中南大学大学物理(下)试卷7套

第 1 页 共 24 页 大学物理（下） 课程大学物理（下） 课程试卷试卷 1 1 一、填空題（每空格 2 分，共 30 分） 1. 一电量为 5 5 10 Cq 的点电荷在电场力作用力下， 从 P 点移到 Q 点电 场力对它做功 2 3 10 JW ,则 P、Q 两点哪点电势高_，高_ 伏。 2.正负电荷放置如图所示，那么正四边形对角线中心处，电场强度为零的是图 _,电场强度和电势都为零的是图_，电场强度为零，电势不为零 的是图_。 3.如图所示，一无限长直圆柱导体筒，内外半径分别 为 12 RR和,电流 I 均匀通过导体的横截面， 123 LLL、 、是 以圆柱轴线为中心的三个圆形回路半径分别为 123 rrr、 、 ( 1112232 rRRrRrR、)回路绕行方向见图示，则 磁场强度在三个回路上的环流分别为： 1 L H dl _； 2 L H dl _； 3 L H dl _。 4.一 1 4 圆周回路 abca，通有电流 I，圆弧 部分的半径为 R，置于磁感应强度为B 的均匀磁 场中，磁感线与回路平面平行，如图所示，则， 圆弧ab这一段导线所受的安培力大小为 ，回路所受 的磁力矩大小为 ，方向为 。 (c) q+ q+ q- q- (a) q+ q+ q+ q+ (b) q- q- q+ q+ q- q- q- q- (d) I L1 r1 L2 L3 r3 2 R 1 R 1 P r2 R B c b a 第 2 页 共 24 页 x o E I e 1 A A 1 B O B e 5.两个偏振片堆叠在一起，其偏振化方向相互垂直，若一束强度为 0 I的线偏 振光入射，其光矢量振动方向与第一个偏振片偏振化方向夹角为 4 ，则穿过第一 个偏振片后的光强为_，穿过第二块偏振片后的光强为_。 6.在单缝夫琅和费衍射中，对第二级暗条纹来说，单缝处的波面可分为 _个波带，对第三级明条纹来说，单缝处的波面可分为_个波带。 二、选择题（每小题 3 分，共 18 分） 1.空中两块互相平行的无限大均匀带电平板，两板间的距离为d，其中一块 的电荷面密度为， 另一块的电荷面密度为2， 则两板间的电势差为( ) (A) 0 (B) 0 2 d (C) 0 d (D) 0 3 2 2.如图所示，在一场强为E 的匀强电场，E 的方向与x轴正向平行，则通过 图中一半径为R的半球面电场强度的通量为( ) (A) 2 R E (B) 2 1 2 R E (C) 2 2 R E (D) 0 3.如图所示，AA1和 BB1为两个正交的圆形线圈, AA1的半径为 R，电流为 I，BB1的半径为 2R，电 流为 2I，两线圈的公共中心 O 点的磁感应强度的 大小为( ) (A) 0 2 2 I R (B) 0I R (C) 0 2 I R (D) 0 4.关于同时性有人提出以下结论，其中正确的是（ ） （A）在一惯性系同时发生的两个事件，在另一惯性系一定不同时发生 （B）在一惯性系不同地点同时发生的两个事件，在另一惯性系一定同时发生 （C）在一惯性系同一地点同时发生的两个事件，在另一惯性系一定同时发生 （D）在一惯性系不同地点不同时发生的两个事件，在另一惯性系一定不同时 发生 第 3 页 共 24 页 5.关于光子的性质， 有以下的说法：（1） 不论真空中或介质中的速度都是 C； (2)它的静止质量为零；（3） 它的动量为h c ；（4） 它的总能量就是它的动能；（5） 它有动量和能量但没有质量，其中正确的是（ ） （A）(1)， （2） （B） （2） ， （3） ， （4） （C） （3） ， （4） ， （5） （D） （3） ， （5） 6.金属的光电效应的红限频率依赖于（ ） （A）入射光的频率 （B）入射光的强度 （C）金属的逸出功 （D）入射光的频率和金属的逸出功 三、计算题（5 题共 52 分） 1.