大学物理09(下)试卷答案.pdf

A 卷第1页共4页长江大学试卷学院班级姓名序号.密封.线.2002002002008 8 8 82009200920092009 学年第二学期学年第二学期学年第二学期学年第二学期 大学物理大学物理大学物理大学物理 A A A A(下下下下)考试试卷考试试卷考试试卷考试试卷(A A A A 卷卷卷卷)注意：1、本试卷共 4 页,答题纸 2 页；2、考试时间:120 分钟；3、姓名、序号必须写在指定地方；4、考试为闭卷考试；5、可用计算器,但不准借用；6、考试日期:2009.6.307、答题答在答题纸上有效,答在试卷上无效.一一一一.选择选择选择选择题(每小题 3 分，共 30 分)1.如图 1 所示，在真空中半径分别为R R R R和 2 2 2 2R R R R的两个同心球面，其上分别均匀地带有电量+2+2+2+2q q q q和 2 2 2 2q q q q，今将一电量为+Q Q Q Q的带电粒子从内球面处由静止释放，则该粒子到达外球面时的动能为：(A)RQq02.(B)RQq04.(C)RQq08.(D)RQq083.2.有一半径为 2 2 2 2R R R R的单匝圆线圈，通以电流I I I I，若将该导线弯成匝数N N N N=3 3 3 3 的平面圆线圈，导线长度不变，并通以同样的电流，则线圈中心的磁感强度和线圈的磁矩分别是原来的(A)9 倍和 1/3(B)9 倍和 1/9(C)3 倍和 1/9(D)3 倍和 1/33.有两个长直密绕螺线管，长度及线圈匝数均相同，半径分别为r1和r2管内充满均匀介质，其磁导率分别为1和2设r r r r1 1 1 1r r r r2 2 2 2=1=1=1=12 2 2 2，1 1 1 1 2 2 2 2=4 4 4 41 1 1 1，当将两只螺线管串联在电路中通电稳定后，其自感系数之比L L L L1 1 1 1L L L L2 2 2 2与磁能之比WWWWm m m m1 1 1 1WWWWm m m m2 2 2 2分别为：(A)L1L2=11，Wm1Wm2=11(B)L1L2=12，Wm1Wm2=11(C)L1L2=12，Wm1Wm2=12(D)L1L2=21，Wm1Wm2=214.波长 =1 1 1 1000000000000 的光沿x轴正向传播，若光的波长的不确定量 =10=10=10=10-3 3 3 3，则利用不确定关系式hxpx可得光子的x坐标的不确定量至少为(A)1 cm(B)10 cm(C)100 cm(D)1000 cm5.关于高斯定理，以下说法正确的是：(A)高斯定理一定可以用于计算电荷分布具有对称性的电场的电场强度;Q2q+2qR2RRR图 1A 卷第2页共4页(B)高斯定理用于计算电荷分布非对称性的电场是不合适的;(C)高斯定理一定不可以用于计算非对称性电荷分布的电场的电场强度(D)高斯定理是普遍适用的,但用它计算电场强度时要求电荷分布具有某种对称性。6.若一平面载流线圈在磁场中既不受力，也不受力矩作用，这说明：(A)该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行.(B)该磁场一定不均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直.(C)该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向垂直.(D)该磁场一定均匀，且线圈的磁矩方向一定与磁场方向平行.7.尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中，通以相同变化率的磁通量，则环中：(A)感应电动势相同，感应电流相同.(B)感应电动势不同,感应电流不同.(C)感应电动势相同，感应电流不同.(D)感应电动势不同,感应电流相同.8.在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为 3 3 3 3s s s s，若相对甲以4 4 4 4c c c c/5/5/5/5(c表示真空中光速)的速率作匀速直线运动的乙测得时间间隔为：(A)2.4s.(B)4s.(C)3.6s.(D)5s.9.半径分别为 2 2 2 2R R R R和R R R R的两个金属球，相距很远.用一根长导线将两球连接,并使它们带电.在忽略导线影响的情况下，两球表面的电荷面密度之比 2 2 2 2R R R R/R R R R为:(A)1/2.(B)4.