大學(xué)物理（下）（北京工業(yè)大學(xué)）智慧樹知到期末考試答案2024年

大學(xué)物理（下）（北京工業(yè)大學(xué)）智慧樹知到期末考試答案2024年大學(xué)物理（下）（北京工業(yè)大學(xué)）真空中一個(gè)薄壁紙筒，長為50cm、截面直徑為3cm，整個(gè)筒上繞有500匝線圈，則線圈的自感系數(shù)為(

)

A:1.4′10-4

HB:6.4′10-4

HC:4.4′10-4

HD:3.4′10-4

H答案:3帶電體可作為點(diǎn)電荷處理的條件是（

）

A:帶電體的線度與其它有關(guān)長度相比可忽略不計(jì)B:電荷呈球形分布

C:帶電體的線度很小D:電量很小答案:帶電體的線度與其它有關(guān)長度相比可忽略不計(jì)N型半導(dǎo)體中雜質(zhì)原子所形成的局部能級(jí)（施主能級(jí)），在能帶結(jié)構(gòu)中應(yīng)處于(

)

A:滿帶中.B:導(dǎo)帶中.C:禁帶中，但接近導(dǎo)帶底.

D:禁帶中，但接近滿帶頂.答案:禁帶中，但接近導(dǎo)帶底.真空中有一均勻帶電球體和一均勻帶電球面，若它們的半徑和所帶的電量都相等，則球體的靜電能_______球面的靜電能．(

)

A:等于B:大于C:無法判斷

D:小于答案:大于粒子在一維無限深勢(shì)阱中運(yùn)動(dòng)，它處于某一能態(tài)時(shí)的波函數(shù)的曲線如圖所示，則粒子出現(xiàn)的概率密度最大的位置為x=

________________________________．

(

)

A:B:C:0D:a

答案:AI參考:正確答案是D：a。\n粒子在一維無限深勢(shì)阱中運(yùn)動(dòng)，處于某一能態(tài)時(shí)的波函數(shù)曲線如圖所示，根據(jù)波動(dòng)性原理可知，粒子出現(xiàn)的概率密度與波函數(shù)的平方成正比，而波函數(shù)在x=a處取得最大值，因此粒子出現(xiàn)的概率密度最大的位置為x=a。所以答案為D。'一根直導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)中以速度運(yùn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線，則導(dǎo)線中的非靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為（設(shè)電子電量為-e）(

)

A:B:C:

D:答案:AI參考:正確答案是【B】\n\n根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=BLv，其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，v為導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度，L為導(dǎo)線長度。由于電子帶負(fù)電，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反。因此，電子受到的電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，電場(chǎng)強(qiáng)度E=F/q=-E/v。將E=BLv代入可得：E=-eBLv。所以，選項(xiàng)B為正確答案。\n\n其中e為電子的電荷量，-e表示電子帶負(fù)電。其他選項(xiàng)中的描述不夠準(zhǔn)確或者不符合物理規(guī)律。'以光強(qiáng)相同而頻率為ν1和ν2的單色光分別照射一光電管，若ν1>ν2

(均高于紅限頻率ν0)，則光電子最大初動(dòng)能E1____________E2，遏止電壓___，飽和光電流Is1____________

Is2．(

)

A:小于，大于，大于B:大于，大于，小于C:大于，小于，大于

D:小于，小于，大于

答案:AI參考:正確答案是【C:大于，小于，大于】。\n光強(qiáng)相同而頻率為ν?和ν?的單色光分別照射一光電管，若ν?>ν?(均高于紅限頻率ν?)，則光電子最大初動(dòng)能E?>E?，遏止電壓：從圖示中可見U?大于最大初動(dòng)能對(duì)應(yīng)的電壓值U?。故答案選C。'同時(shí)測(cè)量能量為1

keV的一維運(yùn)動(dòng)電子的位置與動(dòng)量時(shí)，若位置的不確定值在1.0?

以內(nèi)，則動(dòng)量的不確定值的百分比p/p至少為_________________．（電子質(zhì)量）(

)

A:3.1%B:4.2%C:5.4%D:2.4%

答案:AI參考:正確答案是：B:4.2%。\n由不確定性關(guān)系可知，動(dòng)量的不確定量Δp與能量不確定量ΔE滿足ΔpΔE≥h/4π，又能量不確定量ΔE=h/λ，其中λ為波長，因此動(dòng)量的不確定量Δp=h/（λ·c）=h/(1/E·c)，因?yàn)闇y(cè)量的是一維運(yùn)動(dòng)電子的位置與動(dòng)量，故c為真空中的光速。所以根據(jù)題目中給定的位置不確定值在1.0?以內(nèi)，能量不確定量為E=1keV，可得動(dòng)量的不確定值Δp=h/(E·c)≈4.2%。故選B。'表示載流線圈磁場(chǎng)能量的公式Wm