如图所示，半径为 R 的均匀带电球面，带电量为 Q。沿其径向有一均 匀带电直线，电荷线密度为 ，长度为l, 直线近端距离离球心为 0 r，设球和直 线上的电荷分布不受相互作用的影响，试求直线所受的电场力和直线在电场中的 电势能。 （12 分） 2.如图所示，一宽为a的薄长金属板，其电流为I，在薄板所在平面内，距 板一边为a处有一点P，电量为q的带负电粒子以速度V 经过P点，求：(1)点P 的磁感强度大小；(2)带电粒子在点P受到的洛仑兹力大小和方向。 （10 分） x R O 0 r l Q V q a P a I 第 4 页 共 24 页 3.两根相互平行的无限长直导线载有大小相等方向相反的电流I,金属杆CD 长为b，与两根直导线共面且垂直，相对位置尺寸如图所示,杆CD以匀速率V平 行于长直导线移动， 问： 金属杆CD中的感应电动势为多大？杆的哪端电势较高？ （10 分） 4.用波长 500nm 的单色光垂直入射，在反射光中观察牛顿环，测得某一明环 的半径 3 1.5 10 m ,而在其外侧第五个明环半径为 3 3.5 10 m ,求平凸透镜凸面的 径？（10 分） 5.用波长为400 nm的紫光去照射某种金属，观察到光电效应，同时测得截 止电压是 1.24 V，试求该金属的红限频率和逸出功。 （10 分） 大学物理（下） 课程大学物理（下） 课程试卷试卷 2 2 二、填空題（每空格 2 分，共 30 分） 1.均匀带电球体电荷体密度为，中心处的电场强度的大小为_,球 体内离球心为r处的电场强度的大小为_。 2.一均匀静电场，电场强度 1 )300200( VmjiE,则点 a(3,2)和点 b(1,0)之间 的电势差 Uab=_,若选坐标原点为零电势则点 a(3,2)电势的 a V_ （x,y 以米计） 。 3.如图所示，一 1/4 圆周回路 abca，通有电流 I，圆弧部 分的半径为 R，置于磁感应强度为B 的均匀磁场中，磁 感线与回路平面平行，如图所示，则，圆弧ab这一段 导线所受的安培力大小为 ，回路 所受的磁力矩大小为 ，方向为 。 4.如图所示，一根无限长直导线的中部弯成半径 为R的圆，通以电流I，则圆心O处的磁感应强度 大小B _,磁感应强度方向_。 D V I I C b a a R B c b a R I I o 第 5 页 共 24 页 d b c A a 5. +介子是不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是8 2.510 s ，如 果它相对于实验室以0.99c (c为真空中光速)的速率运动， 那么实验室坐标系中测得 的 +介子的寿命是_s，测得它通过的平均距离是_m 。 6.粒子在加速器中被加速，当其质量为静止质量的 5 倍时，其动能为静止能 量的 _倍。 7.平行单色光垂直入射于单缝上,观察夫琅和费衍射，若屏上 P 点处为第二级暗 纹,则单缝处波面相应地可划分为 个半波带,若将单缝宽度减小一半, P 点将是 级 纹。 二、选择題（每小题 3 分，共 18 分） 1.两个带有电量为2q等量异号电荷，形状相同的金属小球 A 和 B 相互作用 力为 f，它们之间的距离 R 远大于小球本身的直径，现在用一个带有绝缘柄的原 来不带电的相同的金属小球 C 去和小球 A 接触，再和 B 接触，然后移去，则球 A 和球 B 之间的作用力变为 ( ) (A) 4 f (B) 8 f (C) 3 8 f (D) 16 f 2.如图所示，一个带电量为q的正点电荷位于正方体 的A角上，则通过侧面abcd的电场强度的通量为( ) (A) 0 6 q (B) 0 12 q (C) 0 24 q (D) 0 48 q 3.如图所示，I1和 I2为真空中的稳恒电流，L 为一闭合回 路。