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大学物理试卷及答案

《大学物理》试卷(A 卷)

各位监考老师和考生请注意:

1.本试卷的选择题答案涂在答题卡上;答题卡上的准考证号为学号的后9位,试卷类型涂A 。

2.考试结束后,请监考老师把答题卡和试卷按学号从小到大的顺序排好,答题卡装在答题卡袋内和试卷一齐送交教务处负责考试人员。

3.考试结束30 分钟内各班班长把《大学物理单元自测》收齐送到理化系物理教研室。

1.沿着弯成直角的无限长直导线,流有电流A 10=I .在直角所决

定的平面内,距两段导线的距离都是cm 20=a 处的磁感应强度=B

1.71?510-T 。(270A N 104-?=πμ)

2.半径为R 的金属圆板在均匀磁场中以角速度ω绕中心轴旋转,均匀磁场

的方向平行于转轴,如图.这时板中由中心至边缘上一点的感应电动势的

大小为______ 2

21R B ω_________。

3.磁场中某点处的磁感强度为)SI (20.040.0j i B

-=,一电子以速度

j i

66100.11050.0?+?=v (SI)通过该点,则作用于该电子上的磁场力F 为

__________0.80310-13

k (N) ________.(基本电荷e =1.6×10-19C)

4.图示一平面简谐波在s 2=t 时刻的波形图,波的振幅为m 2.0,周期为s 4,

则图中P 点处质点的振动方程为_ )cos(2.021

21ππ-=t y p (SI) _____.

5.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°,则入射光的波长应为_______6250? (或625 nm) __________.

6.在光电效应中,当频率为15103?Hz 的单色光照射在逸出功为0.4eV 的金属表面时,金属中逸出的光电子的最大速率为____ 61072.1?____m (普朗克常量s J 1063.634??=-h ,电子质量kg 1011.931-?=m )。

1.一无限长圆柱形铜导体(磁导率μ0),半径为R ,通有均匀分布的电流I .今取一矩形平面S (长为1 m ,宽为2 R ),位置如右图中画斜线部分所示,求通过该矩形平面的磁通量。

解:在圆柱体内部与导体中心轴线相距为r 处的磁感强度的大小,由安培环路定

律可得:

)(22

0R r r R

I

B ