西南科技大学大学物理B2练习卷答案

1OXAAY作业题一（静止电荷的电场）班级_姓名_学号_一、选择题1一均匀带电球面，电荷面密度为，球面内电场强度处处为零，球面上面元DS带有DS的电荷，该电荷在球面内各点产生的电场强度A处处为零B不一定都为零C处处不为零D无法判定2电荷面密度均为的两块“无限大”均匀带电的平行平板如图放置，其周围空间各点电场强度E随位置坐标X变化的关系曲线为设场强方向向右为正、向左为负3将一个试验电荷Q0正电荷放在带有负电荷的大导体附近P点处如图，测得它所受的力为F若考虑到电荷Q0不是足够小，则AF/Q0比P点处原先的场强数值大BF/Q0比P点处原先的场强数值小CF/Q0等于P点处原先场强的数值DF/Q0与P点处原先场强的数值哪个大无法确定4如图所示，一个电荷为Q的点电荷位于立方体的A角上，则通过侧面ABCD的电场强度通量等于A06QB012QC024QD048Q5高斯定理VSVSE0/DDA适用于任何静电场OEAA02/XA0/OEAAXB0/0/OEAAXD0/OEAAXC0/PQ0ABCDAQ2B只适用于真空中的静电场C只适用于具有球对称性、轴对称性和平面对称性的静电场D只适用于虽然不具有C中所述的对称性、但可以找到合适的高斯面的静电场6如图所示，两个“无限长”的、半径分别为R1和R2的共轴圆柱面均匀带电，沿轴线方向单位长度上所带电荷分别为1和2，则在内圆柱面里面、距离轴线为R处的P点的电场强度大小E为AR0212B20210122RRC1012RD07点电荷Q被曲面S所包围，从无穷远处引入另一点电荷Q至曲面外一点，如图所示，则引入前后A曲面S的电场强度通量不变，曲面上各点场强不变B曲面S的电场强度通量变化，曲面上各点场强不变C曲面S的电场强度通量变化，曲面上各点场强变化D曲面S的电场强度通量不变，曲面上各点场强变化8根据高斯定理的数学表达式SQSE0/D可知下述各种说法中，正确的是A闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强一定为零B闭合面内的电荷代数和不为零时，闭合面上各点场强一定处处不为零C闭合面内的电荷代数和为零时，闭合面上各点场强不一定处处为零D闭合面上各点场强均为零时，闭合面内一定处处无电二、填空题9A、B为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面，已知两平面间的电场强度大小为E0，两平面外侧电场强度大小都为E0/3，方向如图则A、B两平面上的电荷面密度分别为A_,B_PR21R1R2QSQABE0E0/3E0/3310三个平行的“无限大”均匀带电平面，其电荷面密度都是，如图所示，则A、B、C、D三个区域的电场强度分别为EA_，EB_，EC_，ED_设方向向右为正11一半径为R的带有一缺口的细圆环，缺口长度为DDR1的两个同心导体薄球壳，分别带有电荷Q1和Q2，今将内球壳用细导线与远处半径为R的导体球相联，如图所示,导体球原来不带电，试求相联后导体球所带电荷QOR2R1R1215假想从无限远处陆续移来微量电荷使一半径为R的导体球带电1当球上已带有电荷Q时，再将一个电荷元DQ从无限远处移到球上的过程中，外力作多少功2使球上电荷从零开始增加到Q的过程中，外力共作多少功16一电容器由两个很长的同轴薄圆筒组成，内、外圆筒半径分别为R12CM，R25CM，其间充满相对介电常量为R的各向同性、均匀电介质电容器接在电压U32V的电源上，如图所示，试求距离轴线R35CM处的A点的电场强度和A点与外筒间的电势差AR1R2RRU13作业题四（电流的磁场）班级_姓名_学号_一、选择题1如图，边长为A的正方形的四个角上固定有四个电荷均为Q的点电荷此正方形以角速度绕AC轴旋转时，在中心O点产生的磁感强度大小为B1；此正方形同样以角速度绕过O点垂直于正方形平面的轴旋转时，在O点产生的磁感强度的大小为B2，则B1与B2间的关系为AB1B2BB12B2CB121B2DB1B2/42电流I由长直导线1沿平行BC边方向经A点流入由电阻均匀的导线构成的正三角形线框，再由B点沿垂直AC边方向流出，经长直导线2返回电源如图若载流直导线1、2和三角形框中的电流在框中心O点产生的磁感强度分别用1B、2B和3B表示，则O点的磁感强度大小AB0，因为B1B2B30BB0，因为虽然B10、B20，但021BB，B30CB0，因为虽然B20、B30，但B10DB0，因为虽然021BB，但B303通有电流I的无限长直导线有如图三种形状，则P，Q，O各点磁感强度的大小BP，BQ，BO间的关系为ABPBQBOBBQBPBOCBQBOBPDBOBQBP4边长为L的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流I其中AB、CD与正方形共面，在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感强度的大小分别为A01B，02BB01B，LIB0222CLIB0122，02BACQQQQO3ABCIO12AIIIAAAA2AIPQOIAIB1IB12ABCDI14DLIB0122,LIB02225如图，在一圆形电流I所在的平面内，选取一个同心圆形闭合回路L，则由安培环路定理可知A0DLLB，且环路上任意一点B0B0DLLB，且环路上任意一点B0C0DLLB，且环路上任意一点B0D0DLLB，且环路上任意一点B常量6如图，流出纸面的电流为2I，流进纸面的电流为I，则下述各式中哪一个是正确的AILHL2D1BILHL2DCILHL3DDILHL4D7图中，六根无限长导线互相绝缘，通过电流均为I，区域、均为相等的正方形，哪一个区域指向纸内的磁通量最大A区域B区域C区域D区域E最大不止一个8如图两个半径为R的相同的金属环在A、B两点接触AB连线为环直径，并相互垂直放置电流I沿AB连线方向由A端流入，B端流出，则环中心O点的磁感强度的大小为A0BRI40CRI420DRI0ERI820LOIL2L1L3L42IIIIBA15二、填空题9如图，在无限长直载流导线的右侧有面积为S1和S2的两个矩形回路两个回路与长直载流导线在同一平面，且矩形回路的一边与长直载流导线平行则通过面积为S1的矩形回路的磁通量与通过面积为S2的矩形回路的磁通量之比为_10如图，平行的无限长直载流导线A和B，电流强度均为I，垂直纸面向外，两根载流导线之间相距为A，则1AB中点P点的磁感强度PB_2磁感强度B沿图中环路L的线积分LLBD_11图中所示的一无限长直圆筒，沿圆周方向上的面电流密度单位垂直长度上流过的电流为I，则圆筒内部的磁感强度的大小为B_，方向_12将半径为R的无限长导体薄壁管厚度忽略沿轴向割去一宽度为HHR2的两个同心半圆弧和两个直导线段组成如图已知两个直导线段在两半圆弧中心O处的磁感强度为零，且闭合载流回路在O处产生的总的磁感强度B与半径为R2的半圆弧在O点产生的磁感强度B2的关系为B2B2/3，求R1与R2的关系16如图所示，一半径为R的均匀带电无限长直圆筒，面电荷密度为该筒以角速度绕其轴线匀速旋转试求圆筒内部的磁感强度1234RROIR1R2OIR17作业题五（电流在磁场中受力）班级_姓名_学号_一、选择题1按玻尔的氢原子理论，电子在以质子为中心、半径为R的圆形轨道上运动如果把这样一个原子放在均匀的外磁场中，使电子轨道平面与B垂直，如图所示，则在R不变的情况下，电子轨道运动的角速度将A增加B减小C不变D改变方向2如图，一个电荷为Q、质量为M的质点，以速度V沿X轴射入磁感强度为B的均匀磁场中，磁场方向垂直纸面向里，其范围从X0延伸到无限远，如果质点在X0和Y0处进入磁场，则它将以速度V从磁场中某一点出来，这点坐标是X0和AQBMYVBQBMYV2CQBMYV2DQBMYV3一铜条置于均匀磁场中，铜条中电子流的方向如图所示试问下述哪一种情况将会发生A在铜条上A、B两点产生一小电势差，且UAUBB在铜条上A、B两点产生一小电势差，且UAR，XR若大线圈通有电流I而小线圈沿X轴方向以速率V运动，试求XNR时N为正数小线圈回路中产生的感应电动势的大小16载有电流的I长直导线附近，放一导体半圆环MEN与长直导线共面，且端点MN的连线与长直导线垂直半圆环的半径为B，环心O与导线相距A设半圆环以速度V平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向以及MN两端的电压UMUNXRIRXVBMNEAIOV25作业题七（光的干涉）班级_姓名_学号_一、选择题1如图所示，波长为的平行单色光垂直入射在折射率为N2的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉若薄膜厚度为E，而且N1N2N3，则两束反射光在相遇点的相位差为A4N2E/B2N2E/C4N2E/D2N2E/2在相同的时间内，一束波长为的单色光在空气中和在玻璃中A传播的路程相等，走过的光程相等B传播的路程相等，走过的光程不相等C传播的路程不相等，走过的光程相等D传播的路程不相等，走过的光程不相等3用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则A干涉条纹的宽度将发生改变B产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹C干涉条纹的亮度将发生改变D不产生干涉条4在双缝干涉实验中，两条缝的宽度原来是相等的若其中一缝的宽度略变窄缝中心位置不变，则A干涉条纹的间距变宽B干涉条纹的间距变窄C干涉条纹的间距不变，但原极小处的强度不再为零D不再发生干涉现象5把双缝干涉实验装置放在折射率为N的水中，两缝间距离为D，双缝到屏的距离为DDD，所用单色光在真空中的波长为，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是AD/NDBND/DCD/NDDD/2ND6若把牛顿环装置都是用折射率为152的玻璃制成的由空气搬入折射率为133的水中，则干涉条纹A中心暗斑变成亮斑B变疏N1N2N3E26C变密D间距不变7用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