2013大学物理竞赛试题及答案

 

北京科技大学 2013-2014学年 第一学期

院(系 班级 学号 姓名 题号

遵装

线

选择题填空题计算题总分

得分守 考试规则,诚信得 分 一、单项选择题(本题共30分,每小题3分)1、以下说法错误的是()(A) 可逆过程一定是准静态过程;(B) 热传递是改变物质系统内能的一种形式; (C) 功的计算式A=考得试答,绝题不作弊∫VpdV适用于热力学系统的任何过程; (D) 理想气体状态方程在不同的过程中有不同的微分表达式, 式pdV= mRdT表示等压过程。 M,其中ν为摩尔2、理想气体内能增量的表示式ΔE=νCVΔT适用于()数,CV为等体摩尔热容。(A) 等体过程; (B) 等压过程;(C) 绝热过程; (D) 任何过程。 3、质点沿轨道AB作曲线运动,速率逐渐减小,下列哪一个图正确地表示了质点在C处的加速度() (A)(B)(C)(D)

大学物理竞赛试卷第 1 页 共 7 页

4、一定量的理想气体,分别经历如图1(1) 所示的abc过程(图中虚线ac为等温线)和图1(2) 所示的def过程(图中虚线df为绝热线),以下关于这两种过程中吸热还是放热的判断,正确的是( )

(A) abc过程吸热,def过程放热; (B) abc过程放热,def过程吸热; (C) abc过程和def过程都吸热; (D) abc过程和def过程都放热。

图1(2)

5、两个完全相同的汽缸内盛有同种气体,设其初始状态相同。今使它们分别作绝热压缩至相同的体积,其中汽缸1内的压缩过程是非准静态过程,而汽缸2内的压缩过程则是准静态过程。比较这两种情况的温度变化( ) (A) 汽缸1和汽缸2内气体的温度变化相同;(B) 汽缸1内的气体较汽缸2内的气体的温度变化大;(C) 汽缸1内的气体较汽缸2内的气体的温度变化小;

(D) 汽缸1和汽缸2内的气体的温度均无变化。

I1 I2

6、两个同心圆线圈,大圆半径为R,通有电流I1;小圆半径

2

为r,通有电流I2,方向如图2所示。若r << R (大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场),当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为 ( )

(A)

μ0πI1I2r2

2R

; (B)

μ0I1I2r2

2R

; (C)

μ0πI1I2R2

2r

; (D) 0。

7、在国际单位制中,以下哪个不是磁场强度的单位( )

AWbWb?A2T?A2

; (C); (D) 。 (A); (B) 22

H?mmN?mN

8、如图3所示, 铅直平面中某圆的竖直直径PC的上端点为P,一质点从P开始分别沿不同的弦无摩擦下滑,到达各弦的下端所用的时间相比较是( )

(A) P到A用的时间最短; (B) P到B用的时间最短; (C) P到C用的时间最短; (D) 所用时间都一样。

图3

大学物理竞赛试卷 第 2 页 共 7 页

9、平行板电容器充电后与电源断开,然后在两极板间充满某种各向同性、均匀电介质,则电场强度的大小E、电容C、电压U、电场能量W四个量各自与充入介质前相比较,增大(↑)或减小(↓)的情形为( )

(A) E↑,C↑,U↑,W↑;

(B) E↓,C↑,U↓,W↓;

(C) E↓,C↑,U↑,W↓;

(D) E↑,C↓,U↓,W↑。

10、如图4所示,矩形区域为垂直纸面向里的均匀稳恒磁场,半圆形闭合导线回路在纸面内绕轴O作逆时针方向匀角速转动,O点为圆心且恰好落在磁场的边缘中点上,半圆形闭合导线完全在磁场外时开始计时,在下列的ε?t函数曲线中,属于半圆形导线回路中产生的感应电动势的是( )

图4

得 分

二、填空题(本题共30

分,每小题3分) ?????? 1、力F=(2+3t)i+4tj作用在质量为2kg的质点上。此力在0到2秒内的冲量为_________。 2、边长为a的正方形的A、B两顶点上,固定有两个电荷 均为q的点电荷,如图5所示。当正方形以角速度ω绕通过正方

