力F=mg ，设A 、B 两滑轮的角加速度分别为和，不计滑轮的摩擦，这两个滑轮的角加速度的大小关系为：
（ ）。

A. B. C.
D.无法判断
10、在静电场中，作一闭合曲面S ，若有
则S 面内必定（ ）。

A ．既无自由电荷，也无束缚电荷
B ．没有自由电荷
C ．自由电荷和束缚电荷的代数和为零
D ．自由电荷的代数和为零
四、解答题（共3小题，每题15分，共45分）
1、荷量Q 均匀分布在半径为R 的球体内，试求：离球心为r(r<R)的P 点处的电势。

2、有一以理想气体为工作物质的热机，其循环如图所示，试证明热机效率为
3、一半径为、电荷量为的均匀带电球体，设无穷远处为电势零点。

试求：
(1)球体内外电场强度的分布；
(2)球体内外电势的分布。

参考答案
一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）
1、mvl
2、，6m，10m
3、0，，
4、16 N·s ，176 J
5、， 0
6、答案：
1、质点系所受合外力的冲量等于质点系（系统）动量的增量
2、
3、系统所受合外力等于零
7、大，小
8、
9、正比
10、m
二、名词解释（共5小题，每题3分，共15分）
1、基态：微观粒子的能量是量子化的，当主量子数n=1时的能级，称基态。

2、自由度：确定一个物体在空间的位置需要的独立坐标数目。

3、光的吸收：在光的照射下，原子吸收光而从低能级跃迁到高能级的现象。

4、能量按自由度均分定理：气体分子的每一个自由度都具有相同的平均平动动能，其大小都等于kT/2。

5、瞬时速度：
(1)指时刻质点运动的快慢和方向；
(2)瞬时速度的物理意义是，如果从时刻起质点作匀速直线运动，则该直线运动的瞬时速度为；
(3)瞬时速度。

三、选择题（共10小题，每题2分，共20分）
1、D
2、D
3、C
4、C
5、B
6、B
7、B
8、C
9
、B
10、D
四、解答题（共3小题，每题15分，共45分）
1、解：由高斯定理得：
2、证明：
C-A过程：吸热（1）
A-B过程绝热1分
B-A过程放热 (2)
由理想气体状态方程可得
(3)
另外有且 (4）
由(1)—(4)可得：
3、解：。