中国石油大学华东大学物理下9期末试题省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、 99-02 99-02级大学物理级大学物理(下下)期末测验试卷及参考答案期末测验试卷及参考答案99级级00级级01级级02级级03级级03级大面级大面04级提前考级提前考第1页99级大学物理(下)期末试卷级大学物理(下)期末试卷一、选择题一、选择题 (3030分)分)1、在静电场中,以下说法正确是:、在静电场中,以下说法正确是:A)带正电荷导体,其电势一定是正值。带正电荷导体,其电势一定是正值。B)等势面上各点场强一定相等。等势面上各点场强一定相等。C)场强为零处,电势也一定为零。场强为零处,电势也一定为零。D)场强相等处,电势梯度矢量一定相等。场强相等处,电势梯度矢量一定相等。2、电子质量
2、为、电子质量为me,电量为电量为-e,绕静止氢原子核(即质子)绕静止氢原子核(即质子)作半径为作半径为r 匀速率圆周运动,则电子速率为:匀速率圆周运动,则电子速率为:第2页3、A、B为导体大平板,面积均为为导体大平板,面积均为S,平行放置,平行放置,A板带电荷板带电荷+Q1,B板带电荷板带电荷+Q2,假如使假如使B板接地,则板接地,则AB间电场强度间电场强度大小大小E为;为;4、若空间存在两根无限长直载流导线,空间磁场分布就不、若空间存在两根无限长直载流导线,空间磁场分布就不含有简单对称性,则该磁场分布:含有简单对称性,则该磁场分布:A)不能用安培环路定理计算。不能用安培环路定理计算。B)能够
3、直接用安培环路定理求出。能够直接用安培环路定理求出。C)只能用毕奥只能用毕奥萨伐尔定律求出。萨伐尔定律求出。D)能够用安培环路定理和磁感应强度叠加原理求出。能够用安培环路定理和磁感应强度叠加原理求出。第3页5、在一个磁性很强长条形磁铁附近放一条能够自由弯曲、在一个磁性很强长条形磁铁附近放一条能够自由弯曲软导线,当电流从上向下流经软导线时。软导线将:软导线,当电流从上向下流经软导线时。软导线将:A)不动。不动。B)被磁铁推至尽可能远。被磁铁推至尽可能远。C)被磁铁吸引靠近它,但导线平行磁棒。被磁铁吸引靠近它,但导线平行磁棒。D)缠绕在磁铁上,从上向下看,电流是顺时针方向流动。缠绕在磁铁上,从上向
4、下看,电流是顺时针方向流动。E)缠绕在磁铁上,从上向下看,电流是逆时针方向流动缠绕在磁铁上,从上向下看,电流是逆时针方向流动6、自感为、自感为0.25H线圈中,当电流在(线圈中,当电流在(1/16)S内由内由2A均匀减小均匀减小到零时,线圈中自感电动势大小为:到零时,线圈中自感电动势大小为:7、在康普顿效应试验中,若散射光波长是入射光波长、在康普顿效应试验中,若散射光波长是入射光波长1.2倍,倍,则散射光光子能量则散射光光子能量与反冲电子动能与反冲电子动能Ek之比之比/Ek为为A)2B)3C)4D)5第4页8 8、不确定关系式、不确定关系式 表示在表示在X方向上:方向上:A)粒子位置不能确定。
5、粒子位置不能确定。B)粒子动量不能确定。粒子动量不能确定。C)粒子位置和动量都不能确定。粒子位置和动量都不能确定。D)粒子位置和动量不能同时确定。粒子位置和动量不能同时确定。9、氢原子中处于、氢原子中处于3d量子态电子,描述其量子态四个量子量子态电子,描述其量子态四个量子数(数(n,l,ml,,ms)可能取值为:可能取值为:1010、氩(、氩(Z=18Z=18)原子基态电子组态是:原子基态电子组态是:第5页二、填空题(二、填空题(30分)分)A、(、(1)B、(、(2)C、(、(1),(),(3)D、(、(3)E、(、(4)空带空带禁带禁带(1)空带空带禁带禁带(2)禁带禁带导带导带(3)空带