则 L B dl 值为（ ） （A） 012 ()IIm+ （B） 012 ()IIm-+ （C） 012 ()IIm- （D） 012 ()IIm- 4.如图所示，导体棒 AB 在均匀磁场 B 中绕过 C 点的垂直 于棒长且沿磁场方向的轴 OO 转动 （角速度 与B 同方向） ， 2 I 1 I L 第 6 页 共 24 页 3 R 2 R 1 R 1 Q 2 Q O e 1 n 2 n 3 n BC 的长度为棒长的 1 3 。则( ) (A)A 点比 B 点电势高. (B)A 点与 B 点电势相等 (C)A 点比 B 点电势低 (D)有稳恒电流从 A 点流向 B 点 5.已知粒子在一维矩形无限深阱中运动，图示为粒子处于某一能态上的波函数 x的曲线。粒子出现的概率最大的位置为（ ） (A) 2 a （B） 6 a ，5 6 a （C） 6 a ， 2 a ，5 6 a （D）0， 3 a ，2 3 a ，a 6.如图所示，波长为的单色平行光垂直入射到折射率为 2 n、厚度为 e 的透 明介质薄膜上，薄膜上下两边透明介质的折射率分别为 1 n和 2 n，已知 12 nn且 23 nn，则从薄膜上下两表面反射的两束光的光程差是（ ） (A) 2 2en (B) 2 2 2 en (C) 2 2en (D) 2 2 2 2 en n 三、計算題（5 题共 52 分） 1.如图所示，半径为 1 0.01Rm=的金属球，带电量 10 1 1 10Qc ，球外套一内 外半径分别 2 2 3 10Rm 和 2 3 4 10Rm 的同心金属球壳，壳上带电 10 2 11 10Qc ， 求：(1)金属球和金属球壳的电势差；(2)若用导线把球和球壳联接在一起，这时 球和球壳的电势各为多少？（12 分） 2 3 a x 0 x 3 a a 第 7 页 共 24 页 L a a V D C I I 2. 白光(400760nmnm)垂直照射到每厘米有 5000 条刻痕的光栅上，若在衍射 角arcsin 0.5处能看到某一波长的光谱线，试求该谱线的波长，并说明该谱线 是属第几级光谱。 （10 分） 3.两长直平行导线，每单位长度上的质量为0.01kgm m ，分别用长 0.04lm的轻绳，悬挂于天花板上，如图所示。当导线通以等值反向的电流 I 时，两悬线张开的角度为220 ，求电流强度I。 （10 分） 4.如图所示，两根相互平行的无限长直导线载有方向相反大小为40IA电流, 金属杆CD长2Lm，以2mV s =平行于两直导线的速度方向运动，运动过程 中保持60a = o角不变，C 点与两直导线分别相距a和2a(0.1am=)问：金属杆 CD中的感应电动势为多大？杆的哪端电势较高？（10 分） I q q I 第 8 页 共 24 页 A 0 E 0 3 E B 5.如果用能量为12.6 eV的电子轰击氢原子， 将产生哪些波长的光谱线？ （10 分） 大学物理（下） 课程大学物理（下） 课程试卷试卷 3 3 三、填空題（每空格 2 分，共 30 分） 1. A、B为真空中的两个无限大均匀带电平面，两平面 间的电场强度大小为 0 E；A面上方的电场强度大小 为 0 3 E ，方向如图所示，则A、B面上电荷面密度为 A _， B _。 2. 两根无限长细直导线 ，相互平行相距为d，电荷线密度分别为+-和， 则每单位长度上导线之间相互作用力为_，力的方向为_。 3.分子正负电荷中心重合的电介质叫_电介质，在外电场的作用下， 分子的正负电荷中心发生相对位移，形成_。 4. 一平面试验线圈的磁矩大小为 82 1 10 m PA m ，把它放入待测磁场中。当此 线圈的 m P 与 z 轴平行时，所受力矩大小为 9 5 10MN m ，方向沿x轴负向，当此线 圈的 m P 与 y 轴平行时，所受力矩为零，则线圈所在空间的磁感应强度B 的大小为 _，方向为_。 