1、2003 級大學物理（上）期末統考試題（A 卷）（2004 年 7月5日）說明 1 考試答案必須寫在答卷紙上，否則無效；一、選擇題（ 33 分，每題 3 分）1溫度、壓強相同的氦氣和氧氣，它們分子的平均動能和平均平動動能w 有如下關系：(A)和 w 都相等(B)相等，而w 不相等(C)w 相等，而不相(D)和 w 都不相等p (× 105 Pa)2一定量的理想氣體經歷acb 過程時吸熱 500 J則經歷 acbda 過程時，吸熱為(A) 1200 J(B) 700 J(C) 400 J(D) 700 J 4adc1ebOV (×10 3 m3)143氣缸中有一定量的氮氣（視

2、為剛性分子理想氣體），經過絕熱壓縮，使其壓強變為原來的2 倍。問氣體分子的平均速率變為原來的幾倍？(A)21/5(B)22/5(C)21/7(D)22/74正方形的四個頂點分別放置四個電荷，其電量如圖所示，若Q 所受合力為零，則Q 與 q 的大小關系為：(A)Q22q(B)Q2q(C)Qq(D)Q2q5半徑為 R 的“無限長”均勻帶電圓柱面的靜電場中各點的電場強度的大小E 與距軸線的距離r 的關系曲線為：EE(A)E1/r(B)E1/rOrOrREE(C)E1/r(D)E1/rORrOrR6一電量為 -q 的點電荷位于圓心O 處， A 、 B 、C、D 為同一圓周上的四點，如圖所示?，F將一試驗

3、電荷從A 點分別移到 B、 C、D 各點，則(A)從 A 到 B，電場力作功最大(B)從 A 到 C ，電場力作功最大(C)從 A 到 D，電場力作功最大(D)從 A 到各點，電場力作功相等7兩個半徑相同的金屬球，一為空心，一為實心。把兩者各自孤立時的電容值加以比較，則(A) 空心球電容值大(B)實心球電容值大(C) 兩球電容值相等(D)大小關系無法確定8電流 I 由長直導線 1沿垂直 bc 邊方向經 a 點流入由電阻均勻的導線構成的正三角形線框，再由b點流出，經長直導線2 沿 cb 延長線方向返回電源(如圖 )若載流直導線1 、 2和三角形框中的電流在框中心 O 點產生的磁感強度分別用B1

4、、 B2 和 B3 表示，則 O 點的磁感強度大小1(A) B=0，因為 B1=B2= B3=0I0，B3=0a(B) B=0，因為雖然 B 10 、B 2 0，但 B1B2(C) B0，因為雖然 B3 = 0 、B1= 0，但 B2 0O(D) B0，因為雖然 B1B2 0，但 B302 I bc9如圖所示，流出紙面的電流為2I，流進紙面的電流為I。則對于圖中的L 1、 L2、 L3、 L4 回路，下述各式哪一個是正確的 ?( A)Hdl2 I( B)Hdl2 IL1L 2(C )Hdl2I( D)Hdl2IL3L 410 無限長的直導線在 A 點彎成半徑為 R 的園環，則當通以電流 I 時

5、，園心 O 處的磁感應強度大小等于：A0 IB0IC 02 R4RD0 I1E0I1(1)(1)2R4R11在圓柱形空間內有一磁感強度為B 的均勻磁場，如圖所示，B 的大小以速率dB/dt 變化有一長度為 l0 的金屬棒先后放在磁場的兩個不同位置1(ab)和 2 (a b)。則金屬棒在這兩個位置時，棒內的感應電動勢的大小關系為a(A)2 10(B)2> 1a'(C)2< 1(D)2 10二 填空題：（ 35 分，每題3分第22題5分）12 根據能量按自由度均分原理，設氣體分子為剛性分子，分子自由度為i，則當溫度為（ 1 ）一個分子的平均動能為 _ ；（ 2 ）一摩爾氧氣分子

6、的轉動能總和為 _ 。（式中 R 為摩爾氣體常量， T 為氣體的溫度）BObb'l0T 時，13 如果用 f（v ）表示麥克斯韋速率分布函數，vp 表示氣體分子最可幾速率，那么f v dv 表示 _v p14一定量的理想氣體，在 pT 圖上經歷一個如圖所示的循環過程 (ab c da) ，其中 a b，c d 兩個過程是絕熱過程， 則該循環的效率 =_p (atm)ba5cdT (K)O30040015 熱力學第二定律的開爾文表述和克勞修斯表述是等價的，表明在自然界中與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的。開爾文表述指出了_ 的過程是不可逆的 , 而克勞修斯表述指出了_ 的過程是不可逆

