2016年江西大学物理实验创新竞赛初赛试题(卷)和答案.doc
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1、2015年江西省大学物理实验创新竞赛初赛试题一、填空题(共15题,每题2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表示。1、答 a = . 4g2(1 -cos丁)2 g2 sin2 丁。2、储有某种刚性双原子分子理想气体的容器以速度v= 100 m/s运动,假设该容器突然停止,气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能,此时容器中气体的温度上升6.74K,由此可知容器中气体的摩尔质量Mmoi = 气体常量 R = 8.31 J mol 1 -K 1)32、答 28XI0 kg / mol3、 假设
2、地球半径缩小为原值的1/10,但质量保持不变,则地面上原来周期为1秒的小角度单摆现在的周期为 T=3、答 0.316s4、一质量为 m的质点沿着一条空间曲线运动,该曲线在直角坐标系下的运动方程为r = aco t i bsin ,t j,其中a、b、皆为常数,则此该质点对原点的角动量L =。4、答 ab mK5、 :介子时不稳定的粒子,在它自己的参照系中测得平均寿命是2.6 10*s,如果它相对实验室以0.8c(c为真空中光速)的速度运动,那么实验室参照系中测得二介子的寿命是s。5、答 4.33 10s6、 如图所示,假设有两个同相的相干点光源S1和S2,发出波长为的光,A是它们连线的 中垂线
3、上的一点,若在 S和A之间插入厚度为e、折射 率为n的薄玻璃片,则两光源发出的光在 A点的相位差二。若已知,=500nm,n =1.5,A点恰为第4级明纹中心,贝U e =A。4 104 A7、在迈克尔逊干涉仪的一支光路中,放入一片折射率为n的透明介质薄膜后,测出两束光的光程差的改变量为一个波长九,则薄膜的厚度是_7、答2( n-1)&如图所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e,并且nK n2>n3,、为入射光在折射率为 ni的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为_ _ _&答牛 n 2 e / n,1 二n39、把一
4、个静止质量为mo的粒子,由静止加速到 v =0.6c (c为真空中光速)需作的功等于_29、答 0.25 moc。10钨的红限波长是 230 nm (1 nm = 10 -9 m),用波长为180 nm的紫外光照射时,从表面逸 出的电子的最大动能为 eV3419(普朗克常量 h =6.63 XIC) J s 基本电荷 e =1.60X10 C)10 答 1.511有两瓶气体,一瓶是氦,另一瓶是氢(均视为刚性分子理想气体),若它们的压强、体积、温度均相同,则氢气的内能是氦气的 倍。11 答 5/ 312、面积为S ,带电量为_Q的平行平板。忽略边缘效应,问:将两板从相距d1拉到d2 外力需要作功
5、 A=。2 .12、答 Q d2 -d12%S13在迎面驶来的汽车上,两盏前灯相距120cm,设夜间人眼瞳孔直径为5.0mm,入射光波波长为500nm,则人的眼睛恰能分辨这两盏灯时,离汽车距离为_313 答 8.94X0m14某一宇宙射线中的介子的动能Ek =7M°c2,其中M。是介子的静止质量在实验室中观察到它的寿命是它的固有寿命-0的14 答 a。15如图所示,在不带电的金属球A内有两个球形空腔.两空腔球心Oi与。2相距a,在两空腔中心放点电荷 qi和q2,在A外沿Oi O2连线方向放点电荷q3, q3到q?的距离为b .达到静电平衡后,A给q1的作用力是 .15答F -丘生q2
6、一 2 24 二;o a a b、计算题(70分,每题10分)BACD1、(10分)如图,一矩形匀质薄板 ABCD,长为I、宽为d、质量为m。板可 绕竖直轴 AB转动,阻力与薄板表面垂直并与面积及速度的平方成正比, 比例系数为k。设初角速度 r,问经过多少时间后,薄板的角速度减为初角 速度的一半?1、解:如图取长度为 dx的窄条,dS = Idx ,它受阻力 df 二-k(x )2l dx,阻力矩 dM2lx3dx(2分)板在转动中受的总阻力矩为dM = -k2lx3dx0=k;r Id(2 分)1rBA3-dxCdxlD才JL板对转轴的转动惯量为-ld33由转动定律:-1 k2ld 4 =
7、1 md2 d43 dt(2 分)(2 分)解得:t4m3kld 2 0(2 分)=2二A r2 - a2(3 分)Q14 二;0r24二;0r22二A r2 -a2 E 二4 二;°r2Aa2(3分)2、(10分)有一带电球壳,内、外半径分别为a和b,电荷体密度=A / r (式中A为o常数),在球心处有一点电荷 Q,证明当A = Q / ( 2 a )时,球壳区域内的场强E的大小与r无关.2、解:用高斯定理求球壳内场强:E dS 二 E 4二r2 二 Q v "V / ;。(2 分)要使E的大小与r无关,则应有2Q Aar =0,4二;°r 2订Q2 二 a2
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