大學(xué)物理2.doc

大學(xué)物理(2) A說明：1.考生必須將所有解答寫在答題紙上，考試完畢答題紙與試卷一起上交。 2.， 及， 等常數(shù)，均可不寫出具體數(shù)值而在答案中保留。一、填空題(每空2分，共50分)：1若在靜電場(chǎng)中，電力線為均勻分布的平行直線，則在電力線方向上任意兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度_；任意兩點(diǎn)的電勢(shì)_（選填“相同”或“不同” ）。第一、3題圖LI1I22半徑為R的均勻帶電球面，若其電荷面密度為，則在球心處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為_；在半徑為2R的同心球面上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為_；若選取無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，則球心處的電勢(shì)為_。3. 如圖所示，兩根相互平行的長直載流導(dǎo)線，電流強(qiáng)度分別為I1和I2 ，選取一個(gè)圓形閉合回路L，則由安培環(huán)路定理可知_。4. 在均勻電場(chǎng)和均勻磁場(chǎng)同時(shí)存在的區(qū)域，若電子的初速度為，則該電子作勻速直線運(yùn)動(dòng)的條件是_。 5. 當(dāng)載流平面線圈的面積一定時(shí)，在均勻磁場(chǎng)中所受的力矩大小與其形狀_；與線圈相對(duì)于磁場(chǎng)的方向_（選填“有關(guān)”或“無關(guān)” ）。6. 磁場(chǎng)高斯定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。該表達(dá)式表明磁場(chǎng)為 場(chǎng)。7. 法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。8. 長為 L的金屬直導(dǎo)線在與均勻磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)軸位置在導(dǎo)線的中點(diǎn)時(shí)，整個(gè)導(dǎo)線上動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小為_；當(dāng)轉(zhuǎn)軸位置在導(dǎo)線的任意一端點(diǎn)時(shí)，整個(gè)導(dǎo)線上動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小為_。9一平板電容器。電容為，二極板之間的電位差為。則二極板之間的位移電流大小為_。10在雙縫裝置中, 用波長為的單色平行光垂直入射，當(dāng)用一厚度為的介質(zhì)片覆蓋其中的一條狹縫時(shí)，屏上的條紋移動(dòng)了5條 。由此可知該介質(zhì)片的折射率為_。11.硅(折射率為3.4)片上的二氧化硅膜 (n=1.5) 在白光照射下, 看到的反射光 為橙色光(=6000), 則二氧化硅膜的最小厚度為_ 。12.在單縫夫瑯和費(fèi)衍射中, 縫寬為 , 波長為的單色平行光垂直入射在單縫上, 若會(huì)聚透鏡的焦距為 , 則屏上中央亮紋旁的第一級(jí)亮紋的寬度為_。13.一束平行的自然光，以60的入射角從空氣中入射到平板玻璃表面上，若反射光是完全偏振光, 則透射光的折射角為_；玻璃的折射率為_。14.若一運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量為, 則其對(duì)應(yīng)的德布羅意波長=_。15.在x射線散射實(shí)驗(yàn)中, 散射光波長是入射光波長的1.2倍, 則入射光光子能量與散射光光子能量之比為_。 16.若某種金屬的光電效應(yīng)紅限（截止頻率）為，則該金屬的電子逸出功為_。 17描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的波函數(shù)應(yīng)滿足的條件是_ 、_和連續(xù)。二、計(jì)算題(每題10分，共50分)：ROII二、2題圖1真空中兩個(gè)無限長同軸圓筒半徑分別為 和（。在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)，有一長為2R的金屬棒，如附圖所示位置放置。求棒中的感生電動(dòng)勢(shì)，并指出哪端電勢(shì)高。4波長為=6000的單色光垂直入射到一平面光柵上, 測(cè)得第2級(jí)主極大的衍射角滿足 0.50， 且第4級(jí)是離中央亮紋最近的缺級(jí)。求：（1）光柵常數(shù)（a + b）和光柵上透光縫可能的最小寬度a；（2）在選定了上述（a + b）和a 之后，屏幕上可能呈現(xiàn)的全部亮紋的條數(shù)。