分A凸起，且高度为/4B凸起，且高度为/2C凹陷，且深度为/2D凹陷，且深度为/48在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为N，厚度为D的透明薄片，放入后，这条光路的光程改变了A2N1DB2NDC2N1D/2DNDEN1二、填空题9如图所示，假设有两个同相的相干点光源S1和S2，发出波长为的光A是它们连线的中垂线上的一点若在S1与A之间插入厚度为E、折射率为N的薄玻璃片，则两光源发出的光在A点的相位差_若已知500NM，N15，A点恰为第四级明纹中心，则E_NM1NM109M10用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是1_2_11折射率分别为N1和N2的两块平板玻璃构成空气劈尖，用波长为的单色光垂直照射如果将该劈尖装置浸入折射率为N的透明液体中，且N2NN1，则劈尖厚度为E的地方两反射光的光程差的改变量是_12若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜M移动0620MM过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为_NM1NM109M平玻璃工件空气劈尖S1S2ANE27三、计算题13在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为02MM在距双缝1M远的屏上观察干涉条纹，若入射光是波长为400NM至760NM的白光，问屏上离零级明纹20MM处，哪些波长的光最大限度地加强1NM109M14在双缝干涉实验中，波长550NM的单色平行光垂直入射到缝间距A2104M的双缝上，屏到双缝的距离D2M求1中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；2用一厚度为E66105M、折射率为N158的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处1NM109M2815用波长为的单色光垂直照射由两块平玻璃板构成的空气劈形膜，已知劈尖角为如果劈尖角变为，从劈棱数起的第四条明条纹位移值X是多少16用波长500NM的单色光作牛顿环实验，测得第K个暗环半径RK4MM，第K10个暗环半径RK106MM，求平凸透镜的凸面的曲率半径R29作业题八（光的衍射）班级_姓名_学号_一、选择题1在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为A4的单缝上，对应于衍射角为30的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为A2个B4个C6个D8个2波长为的单色平行光垂直入射到一狭缝上，若第一级暗纹的位置对应的衍射角为/6，则缝宽的大小为ABC2D3在夫琅禾费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹A对应的衍射角变小B对应的衍射角变大C对应的衍射角也不变D光强也不变4一单色平行光束垂直照射在宽度为10MM的单缝上，在缝后放一焦距为20M的会聚透镜已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为20MM，则入射光波长约为1NM109MA100NMB400NMC500NMD600NM5在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，若将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹A间距变大B间距变小C不发生变化D间距不变，但明暗条纹的位置交替变化6一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数AB为下列哪种情况时A代表每条缝的宽度，K3、6、9等级次的主极大均不出现AAB2ABAB3ACAB4AAAB6A屏幕FL单缝307一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是A紫光B绿光C黄光D红光8在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在单缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现，那么此光栅每个透光缝宽度A和相邻两缝间不透光部分宽度B的关系为AA21BBABCA2BDA3B二、填空题9波长为600NM的单色平行光，垂直入射到缝宽为A060MM的单缝上，缝后有一焦距F60CM的透镜，在透镜焦平面上观察衍射图样则中央明纹的宽度为_，两个第三级暗纹之间的距离为_1NM109M10平行单色光垂直入射于单缝上，观察夫琅禾费衍射若屏上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缩小一