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1、A卷X X X 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_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
2、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.二三总分12345得 分阅卷人一、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
3、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，其中通以电流/,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)兀.(C)jLinnI.(D)/jnlTvR1.4、(本题3 分)如图所示,一长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/,则弧心。点的磁感应强度的大小和方向是里+(垂直纸面向里.(B)必 必+上 也，垂直纸面向外.8r黑+与垂直纸面向里.铝+*垂直纸面向外
4、.5、（本题3 分）如图所示，一个矩形金属线框，以速度。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，/以顺时针方向为正）X XX -X X3X X X X XX XX X XX XX X X 6、（本题3 分）将形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
5、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b的磁场强度H的环流与沿环路心磁场强度的环流，两者必有:（A）H dl H-C1/（B）H dZ=（C）f H dl（D）d/=0n-dz8、（本题3 分）绝对黑体是这样一种物体，即（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1 0.1 9 e V,当氢原子从能量为-0.8 5 e V的状态跃迁到上述定态时，所发射的光子的能量为（A）2.5 6 e V （B）3.4 1
6、 e V （C）4.2 5 e V （D）9.9 5 e V1 0、（本题3分）在氢原子的L 壳层中，电子可能具有的量子数（，/，mi，,%）是(A)(1,0,0,(B)(2,0,1,(C)(2,1,1,-)(D)(3,1,-1二、简单计算与问答题（共 6小题，每小题5分）本大题满分3 0 分1、（本题5分）爰真空中一半径为R的均匀带电球面带有电荷Q （。0）。今在球面上挖去 题非 常 小 块 的 面 积（连同电荷），假设不影响其他处原来的电荷分布，求挖去4 s后球心处的电场强度.一 一2、（本题5分）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
7、强度为0.5 T的均匀磁场中，求线圈平面与磁场成3 0 角时，线圈所受的磁力矩.3、（本题5分）如图所示，磁场在圆柱内均匀分布，磁感应强度的变化率dgdt=%为常量，现在磁场附近放有一根导体棒“儿 长为凡 且。点与圆柱体磁场相切，求导体棒上的感生电动势.Xxx x xX X oxXXR攵R b4、（本题5分）已知粒子在无限深势阱中运动，其波函数为%（%）=2 71X-sin()(0 x a),求发现a a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?导体板上的电荷分布及两板间的电势差.2、（本 题10分）|本小题
8、满分10分如图所示，空心圆柱无限长导体内外半径分别为。和b,导体内通有电 本1 -流/,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 展磁感应强度的分布.得分3、（本 题10分）如图所示，真空中一长直导线通有电流/=/oe”（式中4、几为常量，r为时间），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 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。（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r在矩形线框内的感应电动势，并讨论打方向.5、（本题5分）一束带电粒子经2 0 0 V 的电势差加速后，测得其德布罗
9、意波长为0.0 0 4nm.己知这种粒子所带的电量g =3.2 x 1 0 7 9。求这种粒子的质量.（普朗克常量/?=6.63 X 1 0 3 4 j .$）X X X学年第一学期（2012.1.7）大学物理（2-2）期末考试A卷答案一、选择题（共30分）1、C 2、B 3、C 4、D 5、C 6、D 7、B 8、C 9、A 10、C二、简答计算与问答题（共30分）1、解：若 把 球 面 上 挖 去 的 面 积 补 上，则均匀带电球面在球心处产生的电场强度为零.这是 由 可 以 看 作 点 电 荷 的 和 挖 去 后 的 球 面 共 同 产 生 的.即 打 球 而+公 魔=0 2分 oAS
10、_ QAS球面-4加0R2-16乃2%R42分方向由圆心O点指向$.1分2、解：线 圈 的 磁 矩 为：玩=酩“仁线圈平面与月成3 0 角，则 玩 鸟 月 成6 0 角.2分|=|m x B|=mBsin 60=2.72 x 10-2 N 方向：力矩将驱使线圈法线转向与B平行.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1 ,1,p=SB=-R-0B =-7iR B2分方向为a T b.1分4、解：先求粒子的位置概率密度:(x)!2=sin2()=l-co s()2 分a a 2a a当cos也=一1时，有最大值.在OW xW a范围内可得2分ax
11、21分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QA =QA2 =QB=-三 QB2 =板间电场强度为四个无限大带电平面共同产生的总 +瓦 2 +瓦 1+瓦 2 -o i24S电 势 差 为 B=Ed=24S（2）板B接地时，B板的外表面没有
12、电荷分布，布为。闺=0 QA2=Q QB=Q。8 2=。板间电场强度为两个无限大带电平面共同产生的E +后从2 +后m=-iM 2分 k B2 分+e H+e z d+内表面则感应出负电荷，具体电荷分2分A B2分M电势差为。.二 七“二 出 1分2、解：根据题意，将到体内外分为三部分讨论。1)当r a时，作如图所示的安培环路，根据安培环路定理伊 田=有=0 .3 =0 2 分2)当a r时，作如图所示的安培环路，根据安培环路定理伍屈=4。24因为导体电流在横截面上均匀分布，所以/=/-7ib-a)即-d Z =x/ojzr(r2-a2)所以M o.：-：?)2 7 rs 2 -a2)r3)当
13、r 办时，作如图所示的安培环路，根据安培环路定理恒m=。工人有=B =3J z2兀 r3、解：线框内既有感生又有动生电动势.设顺时针绕向为f出发，先求任意时刻，的。(t)=J f i-d SIf竽)d y 2 2成=M)ZT(/r、)x(/rM)l n-a-+-b 22兀 a2分SO O分i的 正 方 向.由 /=-d /d分分再求0 Q)对/的导数:=&（M组 攻）（+/生）dt 2 K b dt d r=/oe-i2（l-At）I n （x=vt）2na,=-华=舁-3-Dlndt 2K 0 a门方向：枇 1 时，逆时针；沏 1 时，顺时针.4、解：设能使该金属产生光电效应的单色光最大波长为A o.由可得又按题意：%-A =0(/?c o)A =0/l0=he!A(hc/A)-A=EK4分2分A=(hc/A)-EK(he/A)-EK he EK 九hcA,-=6 1 2 n m2分3分5、解：设该粒子的质量为机，加速带电粒子的动能Ek=qU有德布罗意关系，粒子的动量 p22动量与动能的关系为 EK=2m2 标.m=上 一=-4 =0.22 x 107（kg）2Ek 2rqU1 分1分1 分2 分