5. 一无限长载流直导线，沿空间直角坐标的Oy轴放置，电流沿y正向。在原 点O处取一电流元lId，则该电流元在（a,0,0）点处的磁感应强度大小为 _，方向为_。 6. 在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏上干涉条纹间距在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏上干涉条纹间距 _若使单色若使单色 光波长减小，则干涉条纹间距光波长减小，则干涉条纹间距 。 （。 （ 填“变大”或“变小”填“变大”或“变小” ） 7.低速运动的质子和粒子，若它们的德布罗意波长相同，则它们的动量之比 第 9 页 共 24 页 l d a b 1 I 2 I : p PP_,动能之比: p EE_。 8.天狼星的温度大约是 0 11000 C，由维恩位移定律可计算得到其辐射峰值的波 长为_m。 二、选择題（每小题 3 分,共 18 分） 1. 有一正方体，在其中心O点处有一电量为q的正点电荷，则通过其任一侧面 的电场强度的通量为( ) (A) 0 16 q (B) 0 8 q (C) 0 4 q (D) 0 6 q 2.长直载流导线 1 I的旁边，在同一平面上有一段垂直 的载流导线 ab,其电流 2 I，则 ab 所受的磁力为( ) (A) () 0 1 2 2 I Idlm p - (B) () 0 1 2 2 I Idlm p + (C) () 0 1 2 2 dlI I ln l m p + (D) 01 2 2I Id ln l m p 3.一带电粒子以速度v垂直射入磁感强度为 B 的匀强磁场中， 它的运动轨迹是半 径为 R 的圆，若要使半径变为 2R，磁感强度 B 变为( ) (A) 2B (B) 2B (C) 1 2 B (D) 2 2 B 4. 当一束自然光以布儒斯特角从一种介质射向另一种介质的界面，则有 （ ） (A) 反射光和折射光均为完全偏振光 (B) 反射光和折射光均为部分偏振光 (C) 反射光是完全偏振光，而折射光是部分偏振光 (D) 反射光是部分偏振光，而折射光是完全偏振光 5.把一个静止质量为 0 m的粒子，由静止加速到0.6vc（c是真空中光速）需 做的功等于： （ ） (A) 0 0.18m c (B) 0 0.25m c (C) 0 0.36m c (D) 0 1.25m c 第 10 页 共 24 页 6. 关于不确定关系xp h，有以下几种理解： （1）粒子的动量不可能确 定，但坐标可以被确定； （2）粒子的坐标不可能确定，但动量可以被确定； （3）粒 子的动量和坐标不可能同时被确定； （4）不确定关系不仅适用于电子和光子，也适 用于其他粒子，其中正确的是（ ） (A) (1)， （2） （B） （2） ， （4） (C)（3） ， （4） （D） （4） ， （1） 三、計算題（5 题共 52 分） 1.一半径为 R 的均匀带电半球面， 电荷面密度为,求球心o处的场强。（10 分） 2.有一同轴电缆， 其尺寸如图所示。 两导体中的电流均为I， 但电流的流向相反， 导体的磁性可不考虑。试计算以下各处的磁感强度： （1） 1 rR ； （2） 12 RrR； （3） 23 RrR ； 4） 3 rR。（12 分） o R 第 11 页 共 24 页 c b a R 3. 如图所示，在无限长通电流I的直导线旁放置一个刚性的正方形线圈，线圈 一边与直导线平行，尺寸见图示。求： （1）穿过线圈的磁通量； （2）当直导线中电 流随时间变化的规律为 0sin IIt， 在 2 3 t时， 线圈中的感应电动势大小和方向。 （10 分） 4. 