普通物理學(下)期末試卷(含答案).pdf

普通物理學 下 普通物理學 下 期末期末試卷試卷 一 單項選擇題 1 如圖 長度為 l 的直導線 AB 在均勻磁場B 中以速度v 運動 則 AB 中的電動勢為 A Blv B Blvsin C Blvcos D 0 D 2 一個 50 匝的半徑 R 5 0cm 的通電線圈 處于 B 1 5T 的均勻外磁場中 線圈中電流 I 0 2A 當線圈的磁矩與外磁場方向間的夾角 從 0 轉(zhuǎn)到 時 外磁場對線圈所做的功為 A 0 14J B 0 24J C 1 4J D 7 8J B 3 一塊半導體樣品如圖放置 沿 X 正方向通有電 流 I 在 Z 正方向加有均勻磁場 實驗測得該樣品 薄片兩側(cè)的電勢差 UA UB 0 則 A 此樣品為 P 型半導體 B 此樣品為 N 型半導體 C 此樣品內(nèi)有感應(yīng)電流 D 載流子類型無法判斷 A 4 在圓柱形空間內(nèi)有一磁感應(yīng)強度為B 的均勻磁 場 如圖所示 B 的大小以速率 dB dt 變化 在磁場中有 A B 兩點 其間可放直導線AB 和彎曲的導線BA 則 A 電動勢只在直導線AB中產(chǎn)生 B 電動勢只在彎曲導線BA 中產(chǎn)生 C 直導線AB中的電動勢小于彎曲導線BA 中的電動勢 D 電動勢在直導線AB和彎曲導線BA 中都產(chǎn)生且兩者大小相等 C 5 一平板空氣電容器的兩極板都是半徑為 r 的圓導體 在充電時 板間電場強度的變化率 為 dt dE 若略去邊緣效應(yīng) 則兩板間的位移電流為 A dt dEr 0 2 4 B dt dE r 2 0 Z X Y A B O A B C dt dE D 2 dt dE r 2 0 B 6 圖示為質(zhì)點作簡諧振動的t v圖線 若用余弦函數(shù)表示簡諧振動方程 則其初位相為 A 6 B 3 C 2 D 2 3 A 7 兩波在同一弦上傳播 其方程為 0 802 0 2 cos0 6 1 txy 0 802 0 2 cos0 6 2 txy 單位 長度 厘米 時間 秒 則有 A 節(jié)點位置為 12 50 Kx K 0 1 2 B 節(jié)點位置為 Kx100 K 0 1 2 C 節(jié)點位置為 Kx50 K 0 1 2 D 節(jié)點位置為 12 100 Kx K 0 1 2 A 8 當波長為 的單色光垂直照射到平行的空氣中薄膜 n 1 的表面時 觀察到反射光加強 則此薄膜的最小厚度為 A n K 4 12 B n K 2 C n2 D n4 D 9 單縫衍射中 在 0 方向上看到 K 2 級暗紋 則狹縫相應(yīng)于 0 方向可以分成的半波帶個 數(shù)為 A 3 個 B 4 個 C 5 個 D 6 個 B 10 在牛頓環(huán)實驗中 若在平凸透鏡與平板玻璃 兩者折射率相等為 n1 之間充滿折射率為 n 的透明液體 n0 的長直螺線管長為 l 截面積為 S 密繞 N 匝線圈 則任 意時刻管內(nèi)的磁感應(yīng)強度大小為 5 自感電動勢的大小為 6 2 1 kt l N 0 2 分 2 Sk l N 2 0 3 分 3 本題 3 分 在一圓柱形空間內(nèi) 磁場B 的空間分布均勻且隨時間變化 0 dtdB 在磁場中同軸地放上一個半徑為 r 的導體圓環(huán) 則圓環(huán)上 的感生電動勢 2 分 方向 填順時針 方向或逆時針方向 1 分 3 1 dt dB r 2 2 逆時針方向 4 本題 5 分 一矩形線圈長為 a 寬為 b 它和 一長直導線在同一平面內(nèi) 當它們?nèi)鐖D A 放置時 線圈與長直導線間的互感為 如圖 B 放置時的互感為 假設(shè)直導線是 某一閉合回路的一部分 回路其余部分離線圈很 遠 其影響可略去不計 4 1 2ln 2 0 a 3 分 2 0 2 分 5 本題 5 分 一沿 X 正方向傳播的平面簡諧波 波速為 u 5cm s 周期 T 2s 振幅 A 2cm x 10cm 處有一點 a 在 t 3s 時 ya 0 0 a dt dy 當 