2023年大学物理期末试卷.doc

大学物理（2-2）(56学时)期末试卷一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分）1、（本题3分） 静电场中某点电势的数值等于 (A) 实验电荷q0置于该点时具有的电势能 (B) 单位实验电荷置于该点时具有的电势能 (C) 单位正电荷置于该点时具有的电势能 (D) 把电荷从该点移到电势零点外力所做的功 C 2、（本题3分） 一电场强度为的均匀电场，的方向沿x轴正向，如图所示则通过图中一半径为R的半球面的电场强度通量为 (A) pR2E (B) pR2E / 2 (C) 2pR2E (D) 0 D 3、（本题3分）当一个带电导体达成静电平衡时： (A) 表面上电荷密度较大处电势较高 (B) 表面曲率较大处电势较高 (C) 导体内部的电势比导体表面的电势高 (D) 导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零 D 4、（本题3分）一电子以速度垂直地进入磁感强度为的均匀磁场中，此电子在磁场中运动轨道所围的面积内的磁通量将 (A) 正比于B，反比于v2 (B) 反比于B，正比于v2(C) 正比于B，反比于v (D) 反比于B，反比于v B 5、（本题3分）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 (A) ，且环路上任意一点B = 0 (B) ，且环路上任意一点B0 (C) ，且环路上任意一点B0 (D) ，且环路上任意一点B =常量 B 6、（本题3分）真空中一根无限长直细导线上通电流I，则距导线垂直距离为a的空间某点处的磁能密度为 (A) (B) (C) (D) B 7、两个通有电流的平面圆线圈相距不远，假如要使其互感系数近似为零，则应调整线圈的取向使 (A) 两线圈平面都平行于两圆心连线 (B) 两线圈平面都垂直于两圆心连线 (C) 一个线圈平面平行于两圆心连线，另一个线圈平面垂直于两圆心连线 (D) 两线圈中电流方向相反 C 8、 在原子的K壳层中，电子也许具有的四个量子数(n，l，ml，ms)是 (1) (1，1，0，) (2) (1，0，0，) (3) (2，1，0，) (4) (1，0，0，) 以上四种取值中，哪些是对的的？ (A) 只有(1)、(3)是对的的 (B) 只有(2)、(4)是对的的 (C) 只有(2)、(3)、(4)是对的的 (D) 所有是对的的 B 9、硫化镉(CdS)晶体的禁带宽度为2.42 eV，要使这种晶体产生本征光电导，入射到晶体上的光的波长不能大于 (A) 650 nm (B) 628 nm (C) 550 nm (D) 514 nm D (普朗克常量h =6.6310-34 Js，基本电荷e =1.6010-19 C，1 nm = 10-9 m)10、 两个惯性系S和S，沿x (x)轴方向作匀速相对运动. 设在S系中某点先后发生两个事件，用静止于该系的钟测出两事件的时间间隔为t0 ，而用固定在S系的钟测出这两个事件的时间间隔为t 又在S系x轴上放置一静止于该系，长度为l0的细杆，从S系测得此杆的长度为l, 则(A) t t0；l l0 (B) t l0 (C) t t0；l l0 (D) t t0；l l0 D 二、简答和简朴计算题（共6小题，每小题5分，共30分）1、（本题5分）静电力做功有何特点？这表白静电场是什么性质的场？ 答：电荷在静电场中移动过程，静电场力作的功只与电荷大小及途径的起点与终点位置有关，与途径无关 2分这说明静电场力是保守力，静电场是保守力场 3分2、（本题5分）如图，半圆形线圈(半径为R)通有电流I线圈处在与线圈平面平行向右的均匀磁场中试求：线圈所受磁力矩的大小和方向？ 解： 3分 在图面中向上 2分3、（本题5分）如图所示，线圈的自感系数为L，闭合开关K电流达成稳定值I时，线圈中储存的自感磁能为（1）这能量是由什么能量转化来的？（2）试分析：能量转化过程是如何实现的？ 答：此能量是电源的能量转化来的 3分此能量是通过电源反抗自感电动势作功而转化来的2分4、（本题5分）试说明（1）“涡旋电场”是如何产生的；并说明其电场线是否闭合？（2）“位移电流”是如何产生的？ 答：涡旋电场：随时间变化的磁场合产生的电场； 2分其电场强度线为闭合曲线 1分位移电流：位移电流是变化电场产生的 2分5、（本题5分）什么叫粒子数反转分布？实现粒子数反转分布的条件是什么？ 在热平衡态下，原子系统中低能级粒子比高能级粒子多，不能实现通过受激辐射的光放大为使受激辐射取得支配地位获得光放大，必须使高能级上的粒子数超过低能级的粒子数，这种反常分布称为粒子数反转 3分为实现粒子数反转，必须选用品有合宜的能级结构的物质作为工作物质(激活物质)，并从外界输入能量(光能、电能等)进行抽运 2分6、（本题5分）若电子的总能量为静止能量的2倍，试求：（1）电子速度大小的表达式？（2）电子德布罗意波长的表达式？（已知电子的静止质量为m0）解 3分 （或者） 2分三计算题（共4小题，共计40分）1、（本题10分） 半径为R的无限长圆柱形带电体，电荷体密度可表达为r =Ar (rR)，式中A为常量试求： (1) 圆柱体内各点电场强度大小分布； (2) 选与圆柱中心轴线的距离为l (lR) 处为电势零点，计算圆柱体内各点的电势分布 解：(1) 取半径为r、高为h的高斯圆柱面(如图所示)面上各点场强大小为E并垂直于柱面则穿过该柱面的电场强度通量为： 1分为求高斯面内的电荷，rR时，取一半径为r，厚d r、高h的圆筒，其电荷为 则包围在高斯面内的总电荷为 2分由高斯定理得 解出 (rR) 2分 (2) 计算电势分布 3分 2分 2、（本题10分）有一长直导体圆管，内外半径分别为R1和R2，如图，它所载的电流I1均匀分布在其横截面上导体旁边有一绝缘“无限长”直导线，载有电流I2，且在中部绕了一个半径为R的圆圈设导体管的轴线与长直导线平行，相距为d，并且它们与导体圆圈共面试求：（1）电流I1在圆心O点处产生的磁感强度；（2）电流I2在圆心O点处产生的磁感强度；（3）圆心O点处总的磁感强度解：（1）导体管电流产生的磁场 4分（2） 圆电流产生的磁场 2分 长直导线电流的磁场 2分 1分 (3) 圆心点处的磁感强度 1分3、（本题10分） 如图所示，两条平行长直导线和一个矩形导线框共面，且导线框的一个边与长直导线平行，它到两长直导线的距离分别为r1、r2已知两导线中电流都为，其中I0和w为常数，t为时间导线框长为a宽为b，求：(1) 通过导线框所围面积的磁通量； (2) 导线框中的感应电动势 解：(1)两个载同向电流的长直导线在如图坐标x处所产生的磁场为 3分选顺时针方向为线框回路正方向，则 3分 1分(2) 3分4、（本题10分） 波长为l的单色光照射某金属M表面发生光电效应，发射的光电子(电荷绝对值为e，质量为m)经狭缝S后垂直进入磁感应强度为的均匀磁场(如图所示)，今已测出电子在该磁场中作圆周运动的最大半径为R求： (1) 金属材料的逸出功A； (2) 遏止电势差Ua 4、解：(1) 由 得 ， 2分代入 2分可得 3分 (2) 2分 1分