2023年大学物理期末试卷

大学物理（2-2）(56学时)期末试卷一、选取题（共10小题，每小题3分，共30分）1、（本题3分） 静电场中某点电势数值等于 (A) 实验电荷q0置于该点时具有电势能 (B) 单位实验电荷置于该点时具有电势能 (C) 单位正电荷置于该点时具有电势能 (D) 把电荷从该点移到电势零点外力所做功 C 2、（本题3分） 一电场强度为均匀电场，方向沿x轴正向，如图所示则通过图中一半径为R半球面电场强度通量为 (A) pR2E (B) pR2E / 2 (C) 2pR2E (D) 0 D 3、（本题3分）当一种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) 导体内部电势比导体表面电势高 (D) 导体内任一点与其表面上任一点电势差等于零 D 4、（本题3分）一电子以速度垂直地进入磁感强度为均匀磁场中，此电子在磁场中运动轨道所围面积内磁通量将 (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所在平面内，选用一种同心圆形闭合回路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空间某点处磁能密度为 (A) (B) (C) (D) B 7、两个通有电流平面圆线圈相距不远，假如要使其互感系数近似为零，则应调节线圈取向使 (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) 一种线圈平面平行于两圆心连线，另一种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K壳层中，电子也许具有四个量子数(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？ (A) 只有(1)、(3)是对的 (B) 只有(2)、(4)是对的 (C) 只有(2)、(3)、(4)是对的 (D) 所有是对的 B 9、硫化镉(CdS)晶体禁带宽度为2.42 eV，要使这种晶体产生本征光电导，入射到晶体上光波长不能不不大于 (A) 650 nm (B) 628 nm (C) 550 nm (D) 514 nm D (普朗克常量h =6.63×10-34 J·s，基本电荷e =1.60×10-19 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，用静止于该系钟测出两事件时间间隔为t0 ，而用固定在S系钟测出这两个事件时间间隔为t 又在S系x轴上放置一静止于该系，长度为l0细杆，从S系测得此杆长度为l，则(A) t < t0；l < l0 (B) t < t0；l > 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场？ 答：电荷在静电场中移动过程，静电场力作功只与电荷大小及途径起点与终点位置关于，与途径无关 2分这阐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均匀磁场中试求：线圈所受磁力矩大小和方向？ 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，线圈中储存自感磁能为（1）这能量是由什么能量转化来？（2）试分析：能量转化过程是如何实现？ 答：此能量是电源能量转化来 3分此能量是通过电源反抗自感电动势作功而转化来2分4、（本题5分）试阐明（1）“涡旋电场”是如何产生；并阐明其电场线与否闭合？（2）“位移电流”是如何产生？ 答：涡旋电场：随时间变化磁场合产生电场； 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 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光放大为使受激辐射获得支配地位获得光放大，必要使高能级上粒子数超过低能级粒子数，这种反常分布称为粒子数反转 3分为实现粒子数反转，必要选用品有合宜能级构造物质作为工作物质(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）若电子总能量为静止能量2倍，试求：（1）电子速度大小表达式？（2）电子德布罗意波长表达式？（已知电子静止质量为m0）解 3分 （或者Å） 2分三计算题（共4小题，共计40分）1、（本题10分） 半径为R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) 选与圆柱中心轴线距离为l (l<R) 处为电势零点，计算圆柱体内各点电势分布 解：(1) 取半径为r、高为h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电场强度通量为： 1分为求高斯面内电荷，rR时，取一半径为r¢，厚d r¢、高h圆筒，其电荷为 则包围在高斯面内总电荷为 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，且在中部绕了一种半径为R圆圈设导体管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点处产生磁感强度；（2）电流I2在圆心O点处产生磁感强度；（3）圆心O点处总磁感强度解：（1）导体管电流产生磁场 Ä 4分（2） 圆电流产生磁场 2分 长直导线电流磁场 2分 1分 (3) 圆心点处磁感强度 1分3、（本题10分） 如图所示，两条平行长直导线和一种矩形导线框共面，且导线框一种边与长直导线平行，它到两长直导线距离分别为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磁通量； (2) 导线框中感应电动势 解：(1)两个载同向电流长直导线在如图坐标x处所产生磁场为 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单色光照射某金属M表面发生光电效应，发射光电子(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均匀磁场(如图所示)，今已测出电子在该磁场中作圆周运动最大半径为R求： (1) 金属材料逸出功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