(C)1/4.(D)2.10.在冷却黑体过程中，其最大单色辐出度对应的波长由0.0.0.0.2 2 2 2 mmmm变到0.40.40.40.4 mmmm，则其辐射出射度变为原来的：(A)1/2 倍.(B)1/4 倍.(C)1/16 倍.(D)1/8 倍.二二二二.填空题填空题填空题填空题(每空 2 分，共 30 分).1.一空气平行板容器，两板相距为d d d d，与一电池连接时两板之间相互作用力的大小为F F F F，在与电池保持连接的情况下，将两板距离拉开到 3 3 3 3d d d d，则两板之间的相互作用力的大小是.2.如图 2，一根无限长直导线通有电流I，在P点处被弯成了一个半径为 2R的圆，且P点处无交叉和接触，则圆心O处的磁感强度大小为_，方向为_3.一自感线圈中，电流强度在 0.00.00.00.05 5 5 5 s s s s 内均匀地由 1 1 1 1A增加到 2 2 2 2A，此过程中线圈内自感电动势为 2 2 2 200000000 V V V V，则线圈的自感系数为L=_ O 2R P I 图 2A 卷第3页共4页长江大学试卷学院班级姓名序号.密封.线.4.若中子的德布罗意波长为 1 1 1 1 ，则它的动能为_(普朗克常量h h h h=6.63=6.63=6.63=6.6310101010-34343434J J J Js s s s，中子质量m m m m=1.67=1.67=1.67=1.6710101010-27272727kgkgkgkg)5如图 3 所示,真空中有两个点电荷,带电量分别为2 2 2 2Q Q Q Q和 Q Q Q Q,相距2R.若以负电荷所在处O点为中心,以R为半径作高斯球面S,则高斯面上a、b两 点 的 电 场 强 度 大 小 分 别为、_6.在匀强磁场中,有两个平面线圈，其面积A A A A1 1 1 1=4 4 4 4A A A A2 2 2 2，通有电流I I I I1 1 1 1=2 2 2 2I I I I2 2 2 2，它们所受的最大磁力矩之比MMMM1 1 1 1/MMMM2 2 2 2等于_7.一平行板空气电容器的两极板都是半径为R R R R的圆形导体片，在充电时，板间电场强度的变化率为 d d d dE E E E/d/d/d/dt t t t 若略去边缘效应，则两板间的位移电流为_8.边长为a a a a的正方形薄板静止于惯性系K的xOy平面内，且两边分别与x轴、y轴平行，今有惯性系K以 0.0.0.0.6 6 6 6c c c c（c为真空中光速）的速度相对于K系沿x轴作匀速直线运动，则从K系测得薄板的面积为_9.一空气平行板电容器，接电源充电后电容器中储存的能量为WWWW0 0 0 0，在保持电源接通的条件下，在两极间充满相对电容率为 r r r r的各向同性均匀电介质，则该电容器中储存的能量W为_10.有一由N N N N匝细导线绕成的平面正三角形线圈，边长为a a a a,通有电流I I I I，置于均匀外磁场B B B B中，当线圈平面的法向与外磁场方向夹角为 606060600 0 0 0时，该线圈所受的磁力矩Mm为_11.如图 4 所示，AOC为一折成形的金属导线（AO=OC=L），位于xOy平面上.磁感应强度为B B B B的匀强磁场垂直于xOy平面.当AOC以速度v v v v沿x轴正向运动时，导线上A、C两点间的电势差UAC=，当以速度v v v v沿y轴正向运动时.A、C两点中点电势高.12.把一个静止质量为m m m m0 0 0 0的粒子,由静止加速到v v v v=0.6=0.6=0.6=0.6c c c c(c为真空中的光速)需做功为三三三三.计算题计算题计算题计算题(每小题 10 分，共 40 分)1.如图 5 所示,两个同心的均匀带电球面,内球面半径为R1,带电量Q1,外球面半径为R2，带电量为Q2.设无穷远处为电势零点,求（1）空间各处电场强度的OQ1Q2R1R2PrSQ+2Qba2RRO图图 3 3 3 3yAxCOB B B B图图 4 4 4 4图 5A 卷第4页共4页分布；（2）在内球面内，距中心为r处的P点的电势。2.一根同轴线由截面半径为R1的长空心圆柱面和套在它外面的内半径为R2、外半径为R3的同轴导体圆筒组成 中间充满磁导率为的各向同性均匀非铁磁绝缘材料，如图 6。传导电流I沿空心圆柱面向上流去，由同轴导体圆筒向下流回，在同轴导体圆筒的截面上电流是均匀分布的求同轴线内外的磁感强度大小B的分布3.