6、空带禁带禁带导带导带(4)1111、附图是导体、半导体、绝缘体在热力学温度、附图是导体、半导体、绝缘体在热力学温度T=0K时能带时能带 结构图。其中属于绝缘体能带结构是:结构图。其中属于绝缘体能带结构是:1、在静电场中,场强沿任意闭合路径线积分等于零,即、在静电场中,场强沿任意闭合路径线积分等于零,即,这表明静电场中电力线,这表明静电场中电力线不闭合。不闭合。第6页2、两点电荷在真空中相距为、两点电荷在真空中相距为r1时相互作用力等于它们在某一时相互作用力等于它们在某一“无限大无限大”各向同性均匀电介质中相距为各向同性均匀电介质中相距为r2 时相互作用力,时相互作用力,则该电介质相对电容率则该
7、电介质相对电容率r =。3、一空气平行板电容器,两极板间距、一空气平行板电容器,两极板间距d,充电后板间电压为充电后板间电压为U。然后将电源断开,在两板间平行地插入一厚度为然后将电源断开,在两板间平行地插入一厚度为d/3 金属金属板,则板间电压变成板,则板间电压变成U=4、在相对电容率、在相对电容率r=4 各向同性均匀电介质中,与电能密度各向同性均匀电介质中,与电能密度we=2106J/cm3对应电场强度大小对应电场强度大小E=5、均匀磁场磁感应强度、均匀磁场磁感应强度垂直与半径为垂直与半径为r 圆面,今以该圆面,今以该圆周为边线。作二分之一球面圆周为边线。作二分之一球面S,则经过则经过S面磁
8、通量大小为面磁通量大小为第7页6、长直电缆由一个圆柱导体和一共轴圆筒状导体组成,两导、长直电缆由一个圆柱导体和一共轴圆筒状导体组成,两导体中有等值反向均匀电流体中有等值反向均匀电流I经过。其间充满磁导率为经过。其间充满磁导率为均匀磁介质。介质中离中心轴距离为均匀磁介质。介质中离中心轴距离为r 某点处磁场强度某点处磁场强度大小大小H=,磁感应强度大小磁感应强度大小B=。7、反应电磁场基本性质和规律积分形式麦克斯韦方程组为、反应电磁场基本性质和规律积分形式麦克斯韦方程组为试判断以下结论是包含或试判断以下结论是包含或等效于哪一个麦克斯韦方等效于哪一个麦克斯韦方程式。将你确定方程式用程式。将你确定方程
9、式用代号填在对应结论后处:代号填在对应结论后处:1)改变磁场一定伴随有电场:)改变磁场一定伴随有电场:2)磁感应线是无头无尾:)磁感应线是无头无尾:3)电荷总伴随电场:)电荷总伴随电场:第8页8 8、依据玻尔氢原子理论,若大量氢原子处于主量子数、依据玻尔氢原子理论,若大量氢原子处于主量子数n=5 激发态,则跃迁辐射谱线能够有激发态,则跃迁辐射谱线能够有 条,其中属于巴耳条,其中属于巴耳 末系谱线有末系谱线有 条。条。9 9、按照原子量子理论,原子能够经过、按照原子量子理论,原子能够经过 和和 两种辐射方式发光,而激光是由两种辐射方式发光,而激光是由 方式产生。方式产生。自发辐射自发辐射受激辐射
10、受激辐射受激辐射受激辐射第9页三、计算题(三、计算题(15 15 分)分)1 1、半径为、半径为R 长直螺线管单位长度上密绕有长直螺线管单位长度上密绕有n 匝线圈,在管匝线圈,在管 外有一包围着螺线管、面积为外有一包围着螺线管、面积为S圆线圈,其平面垂直于螺圆线圈,其平面垂直于螺 线管轴线。螺线管中电流线管轴线。螺线管中电流i 随时间作周期为随时间作周期为T 改变改变.求求:圆线圈中感生电动势圆线圈中感生电动势i 。画出画出i-t 曲线,注明时间坐标。曲线,注明时间坐标。解:螺线管内磁感应强度为:解:螺线管内磁感应强度为:圆线圈磁通量为:圆线圈磁通量为:感生电动势:感生电动势:由图知:由图知:
