大学物理期末考题及答案

大学物理期末考试卷（2010）

一、填空题

1．已知某简谐运动的振动曲线如图所示，

则此简谐运动的运动方程为

42

_______ x 2cos（ t ）______________________ 。

33

2. 一声源以20m/s 的速率向静止的观察者运动，

观察者接收到声波的频率是1063Hz, 则该声源的振动频率为1000.5 Hz .( 声速为:340m/s)

3．在驻波中，两个相邻波节之间各质点的振动相位

_ __相同（同相）___ 。

4．一束光强为I0 的自然光依次通过三个偏振片P1、P2、P3，其中P1与P3 的偏振化方向相

互垂直，P2 与P3 的偏振化方向之间的夹角为

450，则通过三个偏振片后透射光强为

I

8

5．一容器内储有氧气（视为理想气体），其压强为1.01× 10 5Pa，温度为27 0C，则氧气系统的分子数密度为_2.44 1025__m 3；氧分子的平均平动动能为__ 4.14 10 21__J。6．1mol 理想气体由平衡态1（P1，V1，T ）经一热力学过程变化到平衡态

2（P2，V2，T ），

始末状态温度相同，此过程中的系统熵变△S = S2－S1 = Rln V2，或Rln P1。

2 1 V 1 P 2

____ 5 _____ 。

8．在康普顿效应实验中，波长为 0 的入射光子与静止的自由电子碰撞后反向弹回，而散射 光子的波长为 ，反冲电子获得的动能为 ___hc( 1 1)___ 。 0

9．激光与普通光源所发出的光相比具有方向性好、单色性好、 的特性。 7．在描述原子内电子状态的量子数 n,l, m l 中，当 l 4 时， n 的最小可能取值

为 相干性好 和能量集中

选择题（单选题，每小题 2 分，共 10分）

将正确答案前的字母填写到右面的 【 】 中）

1．当质点以频率 作简谐运动时，它的动能变化频率为 【 C 】

平动动能也相同，则它们 （ A ）温度，压强均不相同 （ B ）温度相同但压强不同 （ C ）温度，压强都相同 3．下列物体哪个是绝对黑体

（ A ）不能反射任何光线的物体 （B ）不辐射任何光线的物体 （C ）不辐射可见光的物体 4．以下说法正确的是：

（A ）任何过程总是沿着熵增加的方向进行；

（B ）自然界中的一切自发过程都是不可逆的；

（C ）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程； 5．一束自然光自空气射向一块平板玻璃，如图： 设入射角等于布儒斯特角，则在界面 2 的反射光

（A ）是自然光；

（B ）是部分偏振光；

（C ）是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于

入射面。 A ) /2 B ）

2．处于平衡态的一瓶氦气和一瓶氮气 （均可视为理想气体 ）的分子数密度相同，分子的平均

三、右图为平面简谐波在 t = 0 时的波形图 ,设此简谐波的频率为 300 Hz ，且此时图中质点

P 的运动方向向上，求： （1）该波的波动方程；

（2）在 x 7.5m 处质点的运动方程；及 t = 0 时刻该点的振动速度。

(1)已知

20.0m , A 0.10m , u 20 300 6000 m/s , 2 600

由旋转矢量法得

: 0 /3 x

振动方程： y Acos[ (t )

u

x

] 0.10cos[600 (t ) ] (m)

6000 3

（2） x=7.5m 处运动方程 :

7.5 13 y 0.10cos[600 (t ) ] 0.10cos[600 t

6000 3 12

t = 0 时该点的振动速度

四、折射率为 1.50的两块标准平板玻璃间形成一个劈尖， 用波长λ= 550 nm 的单色光垂直入 射，产生等厚干涉条纹，当劈尖内充满

n = 1.25 的液体时，相邻明纹间距比劈尖内是空气时

的间距缩小Δl = 0.10mm ，求劈尖角θ应是多少？

550nm

11 2n ) l 2 l (1 n ) 2n l

(n 1)

n 1.25 l n 1.0 l

l l l 0.10 mm

劈尖角度很小： l sin l n

2 2n

l n

2 2n 2n l

(n 1)

