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1、 XXX 学年第一学期 大学物理（2-2）期末试卷 专业班级 姓 名 学 号 开课系室 物理与光电工程系 考试日期 注意事项：1请在试卷正面答题，反面及附页可作草稿纸；2答题时请注意书写清楚，保持卷面整洁；3本试卷共三道大题，满分 100 分；试卷本请勿撕开，否则作废；4.本试卷正文共 10 页。题 号 一 二 三 总分 1 2 3 4 5 得 分 阅卷人 A 卷 第 1 页 共 10 页 一、选择题（共 10 小题，每小题 3 分）1、（本题 3 分）关于静电场中某点电势值的正负，下列说法中正确的是：(A)电势值的正负取决于置于该点的试验电荷的正负 (B)电势值的正负取决于电场力对试验电荷做
2、功的正负 (C)电势值的正负取决于电势零点的选取 (D)电势值的正负取决于产生电场的电荷的正负 2、(本题 3 分）如图所示,一球形导体带有电荷 q，置于一任意形状的空腔导体中当用导线将两者连接后，则与未连接前相比系统静电场能量将 (A)增大 (B)减小 (C)不变 (D)如何变化无法确定 3、（本题 3 分）如图所示，有一长直螺线管其截面为半径为 r 的圆形，单位长匝数为 n，其中通以电流 I，现作一个以载流螺线管的轴线为对称轴、半径为 R（R r）的非封闭半球面，则通过该球面的磁感应强度通量为 (A)0 (B)20RnI (C)20rnI(D)20RnI 4、（本题 3 分）如图所示，一长
3、直导线中部弯成半径为r 的1/4 圆弧，导线中通以恒定电流 I，则弧心 O 点的磁感应强度的大小和方向是 (A)rIrI8200，垂直纸面向里 (B)rIrI8200，垂直纸面向外(C)rIrI4200，垂直纸面向里 (D)rIrI8400，垂直纸面向外 本大题满分30分 本大题得分 q IIOIIr 第 2 页 共 10 页 5、（本题 3 分）如图所示，一个矩形金属线框，以速度v从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到无场空间中不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系？(从线圈刚进入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正)6、（本题 3 分）将形
4、状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自感时 (A)铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势 (B)铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小 (C)铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大 (D)两环中感应电动势相等 7、（本题 3 分）如图所示，平行板电容器(忽略边缘效应)充电时，沿环路 L1的磁场强度 H 的环流与沿环路 L2磁场强度的环流，两者必有:)A(1dLlH 2dLlH )B(1dLlH 2dLlH)C(1dLlH 2dLlH )D(10dLlH 8、（本题 3 分）绝对黑体是这样一种物体，即 vBtttI It(A)It(B)It(D)It)
5、C(OOOO1L2LH 第 3 页 共 10 页 (A)不能吸收也不能发射任何电磁辐射 (B)不能反射也不能发射任何电磁辐射(C)不能反射但可以发射任何电磁辐射 (D)不能发射但能全部吸收任何电磁辐射 9、（本题 3 分）已知氢原子从基态激发到某一定态所需能量为 10.19 eV，当氢原子从能量为0.85 eV的状态跃迁到上述定态时，所发射的光子的能量为(A)2.56 eV (B)3.41 eV (C)4.25 eV (D)9.95 eV 10、（本题 3 分）在氢原子的 L 壳层中，电子可能具有的量子数(n，l，ml，ms)是 (A)(1，0，0，21)(B)(2，0，1，21)(C)(2，
6、1，1，21)(D)(3，1，-1，21)二、简单计算与问答题（共 6 小题，每小题 5 分）1、（本题 5 分）真空中一半径为 R 的均匀带电球面带有电荷 Q（Q0）。今在球面上挖去非常小块的面积 S（连同电荷），假设不影响其他处原来的电荷分布，求挖去S 后球心处的电场强度 2、（本题 5 分）本大题满分30分 本大题得分 O R S Q 第 4 页 共 10 页 一平面线圈由半径为 0.2 m 的 1/4 圆弧和相互垂直的二直线组成，通以电流 2 A，把它放在磁感强度为 0.5 T 的均匀磁场中，求线圈平面与磁场成 30角时，线圈所受的磁力矩 3、（本题 5 分）如图所示，磁场在圆柱内均匀
7、分布，磁感应强度的变化率ktddB为常量，现在磁场附近放有一根导体棒 a b，长为 R，且 a 点与圆柱体磁场相切，求导体棒上的感生电动势 I A C O B BOabRR 第 5 页 共 10 页 4、（本题 5 分）已知粒子在无限深势阱中运动，其波函数为)sin(2)(axax)0(ax，求发现粒子的概率最大的位置 5、（本题 5 分）试画出导体、半导体和绝缘体的能带结构。6、（本题 5 分）产生激光的必要条件是什么？如何实现？第 6 页 共 10 页 三计算题（共 5 小题，共计 40 分）1、（本题 10 分）如图所示，把一块原来不带电的导体板 B 移近一块已带有正电荷 Q 的导体板