用一毫米内有 500 条刻痕的平面透射光栅观察钠光谱（589nm） ，设透镜 焦距1.00mf ，问：(1)光线垂直入射时，最多能看到第几级谱；(2)若用白光(波 长范围为 400nm760nm)垂直照射光栅求第一级光谱的角宽度 21 。（10 分） 5. 已知一个氚核（ 3 1H）和一个氘核（ 2 1H）可聚变成一个氦核（ 4 2He） ，并产生 一个中子（ 1 0n） 。试问在这个核聚变中有多少能量释放出来。（10 分） 大学物理（下） 课程大学物理（下） 课程试卷试卷 4 4 四、填空題（每空格 2 分，共 30 分） 1.一平板电容器，两极板间是真空时，电容为 0 C，充电到电压为 0 u时，断开电 源，极板上电荷面密度为 0 ，然后将极板间充满相对电容率为 r 的均匀电介质则此 时电容C_，极板间的电场强度大小E_，电场能量 e W _。 2. 如图所示，一带电量为 0 q的试验电荷，在点电荷Q的电 场中，沿半径为R的四分之三圆弧形轨道abc从a移动 到c电场力所作的功 1 W=_，再从c移动到 b b a I 第 12 页 共 24 页 F E D C B A I o A BC N G q qq A BC N G q qq 无限远电场力所作的功 2 W _。 3. 无限长的导线弯成如图所示 形状，通电流为I，BC半圆的半径 为 1 R，DE为 2 R的圆弧且 4 ，则O点的磁感 强度B 大 小为_以及B 方向为_。 4. 一束自然光从空气中入射到折射率为1.4的液体上，反射光是全偏振光，则 此光束的入射角等于_，折射角等于_。 5. 白光照射在折射率为 1.4 的薄膜后，若 =400nm 的紫光在反射中消失，薄 膜的最小厚度 e=_ 。（薄膜上、 下表面外均为空气） 此时反射光中 （可见光） =_ 的光被加强。 6. 已知电子静止质量 31 0 9.110mkg ，该电子总能量5EMeV，则 该电子静能 0 E_MeV，动能 k E _ MeV， 动量P _ 1 kgms 7.从太阳光谱的实验观察中， 测知单色辐出度的峰值所对应的波长483 m nm 则估计太阳表面的温度为_。 二、选择題（每小题 3 分，共 18 分） 1. 如图所示，在正三角形 ABC 的三个顶点上分别有三个q，q，q的点 电荷，G 为三角形的重心，N 为 BC 边的中点，那么，正确的说法是( ) (A) G 点的场强值小于 N 点的场强值 (B) G 点的场强方向由 G 指向 N (C) G 点的电势高于 N 点的电势 (D) 由 G 到 N 的电势变化是逐渐升高 2. 空中两块互相平行的无限大均匀带电平板，两板间的距离为d，其中一块 的电荷面密度为，另一块的电荷面密度为2，则两板间的电势差为( ) 第 13 页 共 24 页 a b R B I (A) 0 (B) 0 2 d (C) 0 d (D) 0 3 2 3. 如图所示， 一根载流导线被弯成半径为 R 的 1/4 圆弧， 放在磁感应强度为B 的均匀磁场中， 则载流导线所受的安培力为 （ ） (A)2BIR ，竖直向下 (B) BIR ， 竖直向上 (C)2BIR ， 竖直向上 (D) BIR ， 竖直向下 4. 如图所示，边长为l的正方形导线框 abcd，在磁感强度为B 的匀强磁场中以 速度V 垂直于bc边在线框平面内平动，磁 场方向与线框平面垂直，设整个线框中的 总的感应电动势为，bc两点间的电势差为u，则（ ） （A）, BlVuBlV （B）0, uBlV （C）0,0u （D）,0 BlVu 5. 一衍射光栅，光栅常数为 1200nm，当波长为 600nm的光垂直照射它 时，屏上最多能观察到的明纹只有( ) (A) 2 条 (B) 3 条 (C) 4 条 (D)5 条 6. 光电效应和康普顿效应都是光子和物质原子中的电子相互作用过程，其区 别何在？