550 10 9 0.25 3

2 1.25 0.10 10 3

5.50 10 4

(rad )

dy

v

dt 13

0.10 600 sin[ 600 t ]

12

60 sin(13 ) 48.76 m/s

12

1

) 0.10 mm 2n

五、 波长为 600nm 的单色光垂直入射在一光栅上，第二级主极大出现在 sin 0.20 处，第

四级缺级，求： (1)光栅常数 (b b ) 是多少？

(2)光栅上透光缝的最小宽度 b 是多少？

( 3)按上述选定的 b 和b 值，在观察屏上 ( 90 90 ) 可能观察到的全部条纹

级数有哪些？

(1)(b b )sin

k , (b b) k

6 10 4cm 6 10 6 m

sin

(2) 缺级，

b b k

取 k' 1, 得最小缝宽 : b

b b 1.5 10

4

cm 1.5 10

6

m

b k' 4

(3) (b b )sin k , k 0, 1, 2, 令 sin 1,

解得 :

k

b b

10

即 k 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9 时出现主极大，

4, 8缺级 , 10级主极大在

900

处, 实际不可见 ,光屏上可观察到的全部主极大谱线

数有 15 条 .

六 、 一定量的某种双原子分子理想气体进行如图所示 ABCA 的循环过程．已知气体在状 态 A 的温度为 T A 300K ， 求 (1) 气体在状态 B 和 C 的温度；

(2) 各个过程中气体所吸收的热量； (3) 整个过程的循环效率 η．

双原子 i 5, 由 pV RT 据 A 点的 p 、V 、T 值，得： R 1

33

由图， P A 300 pa ， P B P C 100 pa ； V A V C 1m 3， V B 3m 3

(1) C→ A 为等体过程， PA

PC

，得

T C

PC

T A 100K

T

A T

C

P

A

B→ C 为等压过程，

VB

VC

，得 T VB

T 300K T B

T C

B V

C C

(2) 各过程中气体所吸收的热量为：

1

Q AB W 1

(P A P B )(V B V C ) 400J 2

i2

Q BC

R(100 300) 700J

2

Q CA i

R(300 100) 500J

(3) 整个循环过程的效率： 1

Q 2

=1 700

22.2%

Q 1 900

七、 用波长为 200nm 的紫外光照射到铝的表面 , 铝的逸出功为 4.2eV. 求出： (1) 光电子的最大初动能； (2) 遏止电势差； (3) 铝的截止频率 (1) 由光电效应方程 h

1 mv m 2ax W

2 入射光子的能量为： 得光电子的最大初动能为： 34 8 6.6

3 10 3

4 3 108 200 10 9

19 ＝9.945 10 19(J) 6.216(eV) 12 mv m 2

hc W 6.216 4.200 2.016eV 3.225 10-19 J 1mv 2

mv max 2.016eV (2) 遏止电势差为： U 0 2 2.016V ee

W 4.2 1.6 10 19 15 (3) h 0 W , 0 34

1.014 1015 Hz h 6.63 10 34

八、 依据德布罗意关

系 , 若光子和电子的波长都是 0.5nm ，分别求出：

1）它们各自的动量大小； （ 2）它们各自的总能量； （3）电子的动能。 1）由于电子和光子具有相同的波长，所以它们的动量相同，即为：

2）电子的总能量为： 由 E 2 p 2c 2 m 02

c 4

E p 2c 2 m 02c 4 8.19 10 14

J 0.512 MeV

24 2 (12.3296.11100 3)1 9.66 10 19J h 6.63 10 34 0.5 10 9 1.326 10 24

(kg m/s) 而光子的总能量为： hc

E h hc 3.978 10 16

(J) 2.486 keV E E 0 3）电子的动能 E k 2

p 2m 0

6.04eV

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qpp4.html