5.一束自然光垂直入射于兩個(gè)相互平行的偏振片上，測(cè)得透射光的強(qiáng)度為入射光的強(qiáng)度的四分之一。試計(jì)算兩個(gè)偏振片的透光軸（偏振化方向）之間的夾角。提示：只需要計(jì)算0的角度 大學(xué)物理(2) A參考答案 一、填空題（總分50分，每空2分）序號(hào)答 案序號(hào)答 案1相同不同1020113（注：缺“-”扣1分；“”寫成“”不扣分）12（注：寫給1分）4（注：寫“”給1分）135無關(guān)有關(guān)146無源場(chǎng)157168017單值有限（界）（注：該題兩空的答案次序可交換）9二、計(jì)算題（總共50分，每題10分）二、1題圖1、解：因帶電體的電荷分布為軸對(duì)稱，可知電場(chǎng)分布也為軸對(duì)稱，所以可采用高斯定理來求解電場(chǎng)強(qiáng)度。 3分如圖取長為，半徑為，且與原帶電體同軸的圓柱面為高斯面。由高斯定理 2分可知，所以（方向沿徑向向外） 1分由電勢(shì)差 3分得 1分2、解：如圖帶電體在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度ROII二、2題圖AB由題可知兩個(gè)半無限長的載流導(dǎo)線延長線穿過O點(diǎn)，所以 3分應(yīng)用畢-薩定理可得，方向垂直紙面向里。 6分所以，方向垂直紙面向里。 1分3、解：如圖作輔助導(dǎo)線oa、oc，構(gòu)成回路oaco，回路上的 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。RRR二、3題圖O因?yàn)椋?2分應(yīng)用電磁感應(yīng)定律，可得 5分 2分的方向?yàn)閺腶指向c。 1分4、解：（1）由 4分得 2分由缺級(jí)關(guān)系，得（其中取不為0的整數(shù)）。當(dāng)時(shí)， 1分（2）由，可知，再由題意可得 2分又因第四級(jí)缺級(jí)，所以在屏幕上可呈現(xiàn)的亮紋為0、1、2、3共7條。 1分5、解：設(shè)自然光光強(qiáng)為，那么透過第一個(gè)偏振片后，光強(qiáng)為 1分透過第一個(gè)偏振片后，光強(qiáng)為 8分又由題可知，所以 1分大學(xué)物理(2) B考試說明：所有題的答案寫在答題紙上，考試結(jié)束后，只交答題紙。一、填空題（總分50分，每空2分）-qqxol第3題 1、靜電場(chǎng)環(huán)路定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ，表明靜電場(chǎng)是 。2、一點(diǎn)電荷帶電量，A、B兩點(diǎn)分別距點(diǎn)電荷為、。若選B點(diǎn)的電勢(shì)為零，則A點(diǎn)的電勢(shì)為 。3、如圖所示為一電偶極子，其電偶極矩為 ；現(xiàn)將一個(gè)電量為Q的試驗(yàn)電荷從電偶極子的中心O點(diǎn)處，沿任意路徑移到無限遠(yuǎn)處，則電場(chǎng)力做功為 。第4題S+q-q4、在點(diǎn)電荷+q和-q的靜電場(chǎng)中，如圖，則通過閉合曲面S的電場(chǎng)強(qiáng)度通量為 。5、一長直載流導(dǎo)線通有電流為I，沿Y軸正方向放置，在原點(diǎn)O處取一電流元，則該電流元在（0，a，0）點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度 。第7題圖ORoIB6、磁場(chǎng)高斯定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ，說明磁場(chǎng)是 場(chǎng)。7、如圖所示半徑為R的圓形線圈，載有電流I，可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈所受對(duì)軸的力矩大小是 ，方向是 。8、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有任意狀閉合載流線圈，其所受的安培力的大小為 。O第11題圖9、法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式為 。10、產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是 。11、如圖所示，有一劈尖（很小）薄膜，在垂直入射光照射下，若，則在反射光中觀察劈尖邊緣O處是 紋；若，則反射光中觀察O處是 紋；兩相鄰明條紋對(duì)應(yīng)的薄膜處的厚度差為 ；兩相鄰明條紋的間距為 。12、在單縫夫瑯和費(fèi)衍射中，觀察屏上第三級(jí)明紋所對(duì)應(yīng)的單縫處波面可劃分為 個(gè)半波帶；對(duì)第三暗紋來說，單縫處波面可劃分為 個(gè)半波帶。