8、A，平行放置。设两板面积都是 S，板间距为 d，忽略边缘效应，求：(1)板 B 不接地时，导体板上的电荷分布及两板间的电势差；(2)板 B 接地时，导体板上的电荷分布及两板间的电势差 本小题满分10分 本小题得分 ABQSSd 第 7 页 共 10 页 2、（本题 10 分）如图所示，空心圆柱无限长导体内外半径分别为 a 和 b，导体内通有电流 I，且电流在横截面上均匀分布，介质的影响可以忽略不计求导体内、外磁感应强度的分布 本小题满分10分 本小题得分 ab 第 8 页 共 10 页 3、（本题 10 分）如图所示，真空中一长直导线通有电流 I(t)=I0e-t（式中 I0、为常量，t为时间
9、），有一带滑动边的矩形导线框与长直导线平行共面，二者相距 a矩形线框的滑动边与长直导线垂直，它的长度为b，并且以匀速v（方向平行长直导线）滑动若忽略线框中的自感电动势，并设开始时滑动边与对边重合，试求任意时刻 t在矩形线框内的感应电动势 i并讨论 i方向 本小题满分10分 本小题得分 I(t)v a b 第 9 页 共 10 页 4、（本题 5 分）以波长 410 nm(1 nm=10-9 m)的单色光照射某一金属，产生的光电子的最大初动能 EK=1.0 eV，求能使该金属产生光电效应的单色光的最大波长是多少？(普朗克常量 h=6.6310-34 Js)本小题满分 5 分 本小题得分 第 10
10、 页 共 10 页 5、（本题 5 分）一束带电粒子经 200V 的电势差加速后，测得其德布罗意波长为 0.004 nm已知这种粒子所带的电量19102.3qC，求这种粒子的质量（普朗克常量 h=6.6310-34 Js)本小题满分 5 分 本小题得分 第 11 页 共 10 页 XXX 学年第一学期(2012.1.7)大学物理（2-2）期末考试 A 卷答案 一、选择题（共 30 分）1、C 2、B 3、C 4、D 5、C 6、D 7、B 8、C 9、A 10、C 二、简答计算与问答题（共 30 分）1、解：若把球面上挖去的面积 S 补上，则均匀带电球面在球心处产生的电场强度为零 这是由可以看
11、作点电荷的S 和挖去S 后的球面共同产生的即 0SEE球面 2分 204RSEES球面40216RSQ 2 分 方向由圆心 O 点指向S 1 分 2、解：线圈的磁矩为：2 分 线圈平面与B成 30角，则 m与 B 成 60角 2 分 方向：力矩将驱使线圈法线转向与 B 平行 1 分 3、解：作辅助线如图所示，构成闭合回路 由法拉第电磁感应定律计算 穿过闭合回路的磁通量为 2 分 2 分 方向为ba 1 分 4、解：先求粒子的位置概率密度：)2cos(1 22)(sin2)(22axaaxax 2 分 当12cosax 时，2)(x有最大值在ax 0范围内可得 ax2 2 分 2ax 1 分 n
12、neRIeISm24mN 1072.260sin-2mBBmM BOabRRBRBRSB228121kRt281dd 第 12 页 共 10 页 5、6、产生激光的必要条件是：工作物质在激励能源的激励下实现粒子数反转，即处于高能态的原子数多于低能级的原子数的分布。3 分 实现这种反转的条件：1）有含有亚稳态能级结构的工作物质；2）有适当的激励能源。2 分 三、计算题（共 40 分）1、解：(1)当导体达到静电平衡时，导体的电荷分布在在其四个表面上。两带电平板导体相向面上电量大小相等符号相反，而相背面上电量大小相等符号相同，因此当板 B 不接地，电荷分布为 221QQQAA 21QQB 22QQ
13、B 2 分 板间电场强度为四个无限大带电平面共同产生的 iSQEEEEEBBAA021212 2 分 电势差为 SQdEdU0AB2 1 分(2)板 B 接地时，B 板的外表面没有电荷分布，内表面则感应出负电荷，具体电荷分布为 QQQAA210 QQB1 02BQ 2 分 板间电场强度为两个无限大带电平面共同产生的 iSQEEEBA012 2 分 AB2Q2Q2Q2QxABQQx00导体1导带导体2导带（空带）满带导体3导带导带（空带）EEE导带（空带）满带禁带导带（空带）满带禁带半导体绝缘体EE 第 13 页 共 10 页 电势差为 SQdEdUAB0 1 分 2、解：根据题意，将到体内外分
14、为三部分讨论。1）当ar 时，作如图所示的安培环路，根据安培环路定理 i0dIlBL 有 0d LlB 0B 2 分 2）当bra时，作如图所示的安培环路，根据安培环路定理 i0dIlBL 因为导体电流在横截面上均匀分布，所以22abIj 2 分 即 )(d220arjlBL 所以 rabarIB)(2)(22220 3 分 3）当br 时，作如图所示的安培环路，根据安培环路定理 i0dIlBL 有 IlBL0d rIB20 3 分 3、解：线框内既有感生又有动生电动势设顺时针绕向为i的正方向由i=d/d t 出发，先求任意时刻 t 的(t)SBtd)(ytxytIbaad)(2)(0 2 分
15、 abatxtIln)()(20 2 分 再求(t)对 t 的导数：abr 第 14 页 共 10 页 )dddd)(ln2d)(d0txIxtIbbatt abatItln)1(e200v )(txv iabatIttln)1(e2dd00v 4 分 i方向：t 1 时，顺时针 2 分 4、解：设能使该金属产生光电效应的单色光最大波长为 由 00 Ah 可得 0)/(0 Ahc Ahc/0 2 分 又按题意：KEAhc)/(KEhcA)/(得 KKEhchcEhchc)/(0=612 nm 3 分 5、解：设该粒子的质量为 m，加速带电粒子的动能 qUEk 1 分 有德布罗意关系，粒子的动量 hp 1 分 动量与动能的关系为 mpEK22 1 分)(1022.02227222kgqUhEpmk 2 分