中國石油大學(xué)華東11-12-1大學(xué)物理(2-2)A卷

1、2011 2012學(xué)年第一學(xué)期大學(xué)物理（2-2 ） »期末試卷專業(yè)班級姓名學(xué)號開課系室物理與光電工程系考試日期 2012年1月7日14:30-16:30題號一二三總分12345得分閱卷人注意事項(xiàng)：1.請?jiān)谠嚲碚娲痤}，反面及附頁可作草稿紙；2.答題時(shí)請注意書寫清楚，保持卷面整潔；3.本試卷共三道大題，滿分 100分；試卷本請勿撕開，否則作廢;4.本試卷正文共10頁。一、選擇題(共10小題，每小題3分)1、(本題3分)關(guān)于靜電場中某點(diǎn)電勢值的正負(fù)，下列說法中正確的是:(A)電勢值的正負(fù)取決于置于該點(diǎn)的試驗(yàn)電荷的正負(fù).(B)電勢值的正負(fù)取決于電場力對試驗(yàn)電荷做功的正負(fù).(C)電勢值的正負(fù)

2、取決于電勢零點(diǎn)的選取.(D)電勢值的正負(fù)取決于產(chǎn)生電場的電荷的正負(fù).2、(本題3分)如圖所示，一球形導(dǎo)體帶有電荷 q,置于一任意形狀的空腔導(dǎo)體中.當(dāng)用導(dǎo)線將兩者連接后，則與未連接前相比系統(tǒng)靜電場能量將(A)增大.(B)減小.(C)不變.(D)如何變化無法確定.本大題滿分30分本 大 題 得 分3、(本題3分)流I,現(xiàn)作一個(gè)以載流螺線管的軸線為對稱軸、半徑為R (R > r)的非封閉半球面，則通過該球面的磁感應(yīng)強(qiáng)度通量為(A) 0.(B) onl R2(C) 0 nI r .(D)onl R24、(本題3分)如圖所示，一長直導(dǎo)線中部彎成半徑為1/4圓弧，導(dǎo)線中通以恒定電流 I,則弧心的磁感

3、應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是0 I(A)-2 r0I,垂直紙面向里.8r(B)01-,垂直紙面向外.2 r 8r如圖所示，有一長直螺線管其截面為半徑為r的圓形，單位長匝數(shù)為 n ,其中通以電0I 0I(C) 0,垂直紙面向里.2 r4r(D) 0- -0-,垂直紙面向外.4 r 8r5、（本題3分）如圖所示，一個(gè)矩形金屬線框， 以速度v從無場空間進(jìn)入一均勻磁場中，然后又從磁場中出來，到無場空間中.不計(jì)線圈的自感，下面哪一條圖線正確地表示了線圈中的感應(yīng)電流對時(shí)間的函數(shù)關(guān)系?（從線圈剛進(jìn)入磁場時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，I以順時(shí)針方向?yàn)檎﹖ (D)X6、（本題3分）將形狀完全相同的銅環(huán)和木環(huán)靜止放置，并使通過兩環(huán)面的

4、磁通量隨時(shí)間的變化率相等，則不計(jì)自感時(shí)（A）銅環(huán)中有感應(yīng)電動(dòng)勢，木環(huán)中無感應(yīng)電動(dòng)勢.（B）銅環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢大，木環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢小.（C）銅環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢小，木環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢大.（D）兩環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢相等.7、（本題3分）如圖所示，平行板電容器（忽略邊緣效應(yīng)）充電時(shí)，沿環(huán)路 Li的磁場強(qiáng)度H的環(huán)流與沿環(huán)路L2磁場強(qiáng)度的環(huán)流，兩者必有(A) 士 H dl ： H dlLiL2(B) 口 H dl : H dlLiL2(C) ： H dlL1二 H dlL2(D) :; H dl 0第2頁共10頁8、（本題3分）絕對黑體是這樣一種物體，即（A）不能吸收也不能發(fā)射任何電磁輻射.（C）不能反射但可以發(fā)射