13、根據(jù)愛因斯坦的光子理論，波長為的光子，其能量為 ；動(dòng)量為 。14、在康普頓效應(yīng)中，散射光中的波長改變量僅與 有關(guān)。15、根據(jù)玻爾氫原子理論，巴爾末系中譜線的最小波長與最大波長之比為 。16、氫原子被激發(fā)至第3激發(fā)態(tài)，則當(dāng)它躍遷到最低能態(tài)時(shí)，可能發(fā)出的可見光光譜的條數(shù)是 。BAO第1題二、計(jì)算題（總分50分，每題10分）1、如圖所示，半徑為和的兩個(gè)同心球面A、B上，分別均勻分布同種電荷和。（1）用高斯定理計(jì)算兩球面內(nèi)外空間的電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）試求兩球面間的電勢(shì)差。a第2題IPb2、如圖所示有一無限長通電流的扁銅片，寬度為a，厚度不計(jì)，電流I在銅片上均勻分布，求在與銅片共面、離銅片右邊緣為b的p點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。3、半徑為R的圓柱體空間內(nèi)，充滿均勻磁場(chǎng)，且0（c是常數(shù)），在磁場(chǎng)中放有導(dǎo)體，求導(dǎo)體中的感生電動(dòng)勢(shì)。ORabcRR第3題圖4、如圖所示，將折射率為n的薄云母片覆蓋在楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中的一條狹縫上，這時(shí)屏幕上的零級(jí)明紋上移到原來的第七級(jí)明紋的位置上，如果入射光波長為,試求云母片的厚度d。5、波長的單色光垂直入射到一光柵上，測(cè)得第二主極大的衍射角為，且第三級(jí)是缺級(jí)。（1）光柵常數(shù)（ab）等于多少？dS2S1nP第4題圖O（2）透光縫可能的最小寬度a等于多少？（3）在選定了上述（a+b）和a之后，求在屏幕上可能呈現(xiàn)的全部亮紋的條數(shù)。大學(xué)物理(2)B參考答案 一、填空題（總分50分，每空2分）序號(hào)答 案序號(hào)答 案1保守或無旋場(chǎng)9210是3011暗明4127650136無源14散射角7沿oo向下155 ：980162二、計(jì)算題（總共50分，每題10分）1、解：第一種解法：由高斯定理可得A與B之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為 5分所以A與B之間的電勢(shì)差為 5分第二種解法：A球面上的電勢(shì)為 3分B球面上的電勢(shì)為 3分所以A與B之間的電勢(shì)差為 4分a第2題IPb2、解：以P點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，且向左為x軸的正方向。在無限長扁平銅片上取寬的小窄條，且小窄條距P點(diǎn)的距離為，那么小窄條在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 5分那么載流的無限長扁平銅片在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 5分方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶铩?、解：作輔助導(dǎo)線oa、oc，那么 3分ORabcRR第3題圖那么5分感生電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)閍指向c。 2分4、解：未加云母片時(shí)P處 4分加云母片后P處 4分所以 2分5、解：（1）光柵方程 3分由題可知時(shí)，那么 2分（2）由缺級(jí)條件 3分那么，所以當(dāng)時(shí)， 2分大學(xué)物理(2) C一、 填空題（每空2分，共52分）第題圖R1、磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理，說明磁場(chǎng)是 場(chǎng)。2、半徑為R的圓形線圈，載有電流I，可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖，線圈所受安培力為 ，線圈磁矩的大小為 ，方向 ，對(duì)于軸線圈所受的力矩大小是 ，方向 。3、渦旋電場(chǎng)是由 產(chǎn)生的。4、已知平面簡諧波方程為y=A cos (Bt-C x), 式中A、B、C為正值常量，任意時(shí)刻在波的傳播方向上相距為L的兩點(diǎn)的相位差為 。5、兩光源的基本相干條件是頻率相同、相位差恒定和 。6、一束光線在折射率為n的介質(zhì)中通過的幾何路程為r，則對(duì)應(yīng)的光程為 。