t 5s 時 x 0 處的位移 y0 此刻 該點的速度大小為 v0 O I I R b b a 圖 A b 2 b 2 a 圖 B R r 題 9 圖 O 5 1 0 3 分 2 6 28cm s 2 分 6 本題 6 分 如圖 在長度為 4 cm 的兩塊玻 璃平板之間夾一細金屬絲 形成空氣劈尖 在波長為 6000 的單色光垂直照射下成干涉條 紋 如果觀察到相鄰兩明紋間隔為 0 1 mm 則 金屬絲直徑為 2 分 如將金屬通電 使之受 熱膨脹 則在上方 A 處可觀察到干涉條紋向 填左或 右 1 分 移動 條紋間距 填增大或減小 1 分 如果在 A 處觀察到干涉條紋 移動 6 條 則金屬絲直徑的膨脹量為 2 分 6 0 12mm 左 減小 0 0018mm 7 本題 4 分 空氣劈尖干涉實驗中 如圖 上方玻璃板的長度 為 L 劈尖末端厚度為 d d 9 1 21 EE 2 分 2 21 II 2 分 10 本題 5 分 洛埃鏡干涉裝置如圖 已知光源波長 7200 則反射鏡右邊緣到第一條亮紋的距離 為 若將光源 S 向下移動 則條紋 間距將 填增大 減小或不變 10 4 5 10 2mm 增大 11 本題 3 分 在雙縫干涉裝置中 用一很薄的云母片 n 1 58 覆蓋其中一條狹縫 這 時屏幕上的第五級明條紋恰好移到屏幕中央原零級明條紋的位置 如果入射光的波長為 550 nm 則云母片的厚度為 11 m1074 4 6 d 3 分 12 本題 3 分 在加熱黑體過程中 其單色輻出度的峰值波長是由 0 69 m 變化到 0 50 m 則總輻出度改變?yōu)樵瓉淼?倍 12 3 63 13 本題 3 分 已知氫原子的能級公式為 En 13 6 n2 eV 若氫原子處于第二激發(fā)態(tài) 則其 電離能為 eV 13 1 51 eV d L L A 題 6 圖 D 三 計算題 1 本題 15 分 如圖所示 金屬框架 abcd 與一 無限長直載流導線 AB 通以電流 I 在同一平面 內(nèi) 框架的總電阻為 R ab 邊可在框架上無磨擦 地左右平動 若 ab 以速度 v 勻速向左滑動 求外 力的大小和方向 1 解 導線 AB 中的電流 I 產(chǎn)生的磁場為 B r I 2 0 方向垂直紙面向里 3 分 ab 棒產(chǎn)生的動生電動勢為 1 210 ln 2l llIv i 方向由 a 到 b 即 b 的電勢高 4 分 感應(yīng)電流為 1 210 ln 2l ll R Iv R I i i 2 分 ab 棒受到的安培力為 2 1 21 2 2 2 0 ln 4 l ll R vI FA 方向水平向右 4 分 外力 2 1 21 2 2 2 0 ln 4 l ll R vI FF A 方向水平向左 2 分 2 本題 10 分 一平面簡諧波沿 X 方向以波速 u 傳播 BC 為波密媒質(zhì)的反射面 波傳播 到 P 點被反射 OP 4 3 DP 6 1 t 0 時 O 處的質(zhì)點由平衡點向正方向運動 設(shè)振幅 A 和圓頻率 為已知 求 1 以 O 為原點 寫出入射波的波動方程 2 反射波的波動方程 3 合成波的波動方程 4 D 點的合振動方程 2 解 1 2 cos 1 u x tAy 3 分 2 2 cos 2 u x tAy 3 分 3 2 cos 2 cos2 21 t x Ayyy 2 分 4 tAyD sin3 2 分 3 本題 8 分 同一介質(zhì)中位于 A B 兩點的兩個波源 振幅相等 頻率相等 都是 100Hz 相位差為 若 A B 兩點相距為 30 m 波在介質(zhì)中的傳播速度為 1 400m s 求 AB 連線 上因干涉而靜止的各點位置 A I B v R a b c d O D P 入射 C B X 波疏 波密 3 解 對 A 外側(cè)各點 14 4 36 2 干涉為極大 對 B 外側(cè)各點 16 4 30 2 干涉也是極大 所以 A B 外側(cè)均無靜止的質(zhì)點 2 分 考慮 AB 連線上距離 A 點為 x 的一點 兩波分別由 A B 點傳到此的相位差為 2 2 