=LI2/2

(

)

A:適用于自感系數(shù)L一定的任意線圈B:只適用于單匝圓線圈

C:只適用于密繞螺線環(huán)

D:只適用于無限長密繞螺線管

答案:AI參考:正確答案是B:只適用于單匝圓線圈。\n表示載流線圈磁場(chǎng)能量的公式為W=LI2/2，其中L為自感系數(shù)，I為線圈中的電流，L和I都是變量。該公式只適用于單匝圓線圈，因?yàn)橹挥袉卧褕A線圈的磁場(chǎng)能量才能用該公式計(jì)算。對(duì)于其他形狀的線圈，磁場(chǎng)能量的計(jì)算方法會(huì)有所不同。因此，選項(xiàng)B是正確的。其他選項(xiàng)都不適用于單匝圓線圈的情況。'真空中一均勻帶電的球面，電量為Q，半徑為R，在球心O處有一帶電量為q的點(diǎn)電荷．設(shè)無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，則在球內(nèi)距離球心為r的一點(diǎn)處的電勢(shì)為(

)

A:B:

C:D:

答案:AI參考:正確答案是【C】\n\n根據(jù)高斯定理，在球內(nèi)距離球心為r(r>R)的一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=kQ/(r^2)。因?yàn)榍驓ど系碾妶?chǎng)相互抵消，電荷量被積分為E/q=kQ/q，在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電勢(shì)下是電荷源可以形成的場(chǎng)。無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0，在r距離為r，由于有電荷Q，所以電勢(shì)為kQ/r。因此，在球內(nèi)距離球心為r(r>R)的一點(diǎn)處的電勢(shì)為kQ/r。所以答案為C。'電子電量為-e，質(zhì)量為m，兩個(gè)相距為r1的電子，由靜止開始在電力作用下（忽略重力作用）運(yùn)動(dòng)至相距為r2，此時(shí)每個(gè)電子的速率為(

)

A:B:

C:

D:答案:AI參考:正確答案是B：兩電子將減速，相距時(shí)速率為零。\n\n兩個(gè)電子之間存在相互作用力，開始時(shí)相互靠近時(shí)距離越來越近，作用力增大，所以加速度變大，速率增加。當(dāng)達(dá)到相距一定距離時(shí)，相互作用力達(dá)到最大值，電子的速度不再增加，速率變?yōu)榱?。因此，選項(xiàng)B為正確答案。'在兩個(gè)偏振化方向相互垂直的偏振片之間，放置另一偏振片，三片平行放置，如圖所示，中間的偏振片以恒定角速度ω繞光傳播方向旋轉(zhuǎn)．設(shè)入射自然光的光強(qiáng)為I0，t=0時(shí)，中間那一片的偏振化方向與第一片的平行，則在任意時(shí)刻t，通過這一系統(tǒng)后的出射光強(qiáng)度為(

)

A:B:

C:D:答案:AI參考:正確答案是C。\n\n根據(jù)偏振片的疊加原理，中間的偏振片在任意時(shí)刻t通過這一系統(tǒng)后的出射光強(qiáng)度為入射光強(qiáng)度的疊加，即I(t)=I?cos2ωt。因此，選項(xiàng)C為正確答案。'質(zhì)量為m、電量為-e的電子以速度飛入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與的夾角為θ，電子作螺旋運(yùn)動(dòng)，則螺旋線的半徑和螺距分別為（

）

A:，B:，

C:，D:，答案:AI參考:正確答案是：B:。\n根據(jù)左手定則，電子受洛倫茲力方向垂直于速度方向向上，因此半徑為：r=mv/Bq=vB/e；螺距為：L=vT=vθ/2π，所以選項(xiàng)B正確。'氬（Z=18）原子基態(tài)的電子組態(tài)是____________________________________．(

)

A:

B:

C:D:答案:AI參考:正確答案是B：2S22P63S23P6.氬原子中,外層電子填充在前三個(gè)能級(jí)(也稱為能級(jí)組),2s電子填充,能量低.依次排列的是$2s^{2}$、$2p^{6}$。所以氬原子基態(tài)的電子組態(tài)是$2S^{2}2P^{6}3S^{2}3P^{6}$。'如圖所示，一個(gè)內(nèi)半徑為R的不帶電導(dǎo)體球殼，在腔內(nèi)距球心為d（d<R）處固定一電量為+q的點(diǎn)電荷，用導(dǎo)線將球殼接地后，再把地線撤去，設(shè)定無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，則球心O處的電勢(shì)VO為（

）

A:B:C:D:

答案:AI參考:正確答案是【C:\r\n】。\n\n接地后，球殼內(nèi)部電勢(shì)為零，外部電勢(shì)為無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)的負(fù)值，因此球心處的電勢(shì)為：\n\nV=kq/r\n\n其中，r為球殼半徑，由于接地后球殼內(nèi)部電勢(shì)為零，所以r=R+d。代入可得：\n\nV=kq/(R+d)\n\n根據(jù)選項(xiàng)可知，答案為C。'如圖所示，真空中有一半徑為R=0.3

m的圓平面，在通過圓心O并與圓平面垂直的軸線上一點(diǎn)P處，有一電量為q（q>0）的點(diǎn)電荷．O、P間距離為h=0.4

m，那么通過該圓平面的電通量大小為

(

)

A:B:C:D:答案:AI參考:正確選項(xiàng)為【C】\n\n電通量是穿過一個(gè)由特定方向形成的截面的電場(chǎng)強(qiáng)度，因此我們需要知道圓平面的法線方向和點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)題目描述，圓平面垂直于通過圓心O并與圓平面垂直的軸線，因此法線方向與該軸線平行。而點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度可以分解為兩個(gè)相互垂直的分量，其中一個(gè)分量與法線方向相同，因此通過該圓平面的電通量為：q/ε。\n\n其中ε是介電常數(shù)，由于題目未給出介電常數(shù)，所以無法計(jì)算出具體數(shù)值。因此，答案為C。'一帶電導(dǎo)體置于一任意形狀的空腔導(dǎo)體中，若用導(dǎo)線將兩者連接，則系統(tǒng)的靜電場(chǎng)能將____連接前系統(tǒng)的靜電場(chǎng)能．(

)

A:大于B:小于C:無法判斷

D:等于答案:AI參考:正確答案是：D:等于。\r\n當(dāng)導(dǎo)體接地時(shí)，導(dǎo)體的電勢(shì)為零，導(dǎo)體內(nèi)部的電勢(shì)也為零，當(dāng)導(dǎo)體與空腔導(dǎo)體連接時(shí)，系統(tǒng)的電勢(shì)不變，因此系統(tǒng)的靜電場(chǎng)能不變。因此選項(xiàng)D正確。\n\n解釋：\n\n1.空腔導(dǎo)體接地時(shí)，空腔內(nèi)沒有電荷分布，空腔內(nèi)為等勢(shì)體，而外表面與大地連接，表面附近所有的電荷與接地電勢(shì)零的表面抵消了。\n2.帶電導(dǎo)體置于一任意形狀的空腔導(dǎo)體中時(shí)，電荷分布在外表面和空腔內(nèi)壁面上，整個(gè)導(dǎo)體為等勢(shì)體。\n3.兩者連接后，電荷分布不變，系統(tǒng)仍然是等勢(shì)體，因此系統(tǒng)的靜電場(chǎng)能不變。\n\n因此，正確答案為D：等于。'一球形電容器，在外球殼的半徑b及內(nèi)外導(dǎo)體間的電勢(shì)差U維持恒定的條件下，當(dāng)內(nèi)球半徑取某個(gè)值時(shí)能使內(nèi)球表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度最小，這個(gè)最小的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為(

)

A:

B:C:D:答案:AI參考:正確答案是：B:。\n在給定的電壓下，由題意知內(nèi)外導(dǎo)體間電壓一定，由公式C=kπ/R2知電容與內(nèi)外半徑有關(guān)，因?yàn)轭}目已經(jīng)告訴是單球形電容器，電場(chǎng)強(qiáng)度和內(nèi)外半徑也有關(guān)系，內(nèi)表面最小場(chǎng)強(qiáng)就取在外半徑與內(nèi)半徑之和為最大值處，故答案為B。'如圖所示，一內(nèi)外半徑分別為R1、R2的帶電平面圓環(huán)，電荷面密度為s，其中心有一半徑為a的導(dǎo)體小環(huán)（a<<R1），兩者同心共面．設(shè)帶電圓環(huán)以變角速度w=w(t)繞垂直于環(huán)面的中心軸旋轉(zhuǎn)，求導(dǎo)體小環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．（以逆時(shí)針方向?yàn)檎较颍?

)

A:

B:C:D:答案:AI參考:正確答案是【B】。\n\n根據(jù)圓環(huán)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式：E=ΔΦ/Δt，其中ΔΦ表示磁通量的變化量，由于磁感線垂直穿過導(dǎo)體小環(huán)，所以磁通量變化量ΔΦ=BΔS，其中B為圓環(huán)平面磁感應(yīng)強(qiáng)度，ΔS為圓環(huán)的面積。又因?yàn)閹щ妶A環(huán)以角速度ω繞垂直于環(huán)面的中心軸旋轉(zhuǎn)，所以切割磁感線的長度ΔL=2πR1ωt，因此E=B×2πR?ωt×S?-B×2πR?ωt×S?=BωS?(R?2-R?2)。其中S?為圓環(huán)的面積，由于導(dǎo)體小環(huán)位于圓環(huán)中心，所以S?=π(R?2-a2)。\n\n綜上，導(dǎo)體小環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bωπ(R?2-a2)。\n\n所以選項(xiàng)B是正確答案。'如圖所示，媒質(zhì)I為空氣(n1=1.00)，媒質(zhì)II為玻璃(n2=1.50)，兩個(gè)交界面相互平行．一束自然光由媒質(zhì)I以i角入射，要使Ⅰ、Ⅱ交界面上的反射光為線偏振光，則入射角i=(