在下面几种理解中，正确的是（ ） （A） 两种效应中电子和光子组成的系统都服从能量守恒定律和动量守恒定律 （B） 光电效应是由于电子吸收光子能量而产生的，康普顿效应是由于电子与光 子的弹性碰撞过程 （C） 两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程 （D） 两种效应都相当于电子吸收光子的过程 三、計算題（5 题共 52 分） 1. 求圆柱形电容器的电容。圆柱形电容器由两个内外半径分别为 A R和 B R的 V a d b c 第 14 页 共 24 页 l b d 1 I 2 I 直长同轴圆柱面状 （圆筒） 导体组成， 其间充满相对电容率 r 的电介质。 （10 分） 2. 如图所示， 两个共面的平面带电圆环， 其内外半径分别为 1234 、和 、RRRR 1234 ()RRRR外面圆环以每秒钟 2 n转的转速顺时针转动，里面圆环以每 1 n转逆 时针转动，若两圆环电荷面密度均为，问 1 n和 2 n的比值多大时，圆心处的磁感应 强度为零。 （12 分） 3.如图所示， 一根无限长直导线通电流 1 30IA， 矩形回路通电流 2 20IA， 求作用在回路上的合力.已知1dcm，8bcm，0.12lm。 （10 分） R2 R4 R1 R3 第 15 页 共 24 页 L D 4. 如 图 所 示 ， 利 用 空 气 劈 尖 测 细 丝 直 径 ， 已 知589.3nm， 2 2.88810Lm 测得 30 条条纹的总宽度为 3 4.29510 m ，求细丝直径D。 （10 分） 5.设有一电子在宽为nm20. 0的一维无限深方势阱中。 （1）计算电子在最低 能级的能量； （2）当电子处于第一激发态（2n）时，在势阱中何处出现的几 率最小，其值为多少？（10 分） 大学物理（下） 课程大学物理（下） 课程试卷试卷 5 5 五、填空題（每空格 2 分，共 30 分） 1.平行板电容器两块极板间距为 d，将它充电至电势差 U，然后断开电源， 插入厚 d/2 的相对介电常数为 r 的介质板，那么此介质中的场强 E=_,计 划强度P=_ ,电位移D=_,两块极板间的电势差 U=_。 2.用 =632.8nm 的单色平行光垂直照射在一平面透射光栅上， 第一级明纹的 衍射角为 0 38，则该光栅的光栅常数d _ ,最多可见到_级条纹， 若用白光垂直照射该光栅，则第一级光谱角宽度为_ _。 3.一束自然光和线偏振光的混合光垂直照射在一偏振片上，其透射光强随偏 振片的取向变化。若入射光中自然光与线偏振光光强之比为 1：4，那么透射 光最强与最弱的光强之比为_ 。 4.用白光垂直照射厚度为 e 的薄膜，薄膜的折射率 2 n=1.4,若反射光中波长 第 16 页 共 24 页 =560nm 的光得到加强，则薄膜的最小厚度 e= ,(设 123 nnn )。 5.电子的动能等于电子的静能时，电子的运动速度v=_ c（光速） ，此 时电子的德布罗意波长=_ 。 6.若一电子的总能量为 5.0MeV,该电子的静能 _，动能_,动量 _ ，速率_ 。 二、选择題（每小题 3 分，共 18 分） 1.下列说法正确的是 ( ) (A)电场强度为零的点，电势也一定为零 (B)电场强度不为零的点，电势也一定不为零 (C)电势为零的点，电场强度也一定为零 (D)电势在某一区域内为常量，则电场强度在该区域内必定为零 2.一衍射光栅，光栅常数为 1200nm，当波长为 600nm的光垂直照射它 时，屏上最多能观察到的明纹只有( ) (A) 2 条 (B) 3 条 (C) 4 条 (D)5 条 3.下列概念正确的是 ( ) (A) 感应电场也是保守场 (B) 感应电场的电场线是一组闭合曲线 (C) LI m ，回路的磁通量越大，回路的自感系数也一定大 (D) LI m ，因而线圈的自感系数与回路的电流成反比 4.