2025年大学物理学（物理学案例分析）试题及答案.doc

2025年大学物理学（物理学案例分析）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共6小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

w1. 关于牛顿第二定律，以下说法正确的是（ ）
A. 物体的加速度与合外力成正比，与物体的质量成反比
B. 加速度的方向与合外力的方向可以不同
C. 当物体所受合外力为零时，物体的加速度可以不为零
D. 牛顿第二定律只适用于宏观低速物体，不适用于微观高速物体

w2. 一物体做匀加速直线运动，初速度为v0，经过时间t后速度变为v，则这段时间内物体的位移为（ ）
A. v0t + 1/2at² B. vt - 1/2at² C. (v0 + v)t/2 D. (v - v0)t/2

w3. 关于功和能，下列说法正确的是（ ）
A. 功是能量转化的量度
B. 物体的动能不变，则物体一定没有受力
C. 重力势能的变化只与物体的高度有关
D. 弹簧弹力做正功时弹簧弹性势能增加

w4. 一个静止的原子核发生衰变，放出一个α粒子，已知α粒子的速度方向水平向右，则原子核剩余部分的运动方向为（ ）
A. 水平向右 B. 水平向左 C. 静止不动 D. 无法确定

w5. 关于光的干涉和衍射，下列说法正确的是（ ）
A. 光的干涉和衍射现象都说明光具有波动性
B. 双缝干涉实验中，条纹间距与光的波长无关
C. 单缝衍射实验中，中央条纹最亮，宽度最窄
D. 光的干涉和衍射现象都可以用波动理论来解释

w6. 关于电场和磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 电场强度的方向与正电荷所受电场力的方向相同
B. 磁感线总是从磁体N极出发，终止于磁体S极
C. 通电导线在磁场中一定受到安培力的作用
D. 电场线和磁感线都是客观存在的

第II卷（非选择题 共70分）
答题要求：请将答案写在相应位置，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

w7. （10分）一质量为m = 2kg的物体静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ = 0.2。现用F = 10N的水平拉力拉物体，求：
（1）物体所受摩擦力的大小；
（2）物体的加速度大小。

w8. （15分）如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上，另一端与质量为m = 1kg的物体相连，物体静止在光滑水平面上。现用外力将物体向左压缩弹簧，使弹簧具有弹性势能Ep = 4.5J，然后撤去外力。求：
（1）物体离开弹簧时的速度大小；
（2）弹簧恢复原长时物体的加速度大小。

w9. （15分）如图所示，一束光从某种介质射向空气，入射角为i = 45°，折射角为r = 60°。求：
（1）这种介质的折射率；
（2）光在这种介质中的传播速度。

w10. （20分）材料：在研究电磁感应现象时，某同学做了如下实验：他将一个闭合线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当他使磁场的磁感应强度随时间均匀变化时，发现线圈中产生了感应电流。
（1）请解释为什么会产生感应电流。
（2）若磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系为B = kt（k为常数），线圈的匝数为n，面积为S，求线圈中感应电动势的大小。

w11. （20分）材料：在研究原子核的衰变时，科学家发现一种放射性元素经过一系列衰变后变成了另一种稳定元素。已知该放射性元素的半衰期为T。
（1）请解释什么是半衰期。
（2）若有N0个该放射性元素的原子核，经过时间t后还剩下多少个原子核？

答案：
w1. A
w2. C
w3. A
w4. B
w5. A
w6. A
w7. （1）物体静止时，所受摩擦力为静摩擦力，大小f = μmg = 0.2×2×10 = 4N。（2）根据牛顿第二定律F - f = ma，可得加速度a = (F - f)/m = (10 - 4)/2 = 3m/s²。
w8. （1）根据能量守恒定律，弹簧的弹性势能转化为物体的动能，Ep = 1/2mv²，解得v = √(2Ep/m) = √(2×4.5/1) = 3m/s。（2）弹簧恢复原长时，物体只受弹力作用，根据牛顿第二定律F = ma，弹力F = Ep/x（x为弹簧形变量，此时x最大），由Ep = 1/2kx²可得F = kx = 2Ep/x，所以a = F/m = 2Ep/mx = 2×4.5/1×x = 9m/s²（这里x可由Ep = 1/2kx²求出x = √(2Ep/k)，代入计算a）。
w9. （1）根据折射率公式n = sinr/sini = sin60°/sin45° = √6/2。（2）由n = c/v，可得v = c/n = 3×10⁸/(√6/2) = √6×10⁸m/s。
w10. （1）当磁场的磁感应强度随时间均匀变化时,穿过线圈的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律，会产生感应电动势，从而产生感应电流。（2）根据法拉第电磁感应定律E = nΔΦ/Δt，磁通量Φ = BS，ΔΦ = SΔB = SkΔt，所以E = nSk = nSkt。
w11. （1）半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。（2）经过时间t，发生衰变的次数n = t/T，剩余原子核个数N = N0(1/2)ⁿ = N0(1/2)^(t/T) 。