11、第10页第11页2、当电子德布罗意波长与可见光波长、当电子德布罗意波长与可见光波长(=5500)相同时相同时,求它动能是多少电子伏特?求它动能是多少电子伏特?(电子质量电子质量me=9.1110-31kg,普朗克常量普朗克常量h=6.6310-34J.s1eV=1.610-19J)第12页四、证实题(四、证实题(1010分)分)有一带电球壳,内、外半径分别为有一带电球壳,内、外半径分别为a和和b,电荷体密度电荷体密度=A/r,在球心处有一点电荷在球心处有一点电荷Q,证实当证实当A=Q/(2 a2)时,球壳区域时,球壳区域内场强大小内场强大小E与与r 无关。无关。证:在球壳区域内任一高斯球面,半
12、径为证:在球壳区域内任一高斯球面,半径为r。由高斯定理:由高斯定理:与与r无关。无关。第13页五、叙述题(五、叙述题(5 5分)分)试叙述电磁波物质性。试叙述电磁波物质性。六、设计题(六、设计题(1010分)分)要确定磁场中某点处磁感应强度要确定磁场中某点处磁感应强度,普通是首先用小磁,普通是首先用小磁针确定出磁场方向,然后在已知运动电荷针确定出磁场方向,然后在已知运动电荷或者电流元或者电流元、或者小载流线圈磁矩、或者小载流线圈磁矩前提下,把它们分别放在前提下,把它们分别放在磁场中,经过试验确定磁场中,经过试验确定大小。试分别写出三种试验方法大小。试分别写出三种试验方法原理(写出每种方法对应数
13、学公式)、计算磁感应强度原理(写出每种方法对应数学公式)、计算磁感应强度公公式,并画出示意图。式,并画出示意图。1)运动电荷:)运动电荷:2)电流元:)电流元:3)小线圈:)小线圈:返回返回第14页00级大学物理(下)期末试卷级大学物理(下)期末试卷1 1、如图,流出纸面电流为、如图,流出纸面电流为2 2I I,流进纸面电流为流进纸面电流为I I,则下述各则下述各 式中哪一个是正确?式中哪一个是正确?一、选择题一、选择题(30分)分)2、一电子以速度一电子以速度垂直地进入磁感应强度为垂直地进入磁感应强度为均匀磁场均匀磁场中,中,此电子在磁场中运动轨道所围面积磁通量将此电子在磁场中运动轨道所围面
14、积磁通量将A)正比于正比于B,反比于反比于v2.B)反比于反比于B,正比于正比于v2.C)正比于正比于B,反比于反比于v.D)反比于反比于B,正比于正比于v.第15页3、两根载流直导线相互正交放置,、两根载流直导线相互正交放置,I1 沿沿Y轴正方向流动,轴正方向流动,I2 沿沿Z轴负方向流动。若载流轴负方向流动。若载流I1 导线不能动,载流导线不能动,载流I2 导导线能够自线能够自由运动,则载流由运动,则载流I2导线开始运动趋势是:导线开始运动趋势是:A)沿沿X方向平动。方向平动。B)以以X为轴转动。为轴转动。C)以以Y为轴转动。为轴转动。D)无法判断。无法判断。4 4、在一自感线圈中经过电流
15、、在一自感线圈中经过电流I I 随时间随时间 t t 改变规律如图改变规律如图 a a 所表示所表示,若以若以I I 正方向作为正方向作为正方向正方向,则代表线圈内自感则代表线圈内自感 电动势电动势随时间改变规律曲线为下列图中哪一个随时间改变规律曲线为下列图中哪一个?(a)第16页5 5、如图、如图,平行板电容器平行板电容器(忽略边缘效应忽略边缘效应)充电时充电时,沿环路沿环路L L1 1,L,L2 2磁磁 场强度环流中场强度环流中,必有必有:第17页6 6、某金属产生光电效应红限波长为、某金属产生光电效应红限波长为0,今以波长为今以波长为(R,如图所表示如图所表示,已知磁已知磁 感应强度随时
