2010中国民航大学生物理竞赛试卷
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一. 水平小车的B端固定一轻弹簧,弹簧为自
然长度时,靠在弹簧上的滑块距小车A端为L =
1.1 m.已知小车质量M =10 kg,滑块质量m =1
kg,弹簧的劲度系数k = 110 N/m.现推动滑块将
弹簧压缩l =0.05 m并维持滑块与小车静止,然
后同时释放滑块与小车.忽略一切摩擦.求:
(1) 滑块与弹簧刚刚分离时,小车及滑块相对地的速度各为多少?
(2) 滑块与弹簧分离后,又经多少时间滑块从小车上掉下来?
二. (10分)
如图所示,一半径为R,质量为m的水平圆台,
正以角速度0绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动,
转动惯量J=221mR.台上原站有2人,质量各等于
转台质量的一半,一人站于台边A处,另一人站于距
台中心R21的B处.今A处的人相对于圆台以速率v
顺着圆台转向沿圆周走动,同时B处的人相对于圆台以速率2v逆圆台转向沿圆周走
动.求圆台这时的角速度.
三. (10分)
1 mol单原子分子的理想气体,经历如图所示的可
逆循环,联结ac两点的曲线Ⅲ的方程为2020/VVpp,
a点的温度为T0
(1) 试以T0 , 普适气体常量R表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过
程中气体吸收的热量。
(2) 求此循环的效率。
(提示:循环效率的定义式η=1- Q2 /Q1, Q1为循环中气体吸收的热量,
Q2为循环中气体放出的热量。)
四. (12分)
两根相同的均匀带电细棒,长为l,电荷线密度为
,沿同一条直线放置.两细棒间最近距离也为l,如
图所示.假设棒上的电荷是不能自由移动的,试求两棒间的静电相互作用力.
五. (10分)
一圆柱形电容器,外柱的直径为4 cm,内柱的直径可以适当选择,若其间充满
各向同性的均匀电介质,该介质的击穿电场强度的大小为E0= 200 KV/cm.试求该电
容器可能承受的最高电压. (自然对数的底e = 2.7183)
六. 如图所示,有一半径为r =10 cm的多匝圆
形线圈,匝数N =100,置于均匀磁场B中(B = 0.5
T).圆形线圈可绕通过圆心的轴O1O2转动,转速
n =600 rev/min.求圆线圈自图示的初始位置转过
时,
(1) 线圈中的瞬时电流值(线圈的电阻R为 100 ,不计自感);
A (右)
k
B (左)
m
L
A
R
B
O
2v
v
R/2
p
0
9
p
0
a
p
V
O
V
0
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
b
c
ll l
O
1
O
2
B
r
(2) 圆心处的磁感强度.(=4×10-7 H/m)
七. (10分)
载有电流的I长直导线附近,放一导体半圆环MeN与长直导线
共面,且端点MN的连线与长直导线垂直.半圆环的半径为b,环心
O与导线相距a.设半圆环以速度 v平行导线平移,求半圆环内感
应电动势的大小和方向以及MN两端的电压UM UN .
八. (12分)
一定滑轮的半径为R,转动惯量为J,其上挂一轻绳,绳的一端系一质量
为m的物体,另一端与一固定的轻弹簧相连,如图所示.设弹簧的劲度系数为k,
绳与滑轮间无滑动,且忽略轴的摩擦力及空气阻力.现将物体m从平衡位置拉
下一微小距离后放手,证明物体作简谐振动,并求出其角频率.
九. (8分)
用波长为=600 nm (1 nm=10-9 m)的光垂直照射由两块平玻璃板构成的空气
劈形膜,劈尖角=2×10-4 rad.改变劈尖角,相邻两明条纹间距缩小了l=1.0
mm,求劈尖角的改变量.
十. (8分)
氢放电管发出的光垂直照射在某光栅上,在衍射角 =41°的方向上看到
=656.2 nm和
=410.1 nm(1nm=)的谱线相重合,求光栅常数最小是多少?
b
M
N
e
a
I
O
v
m