5、任何電磁輻射.（B）不能反射也不能發(fā)射任何電磁輻射.（D）不能發(fā)射但能全部吸收任何電磁輻射.第3頁共10頁9、（本題3分）已知?dú)湓訌幕鶓B(tài)激發(fā)到某一定態(tài)所需能量為10.19 eV,當(dāng)氫原子從能量為一0.85 eV的狀態(tài)躍遷到上述定態(tài)時(shí)，所發(fā)射的光子的能量為(A) 2.56 eV (B) 3.41 eV (C) 4.25 eV(D)9.95 eV10、（本題3分）在氫原子的L殼層中，電子可能具有的量子數(shù)(nml,ms)是(A) (1, 00,(B) (2, 012)-(C) (2, 11,(D) (3, 112)-二、簡單計(jì)算與問答題（共 6小題，每小題5分）1、（本題5分）真空中一半徑為R的均

6、勻帶電球面帶有電荷 Q （Q>0）o今在球面上挖去非常小塊的面積 $ （連同電荷），假設(shè)不影響其他處原來的電荷分布，求挖去 S后球心處的電場強(qiáng)度.2、（本題5分）一平面線圈由半徑為 0.2 m的1/4圓弧和相互垂直的二直線組成，通以電流2 A,把它放在磁感強(qiáng)度為 0.5 T的均勻磁場中，求線圈平面與磁場成30角時(shí)，線圈所受的磁力矩.第7頁共10頁3、（本題5分）如圖所示，磁場在圓柱內(nèi)均勻分布，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率dB dtk為常量，現(xiàn)在磁場附近放有一根導(dǎo)體棒 a b,長為R,且a點(diǎn)與圓柱體磁場相切，求導(dǎo)體棒上的感生電動(dòng)勢.4、（本題5分）已知粒子在無限深勢阱中運(yùn)動(dòng)，其波函數(shù)為(x) JIs

7、in(-x) (0 x a),求發(fā)現(xiàn). a a粒子的概率最大的位置.5、（本題5分）試畫出導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)。6、（本題5分）產(chǎn)生激光的必要條件是什么？如何實(shí)現(xiàn)?Q的導(dǎo)求：本小題滿分10分本小題得分板B不接地時(shí)，導(dǎo)體板上的電荷分布及兩板間的電勢差;導(dǎo)體板上的電荷分布及兩板間的電勢差.（2）板B接地時(shí),三.計(jì)算題（共 5小題，共計(jì)40分）1、（本題10分）如圖所示，把一塊原來不帶電的導(dǎo)體板B移近一塊已帶有正電荷體板A,平行放置。設(shè)兩板面積都是 S,板間距為d,忽略邊緣效應(yīng),本小題滿分10分本小題得分2、（本題10分）如圖所示，空心圓柱無限長導(dǎo)體內(nèi)外半徑分別為a和b,導(dǎo)體內(nèi)通有電流I,

8、且電流在橫截面上均勻分布，介質(zhì)的影響可以忽略不計(jì).求導(dǎo)體內(nèi)、外 磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布.3、（本題10分）本小題滿分10分本小題得分如圖所示，真空中一長直導(dǎo)線通有電流I （t） = loe t （式中Io、為常量，t為時(shí)間），有一帶滑動(dòng)邊的矩形導(dǎo)線框與長直導(dǎo)線平行共面，二者相距a.矩形線框的滑動(dòng)邊與長直導(dǎo)線垂直，它的長度為b,并且以勻速v （方向平行長直導(dǎo)線）滑動(dòng).若忽略線框中的自感電動(dòng)勢，并設(shè)開始時(shí)滑動(dòng)邊與對邊重合，試求任意時(shí)刻t在矩形線框內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢&i并討論ei方向.第8頁共10頁4、（本題5分）本小題滿分5分本 小 題 得 分以波長 410 nm （1 nm = 10 -9 m）的