半，P点处将是_级_纹11一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现5条明纹若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第_级和第_级谱线12某单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上，如果第一级谱线的衍射角为30，则入射光的波长应为_三、计算题13在某个单缝衍射实验中，光源发出的光含有两秏波长1和2，垂直入射于单缝上假如1的第一级衍射极小与2的第二级衍射极小相重合，试问1这两种波长之间有何关系2在这两种波长的光所形成的衍射图样中，是否还有其他极小相重合31141在单缝夫琅禾费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，1400NM，760NM1NM109M已知单缝宽度A10102CM，透镜焦距F50CM求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离2若用光栅常数D10103CM的光栅替换单缝，其他条件和上一问相同，求两种光第一级主极大之间的距离15波长600NM1NM109M的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30，且第三级是缺级1光栅常数AB等于多少2透光缝可能的最小宽度A等于多少3在选定了上述AB和A之后，求在衍射角2121范围内可能观察到的全部主极大的级次3216一束平行光垂直入射到某个光栅上，该光束有两种波长的光，1440NM，2660NM1NM109M实验发现，两种波长的谱线不计中央明纹第二次重合于衍射角60的方向上求此光栅的光栅常数D33作业题九光的偏振班级_姓名_学号_一、选择题1一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为A1/2B1/3C1/4D1/52一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后，出射光的光强为II0/8已知P1和P2的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为零，P2最少要转过的角度是A30B45C60D903两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线通过当其中一偏振片慢慢转动180时透射光强度发生的变化为A光强单调增加B光强先增加，后又减小至零C光强先增加，后减小，再增加D光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零4光强为I0的自然光依次通过两个偏振片P1和P2若P1和P2的偏振化方向的夹角30，则透射偏振光的强度I是AI0/4B3I0/4C3I0/2DI0/8E3I0/85三个偏振片P1，P2与P3堆叠在一起，P1与P3的偏振化方向相互垂直，P2与P1的偏振化方向间的夹角为30强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依次透过偏振片P1、P2与P3，则通过三个偏振片后的光强为AI0/4B3I0/8C3I0/32DI0/166一束自然光自空气射向一块平板玻璃如图，设入射角等于布儒斯特角I0，则在界面2的反射光A是自然光B是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面C是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面D是部分偏振光I012347某种透明媒质对于空气的临界角指全反射等于45，光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是A353B409C45D547E5738自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上，反射光是A在入射面内振动的完全线偏振光B平行于入射面的振动占优势的部分偏振光C垂直于入射面振动的完全线偏振光D垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光二、填空题9要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90，至少需要让这束光通过_块理想偏振片在此情况下，透射光强最大是原来光强的_倍10一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的偏振化方向成45角已知通过此两偏振片后的光强为I，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为_11一束自然光从空气投射到玻璃表面上空气折射率为1，当折射角为300时，反射光是完全偏振光