如图 7 所示，一段长度为l l l l的直导线MN，水平放置在载电流为I I I I的竖直长导线旁与竖直导线共面，并从静止由图示位置自由下落，求经过t t t t秒时导线两端的电势差 UMUN4.氢原子光谱的巴耳末线系中，有一光谱线的波长为 4 4 4 41 1 1 10 0 0 02 2 2 2 ，试求：(1)该谱线是氢原子由能级En跃迁到能级Ek产生的，n和k各为多少？(取整数)(2)以该波长的单色光照射一钠球，钠球能放出电子现将此钠球充电，试求钠球的电势达到多高时不再放出电子？(钠的逸出功为A A A A=2.462.462.462.46 eVeVeVeV，普朗克常量h h h h=6.63=6.63=6.63=6.6310101010-34343434J J J Js s s s，1 1 1 1 eVeVeVeV=1.60=1.60=1.60=1.6010101010-19191919J J J J，c c c c=3=3=3=3101010108 8mmmm/s)s)s)s)IIR1R2R3 M N a l I图 6图 7答案20082009 学年第二学期 大学物理 A(下)考试试卷(A 卷)答案一一一一.选择选择选择选择题(每小题 3 分，共 30 分)二二二二.填空填空填空填空题(每空 2 分，共 30 分)(1).F/9F/9F/9F/9(2).（0 0 0 0I/4RI/4RI/4RI/4R）（0 0 0 0I/4I/4I/4I/4R R R R），垂直向里垂直向里(3).10H10H10H10H(4).1.321.321.321.3210101010-2 2 2 20 0 0 0J J J J(5).7 7 7 7Q Q Q Q/(/(/(/(36363636 0 0 0 0R R R R2 2 2 2),),),),3 3 3 3Q Q Q Q/(/(/(/(4 4 4 4 0 0 0 0R R R R2 2 2 2)(6).8 8 8 8(7).2 2 2 20 0 0 0dEdEdEdER R R Rdt dt dt dt (8).0.8a0.8a0.8a0.8a2 2 2 2(9).r r r rWWWW0 0 0 0(10).3 3 3 3NaNaNaNa2 2 2 2IBIBIBIB/8 8 8 8(11).vBlvBlvBlvBlsinsinsinsin ，A A A A点点(12)mmmm0 0 0 0c c c c2 2 2 2/4/4/4/4三三三三.计算计算计算计算题(每小题 10 分，共 40 分)1 1 1 1 解：（1）依据高斯定律,有=S S S SE E E EdS2 2 2 20 0 0 04 4 4 4r EQr EQr EQr EQ=2 分rR1Q=0E1=0R1r R2Q=Q1+Q2E3=(Q1+Q2)/(40r2)3 分方向均沿径向向外。（2）由电势定义式：+=rRRRr211ddd21r r r rE E E Er r r rE E E Er r r rE E E E+2d3Rr r r rE E E E2 分=0+-Q1/(40R2)+Q1/(40R1)+(Q1+Q2)/(40R2)=Q1/(40R1)+Q2/(40R2)3 分题号12345678910答案BAABDDCDAC答案2 2 2 2 解：由安培环路定理=iIlHd2 分0rR1区域：H=0，B=0，2 分R1rR2区域：IrH=2，rIH=2，rIB=22 分R2rR3区域：H=0，B=02 分3 3 3 3 解：t秒时导线的速度为vgtvgtvgtvgt=2 分导线MN的动生电动势为i=MN（v v v v B B B B）dl l l l3 分=MNvBdl=0 0 0 02 2 2 2a la la la la a a aIgtIgtIgtIgtdrdrdrdrr r r r +=0 0 0 0lnlnlnln2 2 2 2IgtIgtIgtIgtalalalala a a a +4 分UMUN=0 0 0 0lnlnlnln2 2 2 2IgtIgtIgtIgtalalalala a a a +1 分4 4 4 4 解：(1)由于此谱线是巴耳末线系，其k=24.32/21=EEKeV(E1=13.6 eV)hEnEEKn+=21/1 1 1 16 6 6 6K K K KE E E En n n nEhEhEhEh =+(2)当铜球充电达到正电势U时，有221vmAeUh+=当hAeU+时，铜球不再放出电子，即eUh -A=Ahc0.57 eV故U0.57 V 时，铜球不再放出电子