一飞船的固有长度为 L，相对于地面以速度 1 v作匀速直线运动，从飞船中 的后端向飞船的前端的一个靶子发射一颗相对于飞船的速度为 2 v的子弹。 在飞船 上测得子弹从射击中靶的时间间隔是（ ） （c 表示真空中的光速） (A) 21 vv L (B) 12 vv L (C) 2 v L (D) 2 11 )/(1cvv L 5. 关于光子的性质，有一下说法： （1）不论真空中或介质中的速度都为 c； 它的静止质量为零； （3）它的动量为chv/； （4）它的总能量就是它的动能； （5） 它有动能和能量，但没有质量。其中正确的是( ) 第 17 页 共 24 页 (A) （1） 、 （2） 、 （3） (B)（2） 、 （3） 、 （4） (C)（3） 、(4)、 （5） (D) (3)、 （5） 6. 根据玻尔氢原子理论，氢原子中的电子在第一和第三轨道上运动速率之 比 13 /vv是（ ） (A) 1/3 (B) 1/9 (C) 3 (D) 9 三、计算题(5 题共 52 分) 1若电荷 Q 均匀地分布在长为 L 的细棒上，求： （1）在细棒的延长线，且 离棒中心为 r 处的电场强度； （2）在棒的垂直平分线上，离棒为 r 处的电场强度。 （12 分） 2.当用波长=589.3nm 的钠黄光垂直照射，利用反射光观察牛顿环时测 得第 25 和第 16 暗环的距离 3 1.33 10 mr ,求平凸透镜凸面的曲率半径。 （10 分） 3.已知 10mm 2裸铜线允许通过 50A 电流而不会使导线过热。电流在导线横截 面上均匀分布。求（1）导线内、外磁场强度的分布； （2）导线表面的磁场强度。 （10 分） 4.如图所示，在“无限长”直载流导线的近旁，放置一个矩形导体线框，该 线框在垂直于导线方向上以均匀速率v向右移动，求在图示位置处，线框中感应 电动势的大小和方向。 （10 分） 第 18 页 共 24 页 5.在玻尔氢原子理论中，当电子由量子数5 i n的轨道跃迁到2 f n的轨道 上时，对外辐射光的波长为多少？若将该电子从2 f n的轨道跃迁到游离状态， 外界需要提供多少能量？（10 分） 大学物理（下） 课程大学物理（下） 课程试卷试卷 6 6 六、填空題（每空格 2 分，共 30 分） 1.对下列问题选取“增大” 、 “减小” 、 “不变”作答。 （1）平行板电容器保持 板上电量不变（即充电后切断电源） 。现在使两板的距离增大，则：两板间的电 势差_,场强_,电容_，电场能量_； （2）如 果保持两板间电压不变（即充电后与电源连接着） 。则两板间距离增大时，两板 间的场强_，电容_，电场能量_。 2.白光照射在折射率为 1.4 的薄膜后，若=400nm 的紫光在反射中消失，薄 膜的最小厚度e _ 。 （薄膜上、下表面外均为空气） 3. 一运动电荷 q，质量为 m，垂直于磁场方向进入均匀磁场中，则其动能 _ ，动量_ （填改变、不变） 。 4根据洛伦兹变换得 2 2 2 1 c v x c v t t ，试根据此式讨论：在 S 系发生的事 件，分别满足什么条件，在 S系看同时或不同时发生（以“同时” 、或“不同时” 2 l 1 l d I 第 19 页 共 24 页 作答） 。 （1）在 S 系不同时、不同地发生的事件，一般情况下，在 S系看事件发 生是 ； （2）在满足x c v t 2 时，在 S 系不同时、不同地发生的事件，在 S系看事件发生是 ； （3）在 S 系同时、不同地发生的事件，在 S系看事 件发生是 ； （4）在 S 系同时、同地发生的事件，在 S系看事件发生 是 。 5.氢原子由定态 l 跃迁到定态 k 可发射一个光子。 已知定态 l 的电离能为 0.85 eV，又知使氢原子从基态激发到定态k所需能量为 10.2 eV，则在上述跃迁中氢 原子所发射的光子的能量为_。 