物理竞赛试卷评分标准订正

发布 2021-03-29 02:44:28 阅读 5137

一、 选择题 (每题3分,共18分)

1. c 2. d 3. c 4. b 5. d 6. a

二、 填空题 (每题3分,共21分)

12. 氧 , 氦3.,4., 的方向为指向。 5.,67.

三、简答题(共14分)

1.(本题5分)

答:在康普顿效应中观察到波长最大的偏移值为: 。红外线波长的数量级大约为,比大很多,相对偏移率是如此之小,在实验中是难以观察出来的,所以不宜用红外线来观察康普顿效应。

2.(本题5分)

答:它是符合相对论的时间膨胀(或运动时钟变慢)的结论。

设子相对于实验室的速度为,子的固有寿命s,子相对实验室作匀速运动时的寿命s,按时间膨胀公式:

移项整理得:

3.(本题4分)

答:对于窗玻璃,其厚度较大,上下面反射光的光程差较大,超过光的相干长度。

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?

解:以落点为原点,向下为正,运动方程为3分)

作变量替换,有2分)

即有3分)积分后,有2分)

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?

解:因 , 故3分)

即有3分)圆盘经过一段时间后停止转动,则 (2分)

由此求得2分)

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。

解:(1)按法拉第定律 ,有。

(3分)2分)

2)作过圆心的两条辅助线,在这两条线上,与垂直,所以形成的三角形的感生电动势即为金属杆上产生的,有5分)

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?

解:木板受力:

向:摩擦力、

向:重力,支持力、

以两轮中心连线之中点为坐标原点,木板质心位于处,则有

55分)由(2)、(3)可得:

因此。7)代入(1),整理后可得。

因此,木板作简谐振动3分)

其振动周期为2分)

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:)

解:(1) 设电荷的平均体密度为,取圆柱形高斯面(侧面垂直底面,底面平行地面)上下底面处的场强分别为和,则通过高斯面的电通量为:

包围的电荷:

由高斯定理::(3分。

2分。(2) 设地面面电荷密度为.由于电荷只分布在地表面,所以电力线终止于地面,取高斯面如图(2), 则由高斯定理:

3分。2分。

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)

解:当粒子在势阱中形成稳定驻波时,势阱宽度必然为半波长的整数倍,即。

2分)根据德布罗意假设 ,可得粒子的动量为2分)

能量为3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。

证明:是过原点的直线,方程为。

为常数),即。

因此直线过程是多方指数的多方过程2分)

考虑到,循环过程对外做功为。

2分)为等体降压过程,温度降低,气体放热;为等压压缩过程,温度降低,气体放热。循环过程的吸热就是过程的吸热量:

其中为气体绝热指数2分)

因此,循环过程的效率为2分)

由上可知,与直线过程的斜率无关,只与、有关。因此,只要、相同,则效率相同。于是,循环过程的效率也应为。

即2分)证明2:是过原点的直线,方程为。

为常数2分)

过程对外做功为。

考虑到,循环过程对外做功为。

2分)为等体降压过程,温度降低,气体放热;为等压压缩过程,温度降低,气体放热。循环过程的吸热就是过程的吸热量:

(2分)因此,循环过程的效率为

(2分)由上可知,与直线过程的斜率无关,只与、有关。因此,只要、相同,则效率相同。于是,循环过程的效率也应为。

即2分)

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公共标准部分 50分。一 视图表达方案选择 10分 合理 10分 如果出现一次不合理表达扣2分。二 图纸布局 5分 规范 5分 如果出现一次不规范处扣2分。三 绘图方法 绘图技巧的掌握10分。1 图层创建 5分 中心线 轮廓线 虚线 细实线 尺寸标注 2 线型选择 3分 实线 虚线 点划线。3 图形...

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