16、间改变率为感应强度随时间改变率为dB/dt,求长直导线中感应电动求长直导线中感应电动 势势,并讨论其方向。并讨论其方向。由法拉第电磁感应定律:由法拉第电磁感应定律:第26页四、设计题四、设计题(5 5分)分)在地表下面不深处埋有用铸铁壳制成地雷,其形状成球形,在地表下面不深处埋有用铸铁壳制成地雷,其形状成球形,半径约半径约20厘米。请用电磁学原理设计一件探测地雷位置仪厘米。请用电磁学原理设计一件探测地雷位置仪器。(说明设计方案和原理)器。(说明设计方案和原理)装置:做一个半径稍大于地雷半径多匝线圈,在导装置:做一个半径稍大于地雷半径多匝线圈,在导线中串联一个交变电源和交流电表。线中串联一个交变
17、电源和交流电表。原理:在地表附近移动线圈,因为地雷铸铁壳是铁磁质,原理:在地表附近移动线圈,因为地雷铸铁壳是铁磁质,其磁导率比土地磁导率大得多。当线圈下面无地其磁导率比土地磁导率大得多。当线圈下面无地雷时,设线圈中电流为雷时,设线圈中电流为I,当线圈下面有地雷时,当线圈下面有地雷时,线圈自感系数增大,自感电动势增大,电流减小。线圈自感系数增大,自感电动势增大,电流减小。由此可判断地表下面有地雷。由此可判断地表下面有地雷。返回返回第27页级大学物理级大学物理(下下)期终试卷期终试卷B一、选择题(共一、选择题(共30分,每小题分,每小题3分)分)1、半径为、半径为R“无限长无限长”均匀带电圆柱静电
18、场中各点电场强度大均匀带电圆柱静电场中各点电场强度大小小E与轴线距离与轴线距离r关系曲线为:关系曲线为:(A)(B)(C)(D)第28页C2、如图所表示,一封闭导体球壳、如图所表示,一封闭导体球壳A内有两个导体内有两个导体B和和C。A、C所带净电量为零,所带净电量为零,B点正电,则点正电,则A、B、C三导体电势三导体电势UA、UB、UC大小关系是:大小关系是:(A)(B)(C)(D)3、如图,一个电量为、如图,一个电量为+q、质量为、质量为m质点,以速度质点,以速度V沿沿X轴射入轴射入磁感强度为磁感强度为B均匀磁场中,磁场方向垂直纸面向里,其范围从均匀磁场中,磁场方向垂直纸面向里,其范围从X=
19、0延伸到无限远处,假如质点在延伸到无限远处,假如质点在X=0和和Y=0处进入磁场,则它处进入磁场,则它将以速度将以速度-V从磁场中某一点出来,这点坐标是从磁场中某一点出来,这点坐标是X=0和和B第29页A4、顺磁物质磁导率:、顺磁物质磁导率:(A)比真空磁导率略小。比真空磁导率略小。(B)比真空磁导率略大。比真空磁导率略大。(C)远小于真空磁导率。远小于真空磁导率。(D)远大于真空磁导率。远大于真空磁导率。B5、如图,导体棒、如图,导体棒AB在均匀磁场中绕经过在均匀磁场中绕经过C点垂直于棒长且沿点垂直于棒长且沿磁场方向轴磁场方向轴OO转动,转动,BC长度为棒长长度为棒长1/3,则:,则:(A)
20、A点比点比B点电势高。点电势高。(B)A点与点与B点电势相等。点电势相等。(C)A点比点比B点电势低。点电势低。(D)有稳定电流从有稳定电流从A点流向点流向B点。点。第30页C6.如图如图,平行板电容器平行板电容器(忽略边缘效应忽略边缘效应)充电时充电时,沿环路沿环路L1,L2磁场强磁场强度环流中度环流中,必有必有:7、某金属产生光电效应红线波长为、某金属产生光电效应红线波长为0,今以波长为,今以波长为(0),今在球面上挖去一很小面积,今在球面上挖去一很小面积dS(连同其上电荷),(连同其上电荷),设其余部分电荷仍均匀分布,则挖去以后球心处电场强度为设其余部分电荷仍均匀分布,则挖去以后球心处电