形中心O点且垂直于正方形平面的轴旋转时,在O点的磁感应强

图5 度为__________。

3、质量为m1和m2的两个小孩,在光滑水平冰面上用绳彼此拉对方。开始时静止,相距为l。当他们相遇时,m1向前移动的距离是___________。

大学物理竞赛试卷 第 3 页 共 7 页

4、如果存在磁荷,磁场的高斯定律??∫∫S???? B?dS=0应该表述为__________________。

5、在静电场中有一边长为a的立方均匀导体,如图6所示。已知立方导体中心O处的电势为U0,则立方体顶点A处的电势为____________。

6、由两个相同的匀质半圆环相切连接成的平面曲杆如图7所示,图中A1、A2、A3??代表三根垂直于曲杆所在平面的固定转轴,设曲杆质量为m、半圆环半径为R,则曲杆相对于A1、A2、A3??这三根转轴,最大的转动惯量为______。

图8 d

图9

7、如图8所示, A、B为靠得很近的两块平行的大金属平板,两板的面积均为S,板间的距离为d,今使A板带电荷qA,B板带电荷qB,且qA > qB。则两板间的电势差U =______________________。

8、如图9所示,工作物质经aIb与bIIa组成一循环过程。已知在aIb中工作物质与外界交换的净热量Q,bIIa为绝热过程,图中循环闭合曲线所包围的面积为A,则循环效率η___A。(填“>”、“<”或“=”) Q

9、若用N表示理想气体总分子数,f(υ)表示麦克斯韦速率分布函数,则分布在速率区间υ1~υ2内所有气体分子数总和可表示为

10、空间某处有互相垂直的两个水平磁场B1和B2,B1向北,B2向东。现在该????????

??处放一段载流直导线,该导线与B2的夹角为60°,欲使导线所受合力为零,则两个

????水平磁场B1与B2的大小必须满足的关系为______________。

大学物理竞赛试卷 第 4 页 共 7 页

三、计算题(本题共40分,所有计算题务必写计算过程,直接写结果不给分)

得 分

1、如图10所示,长为l的匀质细杆左端与墙用铰链A连接,右端用一铅直细绳B悬挂,杆处于水平静止状态,若绳B被突然烧断,求杆右端的加速度大小。

得 分

2. 如图11所示,两个相同的水平放置的平板空气电容器连接起来,充电后电容器A中的带电微粒P刚好静止地悬浮着。撤去电源,将电容器B的两板水平地错开,使两板相对的面积减小为原来的一半。试求此时带电微粒P在竖直方向运动的加速度。

得 分

图11

3. 如图12所示,无限长直导线通以电流I。有一与之共面的直角三角形线圈

ABC,已知

AC边长为b,且与长直导线平行,BC边长为a。若线圈以垂直导线方向的速度v向右平移,当B点与长直导线的距离为d时,求线圈ABC

内的感应电动势大小和感应电动势的方向。

??

大学物理竞赛试卷 第 5 页 共 7 页

QA4Q4

==E (2分) Cd3Cd3

41g

微粒受力F=ma=qE′?mg=qE?mg=mg,因此a=,竖直向上 (2分)

333

此时A中的场强E′=

3、建如图坐标系,AB边的方程为:y=的距离。

三角形内磁通量为:

a+r

a+r

bb

x?r,式中r是t时刻B点与长直导线

aa

Φ=∫

r

Bydx=∫

r

μIbba+r

(x?r)dx=0(b?rln(3分) 2πxaa2πar

μ0Ib

感应电动势为

dΦμ0bIdra+ra

εi=?=?(ln)?(3分)

dt2πarr+adt

当r=d时,

a+daεi=(ln)v (2分) ?

2πadd+a

μ0bI

方向为顺时针(ACBA) (2分)

i32RT

4、(1)dQ=νCmdT=RdT+pdV,2R(1+0.01T)dT=×2RdT+dV

22V

2T02T01dT0dV1dTdV

化简得到0.01dT=,两侧积分∫0.01dT=∫, ++

T0T02TV0

2TVV

T0=100ln2 (2分)

(2)ΔE=3RΔT=3RT0=300ln2?R=1728 J (2分) (3)A=Q?ΔE=(4)ΔS=∫

2T0

2T0

T0

2R(1+0.01T)dT?3RT0=0.03RT02?RT0=621J (3分)

T0

2R(1+0.01T)dT

=2R(ln2+0.01T0)=4Rln2=23J/K (3分)

T

大学物理竞赛试卷 第 7 页 共 7 页

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