，则此玻璃板的折射率等于_一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃片上，就偏振状态来说则反射光为_，反射光E矢量的振动方向_，透射光为_12一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃片上，就偏振状态来说则反射光为_，反射光E矢量的振动方向_，透射光为_三、计算题13有三个偏振片叠在一起已知第一个偏振片与第三个偏振片的偏振化方向相互垂直一束光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，已知通过三个偏振片后的光强为I0/16求第二个偏振片与第一个偏振片的偏振化方向之间的夹角3514将两个偏振片叠放在一起，此两偏振片的偏振化方向之间的夹角为O60，一束光强为I0的线偏振光垂直入射到偏振片上，该光束的光矢量振动方向与二偏振片的偏振化方向皆成30角1求透过每个偏振片后的光束强度；2若将原入射光束换为强度相同的自然光，求透过每个偏振片后的光束强度15一束自然光自空气入射到水面上，若水相对空气的折射率为133，求布儒斯特角3616一束自然光以起偏角I04809自某透明液体入射到玻璃表面上，若玻璃的折射率为156，求1该液体的折射率2折射角37作业题十量子物理班级_姓名_学号_一、选择题1用频率为1的单色光照射某种金属时，测得饱和电流为I1，以频率为2的单色光照射该金属时，测得饱和电流为I2，若I1I2，则A12B10时向外,AR方向沿径向，A0时向外，AR3区域H0，B051作业题六一、18DABABDDA二、9VBLSIN；A10225RBO点11DDABLN2012减小三、13解大小DDTSDB/DTSDB/DTTBOARD/DSIN212122368MV方向沿ADCB绕向14解1设线圈转至任意位置时圆线圈的法向与磁场之间的夹角为，则通过该圆线圈平面的磁通量为COS2RB,NTT2NTRB2COS2在任意时刻线圈中的感应电动势为NTNRNBTN2SIN2DD2NTNBNR2SIN222TINTRNNBRRIM2SIN2SIN22当线圈转过时，TT/4，则9870/22RNBNRIIMA2由圆线圈中电流IM在圆心处激发的磁场为2/0RNIBM620104T方向在图面内向下，故此时圆心处的实际磁感强度的大小50002/1220BBBT方向与磁场B的方向基本相同15解由题意，大线圈中的电流在小线圈回路处产生的磁场可视为均匀的2/322202/32220224XRIRXRIRB故穿过小回路的磁通量为RBCBDAO5222/322202RXRIRSB32202XRIR由于小线圈的运动，小线圈中的感应电动势为TXXIRRTIDD23DD4220V422023XIRR当XNR时，小线圈回路中的感应电动势为2/32420RNIRIV16解动生电动势MNVLBMEND为计算简单，可引入一条辅助线MN，构成闭合回路MENM,闭合回路总电动势0NMMEN总MNNMMEN2分XXILBBABAMND2D0VVMNBABAILN20V负号表示MN的方向与X轴相反BABAIMENLN20V方向NMBABAIUUMNNMLN20VVEIABMNOBX53作业题七一、18ACDCACCA二、92N1E/；4103101使两缝间距变小2使屏与双缝之间的距离变大112N1E/2或者2N1E/2125391三、13解已知D02MM，D1M，L20MM依公式KLDDSDDLK4103MM4000NM故当K101400NMK924444NMK83500NMK745714NMK656667NM这五种波长的光在所给观察点最大限度地加强14解1X20D/A011M2覆盖云玻璃后，零级明纹应满足N1ER1R2设不盖玻璃片时，此点为第K级明纹，则应有R2R1K所以N1EKKN1E/6967零级明纹移到原第7级明纹处15解第四条明条纹满足以下两式42124X，即4/74X242124X，即4/74X第4级明条纹的位移值为X4/744XX54也可以直接用条纹间距的公式算，考虑到第四明纹离棱边的距离等于35个明纹间距16解根据暗环半径公式有RKRKRKRK1010由以上两式可得10/2210KKRRR4M55作业题八答案一、18BCBCCBDB二、91236104第一暗11一；三126250或625NM三、13解1由单缝衍射暗纹公式得111SINA222SINA由题意可知21,21SINSIN代入上式可得2122211112SINKKAK11,2,AK/2SIN211222SINKAK21,2,AK/SIN222若K22K1，则12，即1的任一K1级极小都有2的2K1级极小与之重合14解1由单缝衍射明纹公式可知111231221SINKA取K1222231221SINKAFX/TG11,FX/TG22由于11TGSIN,22TGSIN所以AFX/2311AFX/2322则两个第一级明纹之间距为AFXXX/2312027CM2由光栅衍射主极大的公式1111SINKD2221SINKD且有FX/TGSIN所以DFXXX/1218CM56