2 2 2 2 ABAB xlxlxlx u 兩波疊加靜止的條件是 21 k 因此有 2 21 2 lxk 按題設(shè) l 30cm 則由上式可解出 22152xlkk 根據(jù) k 為整數(shù) 030 x 得到靜止點的位置為 x 1 3 5 29m 6 分 4 本題 12 分 每厘米有 5000 條透光狹縫的光柵 其相鄰兩縫間距是透光縫寬的 3 倍 用 此光柵觀察鈉光譜線 590 nm 求 1 平行光線垂直入射時 最多能看到多少條譜 線 2 平行光線以 30角斜向下入射時 最多能看到多少條譜線 4 解 1 光柵常數(shù) cmcmd 4 102 5000 1 4 3 105900 102sin 8 4 dd k m m 取3 m k 2 分 考慮缺級 缺級公式 a b a 3 k 缺級級次 k 3 6 9 2 分 根據(jù)干涉 由于最多能看到第三級 而現(xiàn)在由于單縫衍射的調(diào)制 第三級缺級 所以實際上 能看到的明條紋的級數(shù)為 2 1 0 1 2 共 5 級 可見 2 3 1 2 5 條明紋主極大 2 分 2 kdd sin30 sin sin sin 1 5 90sin30 sin d km 取5 m k 2 分 7 1 90sin30 sin d km 取1 m k 2 分 斜入射下缺級條件仍為 a b a 3 k 缺級級次為 3 故有 k 1 0 1 2 4 5 共 6 級 2 分 5 本題 6 分 在康普頓散射中 入射 X 射線的波長為 3 103 nm 反沖電子的速率為 0 6c 求散射光子的波長和散射方向 已知電子質(zhì)量kgme 31 1011 9 5 解 由能量守恒方程 22 2 022 0 01cv cmhc mc hc cm hc 得 11 22 2 0 0 10302 2 1 1 1 11 cv h cm m 1 所以散射光子的波長為 3 103 4 nm 3 分 再根據(jù)康普頓散射波長改變量公式 2 sin 2 2 0 0 cm h 得到 2763 0 2 sin 2 所以散射光子的散射角 2563 3 分 6 本題 10 分 1 處于基態(tài)的氫原子中電子的動能是多大 2 要使處于第一激發(fā)態(tài)的 氫原子發(fā)生電離 至少需要吸收頻率多大的光子 3 氫原子由上述第一激發(fā)態(tài)直接躍遷 到基態(tài) 發(fā)出光子的波長為多少 6 1 EK1 1 E 13 6eV 3 分 2 2 Ehv 3419 2 10 63 6 10 6 1 4 3 hEv 8 21 1014Hz 3 分 3 12 EEhchv 12 EEhc 6 63 10 34 3 108 1 6 10 19 3 4 13 6 122nm 4 分 7 本題 10 分 一電子以 12eV 的動能轟擊處于基態(tài)的氫原子后發(fā)生散射 求 1 試確定 氫原子所能達到的最高能態(tài) 2 氫原子由上述最高能態(tài)直接躍遷到基態(tài) 發(fā)出光子的波長 為多少 3 原子達到最高能態(tài)時 散射電子的物質(zhì)波波長是多少 電子質(zhì)量 m0 9 11 10 31千克 7 10 分 1 eVEnEEEE n 12 1 2 11 292 2 6 1312 6 13 11 EEEn所以最高可達第一激發(fā) 態(tài) 3 分 2 12 hcEEh nmm EEhc 12210 22 1 10 6 1 6 134 6 13 10 3 10 63 6 7 19834 12 2 分 3 eVEEE2 106 134 3 1221 散射電子的動能 eVEEEk8 12 1012 21 0 51MeV 不考慮相對論效應(yīng) k mEP2 k mEhPh2 193134 10 6 1 8 1 10 1 9 2 10 63 6 9 16 10 10m 9 16 5 分 8 本題 12 分 一質(zhì)量為 m 的粒子被約束在寬度為 a 0 x a 的一維矩形無限深勢阱中運 動 求 1 粒子的波函數(shù)和能量 E 2 若 粒 子