二、选择題（每小题 3 分，共 18 分） 1. 氢原子的运动速度相应于温度为 T 热平衡时的平均能量，氢原子的质量 为 m，则此氢原子的波长( ) (A) mkT h 3 (B) mkT h 5 (C) h mkT3 (D) h mkT5 2. 一个电子被限定在原子直径范围内运动（原子直径cmd 8 10） ，那么 它的速度不确定量是( ) (A)sm/1016. 1 4 (B) sm/1016. 2 4 (C) sm/1016. 1 6 (D) sm/1016. 2 6 3. 自然光的强度为 0 I，经两平行放置的偏振片后，透射光的强度为 0 4 I ，两 偏振片的偏化方向的夹角为：( ) (A) 30 (B) 45 (C) 60 (D) 90 4.粒子的动量是非相对论动量的两倍，这时该粒子的速度为( ) (A)c 4 1 (B) c 2 1 (C) c 2 3 (D) c8 . 0 5. 用细导线均匀密绕成长为l、半径为a（la） 、总匝数为N的螺线管， 第 20 页 共 24 页 r 1 R 2 R B 3 R P2 通以稳恒电流I，当管内充满相对磁导率为 r 的均匀介质后，管中任意一点磁感 应强度大小为 ( ) （A） 0 / rNI l （B）lNI r / （C）lNI / 0 （D）lNI / 6. 无限长的导线弯成如图所示形状，通电流为I，BC为半径R的半圆，则o 点的磁感强度大小为（ ） (A) 00 + 24 II RR (B) 00 44 II RR (C) 00 42 II RR (D) 00 44 II RR 二、计算题(5 题共 52 分) 1. 如图所示，半径为 R1的金属球A的外面，包有同心的金属球壳B，半径 为 R2， 外半径为 R3, AB、间充满相对电容率为 r的均匀电介质，球壳B 外是空 气，A球上带有+Q1，球壳B上带有+Q2 求：(1)离球心距离为 r1 (R1 r1 R3)的 P2点 电位移大小、电场强度大小和电势；(3)球A与球壳B之间的电势差。 （12 分） 2. 半径为 R 的无限长圆柱体，电流为 I 沿轴向流动,且电流在界面上的分布 均匀，试计算圆柱体内外的磁感应强度。（10 分） B I C A o D 第 21 页 共 24 页 3. 在双缝干涉实验中，以单色光垂直照射到相距为0.2 mm的双缝上，双缝 与屏幕的垂直距离为10 m。 （1） 若屏上第一级干涉明条纹到同侧的第四级明条纹 中心间的距离为75 mm，求单色光的波长； （2）若入射光的波长为600 nm，求 相邻两暗条纹中心间的距离。 （10 分） 4. 有一长20. 0lm、截面积0 . 5Scm2的长直螺线管，螺线管内充满相对 磁导率 3 100 . 7 r 的硅钢，按设计要求，当螺线管通以电流450ImA 时，螺 线管可储存磁场能量 m 0.10W J。试问此长直螺线管需绕多少匝线圈？（10 分） 5. 设想有一光子火箭，相对地球以速率cu95. 0作直线运动。若以火箭为 参考系测得火箭长为20 m。问以地球为参考系。此火箭有多长？（10 分） 第 22 页 共 24 页 大学物理（下） 课程大学物理（下） 课程试卷试卷 7 7 七、填空題（每空格 2 分，共 30 分） 1如图所示，半径为R的半圆形 闭合线圈，通电流为I，处在磁感强度为 B 的匀强磁场中，磁感线与线圈平面垂直 则，通过线圈平面的磁通量为_， 半圆线圈 ACDA 所受的安培力大小为_ B 2一铁心上饶有线圈 100 匝，已知铁心中磁通量与时间的关系为 t100sin100 . 8 5 ，在st 2 100 . 1 时，线圈中的感应电动势为_ 3一个光子的能量恰好是一个电子的静止能量，则该光子的频率为 _，波长是_，动量是_，在电磁波谱中属于 _射线。 4氢原子被激发到