湖南省第4届大学生物理竞赛试卷（第页）湖南省第4届大学生物理竞赛试卷2011年5月14日时间：150分钟满分120分选择题(每题3分，共18分)1.设某种气体的分子速率分布函数为，则速率在～内的分子的平均速率为（）。(A)；(B)；(C)；(D)。2.如图所示带负电的粒子束垂直地射入两磁铁之间的水平磁场，则()。(A)粒子向极移动；(B)粒子向极移动；(C)粒子向下偏转；(D)粒子向上偏转。Aqcbda3.如图所示，一个带电量为的点电荷位于立方体的角上，则通过侧面的电场强度通量等于（）。A、；B、；C、；D、。4.如图所示,一光学平板玻璃A与待测元件B之间形成空气劈尖，用波长的单色光垂直照射，看到的反射光的干涉条纹如图所示，有些条纹弯曲部分的顶点恰好于其右边条纹的直线部分的切线相切，则工件的上表面缺陷是()。不平处为凸起纹，最大高度为；不平处为凸起纹，最大高度为；不平处为凹槽，最大高度为；不平处为凹槽，最大高度为。5.在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P处形成的圆斑为()。(A)全明；(B)全暗；(C)右半部明，左半部暗；(D)右半部暗，左半部明。6.已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为：那么粒子在处出现的几率密度为（）。(A)；(B)；(C)；(D)。二、填空题(每题3分，共21分)1.一匀质细杆长为，质量为，杆两端用线吊起，保持水平，现有一条线突然断开，则断开瞬间另一条线的张力为。vf(v)122.图示两条曲线分别表示氦、氧两种气体在相同温度时分子按速率的分布，其中曲线1表示__气分子的速率分布曲线，曲线2表示___气分子的速率分布曲线。3.一氧气瓶的容积为，充入氧气的压强为，用了一段时间后压强降为，则瓶中剩下的氧气的内能与未用前氧气的内能之比为。4.长直导线中通有电流，长的金属棒以速度平行于长直导线作匀速运动。棒近导线一端与导线的距离为，则金属棒中的感应电动势的大小为，的方向为。5.电荷线密度为的无限长均匀带电直线，其旁垂直放置电荷线密度为的有限长均匀带电直线，两者位于同一平面内，则所受静电作用力的大小＝。三个偏振片、与堆叠在一起，与的偏振化方向相互垂直，与的偏振化方向间的夹角为，强度为的自然光垂直入射于偏振片，并依次透过偏振片、与，若不考虑偏振片的吸收和反射，则通过三个偏振片后的光强为。如果一个光子的能量和一个德布罗意波长为的电子的总能量相等，设电子静止质量为，则光子的波长为。三、简答题（共14分）1.红外线是否适宜于用来观察康普顿效应，为什么?(红外线波长的数量级为，电子静止质量kg，普朗克常量)（本题5分）2.假定在实验室中测得静止在实验室中的子(不稳定的粒子)的寿命为s，而当它相对于实验室运动时实验室中测得它的寿命为s．试问：这两个测量结果符合相对论的什么结论?子相对于实验室的速度是真空中光速的多少倍?（本题5分）3.为什么窗玻璃在日光照射下我们观察不到干涉条纹？（本题4分）四、计算题（1至5小题每题10分，第6小题7分，共57分）1.在高处自由下落一个物体，质量为，空气阻力为，落地时速度为，问物体从多高处落下？2.一半径为，质量为的匀质圆盘，平放在粗糙的水平桌面上。设盘与桌面间的摩擦系数为，令圆盘最初以角速度绕通过中心且垂直盘面的轴旋转，问它将经过多少时间才停止转动？3.在半径为的圆柱形区域中有沿轴向的均匀磁场，磁感应强度满足，有一根长度也是的金属杆放在圆柱内，其两端与柱面的壁相接，并处在与磁感线垂直的方向上，试求出：（1）在柱形区域内，涡旋电场强度；（2）在金属杆上，感应电动势。4.轴在同一水平面上的两个相同的圆柱体,两轴相距,它们以相同的角速度相向转动。一质量为的木板搁在两圆柱体上,木板与圆柱体之间的滑动摩擦系数为。问木板偏离对称位置后将如何运动？周期为多少？5.实验表明，在靠近地面处有相当强的电场，电场强度垂直于地面向下，大小约为；在离地面高的地方，也是垂直于地面向下的，大小约为。(1)试计算从地面到此高度大气中电荷的平均体密度；(2)假设地球表面处的电场强度完全是由均匀分布在地表面的电荷产生，求地面上的电荷面密度。(已知:)6.设粒子在宽度为的一维无限深势阱运动时，其德布罗意波在阱内形成驻波，试利用这一关系导出粒子在阱中的能量计算式。（本题7分）五、证明题（10分）定体摩尔热容量为常量的某理想气体，经历如图所示的平面上的两个循环过程和，相应的效率分别为和，试证与相等。湖南省第3届大学生物理竞赛试卷2.（本题15分）是给出5种测量温度的方法，并简述每种方法的实验原理。2010年湖南大学物理