)

A:44.5°B:56.3°C:70.5°D:

60.0°答案:AI參考:通過對(duì)圖片的分析，可知兩個(gè)交界面相互平行，且一束自然光由媒質(zhì)I以角入射。要使Ⅰ、Ⅱ交界面上的反射光為線偏振光，則反射光為偏振光，且偏振方向與入射面垂直。因此，反射光的偏振方向與入射角有關(guān)。由圖片可知，玻璃的折射率大于空氣的折射率，因此光線在玻璃中的折射率較大。根據(jù)折射定律，光線在空氣中的入射角越大，折射角越小，反射光就越偏向于振動(dòng)面，從而更容易得到線偏振光。所以，要使反射光為線偏振光，入射角應(yīng)該較大。對(duì)比選項(xiàng)，只有C選項(xiàng)70.5°滿足條件。因此，正確答案是C：70.5°。'兩個(gè)電容均為C的相同電容器，一個(gè)帶電Q，另一個(gè)不帶電，若使兩個(gè)電容器并聯(lián)，則并聯(lián)后系統(tǒng)的靜電能增量為(

)

A:B:C:

D:答案:AI參考:正確答案是【B】。\n\n并聯(lián)后系統(tǒng)的靜電能增量為零，因?yàn)椴⒙?lián)后系統(tǒng)總的電荷量不變，且電容器間無其他相互作用力。\n\n解釋：\n\n并聯(lián)后系統(tǒng)的總電容為兩個(gè)電容之和，即C總=C1+C2。\n\n并聯(lián)后系統(tǒng)的總電荷量不變，即Q總=Q1+Q2。\n\n因此，并聯(lián)后系統(tǒng)的靜電能增量為零。'如圖所示，兩根彼此緊靠的絕緣導(dǎo)線繞成一個(gè)線圈，其A端焊在一起，

B端為連接外電路的兩個(gè)輸入端，則整個(gè)線圈的自感系數(shù)為(

)

A:單根導(dǎo)線繞制時(shí)的二分之一B:非零，其值依賴于線圈的幾何及周圍介質(zhì)的性質(zhì)

C:單根導(dǎo)線繞制時(shí)的兩倍D:零答案:AI參考:正確答案是【B:非零，其值依賴于線圈的幾何及周圍介質(zhì)的性質(zhì)】。\n\n根據(jù)自感系數(shù)公式可知，自感系數(shù)與線圈的幾何形狀、匝數(shù)、電流變化快慢等因素有關(guān)，而與繞制線圈的導(dǎo)線數(shù)量無關(guān)。因此，該線圈的自感系數(shù)不為零，其值取決于線圈的幾何形狀和周圍介質(zhì)的性質(zhì)。選項(xiàng)B正確。選項(xiàng)A、C、D都與實(shí)際情況不符。'如圖所示，圓形極板的平行板電容器（忽略邊緣效應(yīng)）充電時(shí)，分別沿環(huán)路L1、L2的兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度環(huán)流中，必有

（

）

A:B:C:

D:答案:AI參考:正確選項(xiàng)為【C】\n\n根據(jù)平行板電容器充電時(shí)，電容器內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)與極板間距、電介質(zhì)等因素有關(guān)，而與環(huán)路無關(guān)。因此，在圓形極板的平行板電容器充電時(shí)，沿環(huán)路L1、L2的兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度環(huán)流中，電場(chǎng)強(qiáng)度是恒定的，不會(huì)有變化。所以選項(xiàng)C正確。其他選項(xiàng)都存在一定的干擾因素或錯(cuò)誤理解。'如圖所示，在一根通有電流I的長直導(dǎo)線旁，與其共面地放置著一個(gè)長、寬各為a和b的矩形線框，線框的上、下邊與載流長直導(dǎo)線平行，長直導(dǎo)線與線框的上邊相距為c，則線框內(nèi)的磁通量大小為

（

）

A:B:C:D:

答案:AI參考:正確選項(xiàng)為【C】。\n\n根據(jù)安培定則，可知線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?。因此，線框內(nèi)的磁通量變化量為ΔΦ=-neis，其中n為線圈匝數(shù)，eis為電流在導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁場(chǎng)。在本題