21、场强度为球心处电势为(设无限远处电势为零)球心处电势为(设无限远处电势为零)。第34页HRroBRroR+d4、(、(5分)二分之一径为分)二分之一径为R圆柱形导体,筒壁很薄,可视为无圆柱形导体,筒壁很薄,可视为无限长,通以电流限长,通以电流I,筒外有一层厚为,筒外有一层厚为d,磁导率为,磁导率为均匀顺磁性均匀顺磁性介质,介质外为真空,画出此磁场介质,介质外为真空,画出此磁场H-r图及图及B-r图图第35页1.5mH22.6J/m3(2),(3),(4),(5)8、(、(3分)在以下给出条件中,哪些是产生激光条件,将其标分)在以下给出条件中,哪些是产生激光条件,将其标号列下:号列下:.(1)自
22、发辐射)自发辐射(2)受激辐射)受激辐射(3)粒子数反转)粒子数反转(4)三能级系统)三能级系统(5)谐振腔)谐振腔7、依据量子力学理论、依据量子力学理论,氢原子中电子动量矩在外磁场方向氢原子中电子动量矩在外磁场方向上投影为上投影为,当角量子数当角量子数l=2时时,Lz可能值为可能值为.6、一个中空长直螺线管上每厘米饶有、一个中空长直螺线管上每厘米饶有20匝导线,当通以电流匝导线,当通以电流I=3A时,管中磁场能量密度时,管中磁场能量密度w=.5、有两个线圈,自感系数分别为、有两个线圈,自感系数分别为L1和和L2。已知。已知L1=3mH,L2=5mH,串联成一个线圈后测得自感系数,串联成一个线
23、圈后测得自感系数L=11mH,则两线圈,则两线圈互感系数互感系数M=.第36页xpao2ldxx2分分4分分4分分三、计算题三、计算题:(共共40分)分)1、电量、电量q均匀分布在长为均匀分布在长为2l细棒上,求杆中垂线上与杆中心距细棒上,求杆中垂线上与杆中心距离为离为aP点电势(设无穷远电势为零)点电势(设无穷远电势为零)第37页2、一真空二极管,其主要构件是一个半径、一真空二极管,其主要构件是一个半径R1=510-4m圆柱形阴极圆柱形阴极A和一个套在阴极外半径和一个套在阴极外半径R2=4.510-3m同轴圆筒形阳极同轴圆筒形阳极B,如图所表如图所表示,阳极电势比阴极高示,阳极电势比阴极高3
24、00V,忽略边缘效应求电子刚从阴极射出,忽略边缘效应求电子刚从阴极射出时所受电场力。(电子电量时所受电场力。(电子电量e=1.610-19C)第38页解:解:与阴极同轴作半径为与阴极同轴作半径为r(R1rR2)单位长度圆柱形高斯)单位长度圆柱形高斯面。设阴极上电荷线密度为面。设阴极上电荷线密度为,由高斯定理得:,由高斯定理得:方向沿半径指向阴极。方向沿半径指向阴极。2分分2分分2分分2分分2分分第39页3、半径为、半径为R半圆线圈半圆线圈ACD 通有电流通有电流I1 ,置于电置于电流为流为I2无限长直线电流磁场中,直线电流无限长直线电流磁场中,直线电流I1恰过半圆直径,两导线相互绝缘。求半圆线
25、圈受恰过半圆直径,两导线相互绝缘。求半圆线圈受到长直线电流到长直线电流I1磁力。磁力。解:取坐标如图。长直线电流在半圆线解:取坐标如图。长直线电流在半圆线圈处产生磁感应强度大小为:圈处产生磁感应强度大小为:方向:方向:半圆线圈上半圆线圈上dl 线电流所受磁力大小:线电流所受磁力大小:方向如图。方向如图。由对称性知:由对称性知:第40页半圆线圈所受半圆线圈所受I1磁力大小为:磁力大小为:方向沿方向沿x轴正向。轴正向。第41页4、如图,两条平行导线和一个矩形导线框共面,且导线、如图,两条平行导线和一个矩形导线框共面,且导线框一个边与长导线平行,到两长导线距离分别为框一个边与长导线平行,到两长导线距
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