7、的。16 一均勻靜電場，電場強度 E(400i 600 j ) V· m-1 ，則點 a(3 ，2) 和點 b(1 ，0)之間的電勢差 Uab =_。 (x，y 以米計 )17 點電荷 q1 、q2、q3 和 q4 在真空中的分布如圖所示圖中S 為閉合曲面，則通過該閉合曲面的電通量 E dS =_ ，式中的 E 是點電荷 _ 在閉合曲面上任一點產生的場強的矢量和。saraq0qr bb（第 17題圖）（第 18 題圖）（第 19 題圖）18 如圖所示， 在電荷為 q 的點電荷的靜電場中，將一電荷為q0 的試驗電荷從 a 點經任意路徑移動到b 點，外力所作的功A _ 19 如圖一半徑為

8、 R，通電電流為 I 的 1/4 圓弧形載流導線ab ，置于均勻外磁場 B 中，則載流導線所受的安培力大小為 _。20 反映電磁場基本性質和規律的積分形式的麥克斯韋方程組為ndt ，D dSqi ，；E dLdm；Si 1LB dS 0，；nd e dt ， H dLl iLLi1試判斷下列結論是包含于或等效于哪一個麥克斯韋方程式的。將你確定的方程式用代號填在相應結論后的空白處。(1) 變化的磁場一定伴隨有電場，_ ；(2)磁感應線是無頭無尾的， _；(3) 電荷總伴隨有電場， _。21 在磁場中某點放一很小的試驗線圈，若線圈的面積增大一倍，且其中電流也增大一倍，該線圈所受的最大磁力矩將是原來

9、的 _ 。22 （ 5 分）如圖所示，一段長度為l 的直導線 MN ，水平放置在載電流為I的豎直長導線旁與豎直導線共面，并從靜止由圖示位置自由下落。那么， t 秒末導IMN線兩端的電勢差 UM -UN=。al三計算題（ 37 分）23 （10 分）如圖所示， abcda 為 lmol 單原子分子理想氣體的循環過程，求：（ 1）氣體循環一次，在吸熱過程中從外界共吸收的熱量；（ 2）氣體循環一次做的凈功；（ 3）求該循環過程的效率 。24（10 分）一電容器由兩個同軸圓筒組成，內筒半徑為a，外筒半徑為 b，筒長都是 L ，中間充滿相對介電常數為 r 的各向同性均勻電介質。 內、外筒分別帶有等量異號

10、電荷 +Q 和 -Q。設 b-a<<a, L>>b ，可以忽略邊緣效應，求：(1) 圓柱形電容器的電容；(2)電容器貯存的能量。25 （ 12 分） 25 載流長直導線與矩形回路ABCD 共面，導線平行于AB ，如圖所示求下列情況下ABCD 中的感應電動勢：（1）長直導線中電流I = I0 不變， ABCD 以垂直于導線的速度 v 從圖示初I始位置遠離導線勻速平移到某一位置時(t 時刻 )a AB（2）長直導線中電流I = I0 sint，ABCD不動bv（3 ）長直導線中電流I = I0 sint， ABCD 以垂直于導線的速度 v遠離DlC導線勻速運動，初始位置也如

11、圖提示：由1 T2,有 1T2T1和21 T21T2(B )T1T12T12T16-7 熱力學第二定律表明：（ A ）不可能從單一熱源吸收熱量使之全部變為有用的功。（ B ）在一個可逆過程中，工作物質凈吸熱等于對外作的功。（ C ）摩擦生熱的過程是不可逆的。（D ）熱量不可能從溫度低的物體傳到溫度高的物體。()6-8 根據熱力學第二定律可知：（ A ）功可以全部轉換為熱，但熱不能全部轉換為功。（ B ）熱可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體。（ C ）不可逆過程就是不能向相反方向進行的過程。（ D ）一切自發過程都是不可逆的。提示： paVapcVc1，即 p Vp1V114c Vc4V1A AbcAcap1(4V1V1 )RTalnV144V13p1V1 ln 4p1V14E0Q吸QbcC P (TcTb )i 2 p1 (Vc V 1)3 (i 2) p1V1248（本題 10分） 2498解： (1)10 I l v(1a1)3 分2av tb v t方向沿 ABCD 即順時針(2)0 I la bd0la b d I2lna2d t2lnd ta0 lI 0lna b