7、在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)雙縫間距變小時(shí)，接收屏上的條紋間距 。（填寫“變大”或“變小”或“不變”）8、用波長為的單色光垂直入射到空氣劈尖上，則反射光形成的相鄰暗條紋對(duì)應(yīng)的厚度差為 。9、在單縫夫瑯和費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中，波長為的單色光垂直入射在寬度為5的單縫上，對(duì)應(yīng)于衍射角為的方向，單縫處波陣面可分成的半波帶數(shù)目為 。10、一束光強(qiáng)為的自然光通過一偏振片后，光強(qiáng)變?yōu)?。11、一束平行的自然光，以的入射角從空氣中入射到平板玻璃表面上，若反射光是線偏振光，則透射光的折射角為 ，玻璃的折射率為 。12、狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)，一個(gè)是相對(duì)性原理，另一個(gè)是 原理。13、在一個(gè)慣性系下，1、2分別代表一對(duì)因果事件的因事件和果事件，則在另一個(gè)慣性系下，1事件的發(fā)生 2事件的發(fā)生。（填“早于”或“晚于”）14、在地球上上一節(jié)課用45分鐘，在以v=0.8c飛行的光子火箭中的乘客看來，這節(jié)課用了 分鐘。15、某人測(cè)得一靜止棒長為L，當(dāng)此棒相對(duì)于人以速度u沿棒長方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則此人再測(cè)棒的長度為 。16、一粒子靜止質(zhì)量為m0 ,現(xiàn)以速度0.8c運(yùn)動(dòng)，則它的動(dòng)能為 。17、根據(jù)愛因斯坦的光子理論，波長為的光子，其動(dòng)量為 ，能量為 。18、若氫原子處于第三激發(fā)態(tài)，則當(dāng)氫原子躍遷到低能態(tài)時(shí)，可發(fā)出 條光譜。19、描述微觀粒子的波函數(shù)應(yīng)滿足的條件是 、 和單值。二、簡答題（本題8分）IO第三、1題圖R簡述傳導(dǎo)電流與位移電流的區(qū)別和共性。三、計(jì)算題（每題10分，共40分）1、一根無限長載有電流I的導(dǎo)線彎成圖示形狀，求圓心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。第三、2題圖badI2、如圖所示，長直導(dǎo)線中通有電流I，長為的金屬棒ab，以平行于直導(dǎo)線勻速運(yùn)動(dòng)，棒與電流I垂直，它的a端距離導(dǎo)線為d，求金屬棒中的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。 3、一平面簡諧波t=0時(shí)的波形如圖所示，此波以波速u沿x軸正方向傳播，振幅為A，頻率為。OX第三、3題圖（1）圖中原點(diǎn)O為反射點(diǎn)，且為波節(jié)，寫出此入射波的波函數(shù)和反射波的波函數(shù)。設(shè)沒有反射能量損失。（2）寫出合成波的波函數(shù)。4、波長=600nm的單色光垂直入射到光柵上, 測(cè)得第二主極大出現(xiàn)在, 且第4級(jí)為第一個(gè)缺級(jí). 求：（1）光柵常數(shù)(a+b)等于多少？（2）狹縫寬a等于多少？（3）在選定了上述(a+b)和a之后，求在屏幕上可能出現(xiàn)的全部亮紋的條數(shù)。大學(xué)物理(2) C答案一、填空題(每空2分，共52分)題號(hào)答 案題號(hào)答 案題號(hào)答 案1有旋6nr13早于207變大1475垂直紙面向里815沿轉(zhuǎn)軸向下95163變化的磁場(chǎng)10174-C L111865光矢量振動(dòng)方向相同12光速不變19有限連續(xù)二、簡答題（本題8分）答：區(qū)別：1、產(chǎn)生原因不同。傳導(dǎo)電流由電荷的定向移動(dòng)產(chǎn)生；而位移電流由電場(chǎng)的變化產(chǎn)生。（分）2、形成傳導(dǎo)電流需要導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生焦耳熱；而形成位移電流不需要導(dǎo)體，不會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，即使在真空中仍可以有位移電流存在。（分）共性：二者在激發(fā)磁場(chǎng)上等效。（分）IO第三、1題圖R123三、計(jì)算題（每題10分，共40分）三、1解：（分），（分），（分），故。（分）方向：垂直紙面向里。（分）三、2解：由于金屬棒ab處于非均勻磁場(chǎng)中，取長度元, 則上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為第三、2題圖badI