中南大学2011年上学期医用物理试题

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中南大学2011年上学期医用物理试题

……… 评卷密封线…………… 密封线内不要答题,

密封线外不准填写考生信息,违者考试成绩按0分处理…………… 评卷密封………线 ………

中南大学考试试卷

2010 ~2011 学年二学期 大学物理 Ⅲ 课程 时间100分钟 72学时,4.5学分,闭卷,总分100分,占总评成绩 70 %

中南大学2011年上学期医用物理试题

一、选择题(共30分,每小题3分)

1.物体沿一闭合路径运动,经t ?时间后回到出发点A ,

如图所示,初速度1v ,末速度2v

,且12v v = ,则在t ?时间内

其平均速度v 与平均加速度a

分别为

(A )v =0,a

=0;

(B )v =0,a

≠0;

(C )v ≠0,a

≠0;

(D )v ≠0,a

=0。 [ ]

2.汽车驶过车站前、后,车站的观测者测得声音的频率由1200Hz 变到1000Hz ,已知空气中声速为330m/s ,则汽车的速度为

(A )30m/s ; (B )55m/s ;

(C ) 66m/s ; (D ) 90m/s 。

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[ ]

3.波长为500nm 的单色光垂直照射到宽度为0.25mm 的单缝上,单缝后面放置一凸透镜,在凸透镜的焦平面上放置一屏幕,用以观察衍射条纹。今测得屏幕上中央条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为12mm ,则凸透镜的焦距为

(A )2m ; (B )1m ;

(C )0.5 m ; (D )0.2m 。 [ ]

2

4.如图a 所示, 一光学平板玻璃 A 与待测元件 B 之间形成空气劈尖,用波长

nm 500=λ 的单色光垂直照射,看到的反射光的干涉条纹如图b 所示,有些条纹弯曲部分

的顶点恰好于其右边条纹的直线部分的切线相切,则工件的上表面缺陷是

(A ) 不平处为凸起纹,最大高度为nm 500; (B ) 不平处为凸起纹,最大高度为nm 250; (C ) 不平处为凹槽,最大高度为nm 500; (D ) 不平处为凹槽,最大高度为nm 250。

[ ] 5.设某种气体的分子速率分布函数为)(v f ,则速率在1v ~2v 内的分子的平均速率为

(A )

?

2

1

)(v v dv v vf ; (B)

?

?

2

1

2

1)()(v v v v dv

v f dv

v vf ;

(C) ?

2

1

d )(v v v v f v ; (D)

?

?

d )(d )(2

1

v v f v

v f v v 。 [ ]

6.图中MN 为某理想气体的绝热曲线,ABC 是任意过程,箭头方向表示过程进行的方向,ABC 过程结束后气体的温度和吸收的热量为

(A )温度升高,吸热为正; (B )温度升高,吸热为负;

(C )温度降低,吸热为正;

(D )温度降低,吸热为负。 [ ]

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7.环路定理0=??l d E l

,说明了静电场的哪些性质

(1) 电场线不是闭合曲线 (2) 库仑力是保守力 (3) 静电场是有源场 (4) 静电场是保守场 (A ) (1)(3) ; (B ) (2)(3) ;

(C ) (1)(4) ; (D ) (2)(4)。 [ ]

8.一铜条置于均匀磁场中,铜条中电子流的方向如图所示.试问下述哪一种情况将会发生?

(A)在铜条上a 、b 两点产生一小电势差,且b a U U > ;

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(B)在铜条上a 、b 两点产生一小电势差,且b a U U < ; (C)在铜条上产生涡流; (D)电子受到洛仑兹力而减速。

[ ] 9.用X 射线照射物质时,可以观察到康普顿效应,即在偏离入射光的各个方向上观察到散射光,这种散射光中 (A )只包含有与入射光波长相同的成分

(B )既有与入射光波长相同的成分,也有波长变长的成分,波长的变化只与散射方向有关,与散射物质无关。

(C )既有与入射光波长相同的成分,也有波长变长的成分和波长变短的成分,波长的变化与散射方向有关,也与散射物质有关。

(D )只包含有波长变长的成分,其波长的变化只与散射物质有关与散射方向无关。 [ ] 10.关于波函数),(t r ψ的物理意义,下列表述中正确的是: (A )),(t r ψ是t 时刻粒子出现在r 处的概率; (B )),(t r ψ是t 时刻粒子出现在r 处的概率密度;