9、單色光照射某一金屬，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek = 1.0 eV,求能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最大波長是多少？（普朗克常量h =6.63 X 10-34 J s）第9頁共10頁5、（本題5分）一束帶電粒子經(jīng) 200V的電勢差加速后，測得其德布羅意波長為0.004nm.已知這種粒子所帶的電量q 3.2 10 19C,求這種粒子的質(zhì)量.(普朗克常量 h = 6.63X 10-34 J. s)本小題滿分5分本 小 題 得 分20112012 學(xué)年第一學(xué)期(2012.1.7)大學(xué)物理（2-2）期末考試A卷答案一、選擇題（共30分）1、C 2、B 3、C 4、D 5、C 6、D 7、B 8、C9

10、、A10、第11頁共10頁二、簡答計(jì)算與問答題（共 30分）1、解：若把球面上挖去的面積 $補(bǔ)上，則均勻帶電球面在球心處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為零.是由可以看作點(diǎn)電荷的4s和挖去 s后的球面共同產(chǎn)生的.即E球面E球面 E sS4 oR2Q S/ C 2 c 4160 R方向由圓心2、解：線圈的磁矩為2m ISen - I R en線圈平面與B成30°角，則 m與B成60°角.一-2方向：力矩將驅(qū)使線圈法線轉(zhuǎn)向與B平行.3、解：作輔助線如圖所示，構(gòu)成閉合回路mBsin60 2.72 10 N由法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算£.穿過閉合回路的磁通量為SBR2 BR2Bd| 1dt 8

11、R2k方向?yàn)閍4、解：先求粒子的位置概率密度:22 o x 22 x(x)sin (一) 一1 cos()2 分a a 2aa,2 x22 x當(dāng)cos1 時(shí)， (x)有最大值.在0 x a范圍內(nèi)可得 2分aaa八x 1分26、產(chǎn)生激光的必要條件是：工作物質(zhì)在激勵(lì)能源的激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，即處于高能態(tài)的原子數(shù)多于低能級的原子數(shù)的分布。3分實(shí)現(xiàn)這種反轉(zhuǎn)的條件：1）有含有亞穩(wěn)態(tài)能級結(jié)構(gòu)的工作物質(zhì)；2）有適當(dāng)?shù)募?lì)能源。2分三、計(jì)算題（共40分）1、解：（1）當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體的電荷分布在在其四個(gè)表面上。兩帶電平板導(dǎo)體相 向面上電量大小相等符號相反，而相背面上電量大小相等符號相同，因此當(dāng)板B

12、不接地,電荷分布為2分QB2QQ A1 QA2 二2-QQB1-2板間電場強(qiáng)度為四個(gè)無限大帶電平面共同產(chǎn)生的E Eai Ea2E B1 E B2Q .i2 0sQ2-電勢差為 U ABEdQd2S(2)板B接地時(shí),布為板的外表面沒有電荷分布,內(nèi)表面則感應(yīng)出負(fù)電荷，具體電荷分Qa1 0Qa2QQB2 0板間電場強(qiáng)度為兩個(gè)無限大帶電平面共同產(chǎn)生的E Ea2 EbiQ .-i0s2、1)2)電勢差為 U AB EdQd0S解： 根據(jù)題意，將到體內(nèi)外分為三部分討論。當(dāng)r a時(shí)，作如圖所示的安培環(huán)路,根據(jù)安培環(huán)路定理lB dldl 0b時(shí)，作如圖所示的安培環(huán)路，根據(jù)安培環(huán)路定理LB dl 0Ii因?yàn)閷?dǎo)體

13、電流在橫截面上均勻分布，所以I b2即dloj (r2a2)a第13頁共10頁3分所以B °I(r2 a2)2 (b2 a2)r3)b時(shí)，作如圖所示的安培環(huán)路，根據(jù)安培環(huán)路定理第14頁共10頁LB dl 0 Ii3、LBdl 0I解：線框內(nèi)既有感生又有動(dòng)生電動(dòng)勢.設(shè)順時(shí)針繞向?yàn)?#163; i的正方向.由£ i = d /d t出發(fā)，先求任意時(shí)刻t的（t）(t) B dS0I(t)-x(t)dy2 ya b I(t)x(t)ln a再求對t的導(dǎo)數(shù):d (t)dtb d I)(xb dtd x7t)£ i方向：t <1時(shí),I oetv(1t) lnd dt逆時(shí)針;(x vt)02-vI0et(