(C )),(t r ψ无直接的物理意义,2

),(t r ψ是t 时刻粒子出现在r 处的概率密度; (D )2

),(t r ψ是t 时刻粒子出现在r 处的概率。 [ ]

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二、填空题(共34分)

1.(本题4分)一质点在Oxy 平面内运动。运动学方程为

=x 2 t 和=y 19-2 t 2 (SI),则在第2秒内质点的平均速度v

=___________,第2

秒末质点的速度v

=_______________。

2.(本题3分)一质量为m 的质点沿着一条曲线运动,其位置矢量在空间直

角坐标系中的表达式为j t b i t a r

ωωsin cos +=,其中a 、b 、ω 皆为常量,则此

质点对原点的角动量L =_________ _______。

3.(本题4分)一根均匀棒,长为l ,质量为m ,可绕通过其一端且与其垂直的固定轴在竖直面内自由转动。开始时棒静止在水平位置,当它自由下摆时,它的初角加速度等于__________,摆到竖直位置时,它的角速度等于 。

4.(本题3分)某单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上,如果第一级谱线的衍射角为30°,则入射光的波长为 。

5.(本题3分)三个偏振片1P 、2P 与3P 堆叠在一起,1P 与3P 的偏振化方向相互垂直,2P 与1P 的偏振化方向间的夹角为

30,强度为0I 的自然光垂直入射于偏振片1P ,并依次透过偏振片1P 、2P 与3P ,若不考虑偏振片的吸收和反射,则通过三个偏振片后的光强为 。

6.(本题3分)图示的两条

v v f ~)(曲线

分别表示氢气和氧气在同一温度下的麦克斯韦速率分布曲线。由此可得氧气分子的最概然速率为 。

7.(本题4分)原子处于n=3、l =2的状态时,其轨道角动量L= ,L 在外磁场中的分量的可能值为 。

5

8.(本题3分)一通以电流I 的无限长直导线弯成如图的形状,则O 点的磁感应强度的大小为 ,方向为 。

9.(本题4分)如图所示,一边长为

L 的三角形闭合线圈通以电流I 放在均匀的外磁场B 中,磁场方向与线圈平面平行,线圈的磁矩为 ;当线圈在力矩作用下从图示转过30°时线圈所受力矩的大小为 。

10.(本题3分)如图所示,一段长度为l 的直导线MN ,水平放置在载有电流为I 的竖直长导线旁与竖直导线共面,并从静止由图示位置自由下落,则t 秒末导线两端的电势差U M -U N = 。

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三、问答题(共6分)

1.假定实验室在中测得静止在实验室中的+

μ子(不稳定的粒子)的寿命为6

102

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.2-?s ,而当它相对于实验室运动时实验室中测得它的寿命为5

1063.1

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-?s 。试问:这两个测量结果符合相对论的什么结论? +μ子相对于实验室的速

度是真空中光速c 的多少倍?

O

B

6

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四、计算题(共30分,每小题共10分)

1.一平面简谐波沿x 轴正方向传播,振幅m A 1.0=,频率Hz 1=ν。

当s t 0.1= 时,位于m x 1.0=处的质点a 正经过平衡位置向y 轴负方向运动,此时,位于

m x 2.0=处的质点b 的位移为m 05.0,且向y 轴正方向运动。设该波波长m 1.0>λ,试求

该波的波动方程。

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2.1 mol 单原子理想气体从300 K 加热到350 K ,问在下列两过程中吸收了多少热量?增加了多少内能?对外作了多少功?(已知1

1

.31.8--=k mol J R ) (1)体积保持不变; (2)压强保持不变。

8

3.一半径为R 的球体,均匀地带有电荷,电荷的体密度为e ρ,求电场强度的分布和球心的电势。(工程实验班不做此题)

3* 一半径为1R 的球体均匀带电,电荷体密度为e ρ,球内有一半径为2R 的球形空腔,空腔中心O '与球心O 相距为a 。

(1) 求空腔内任一点P 处的电场强度; (2) 画出空腔内的电场线分布; (3) 求空腔中心点O '处的电势。(工程实验班做此题)

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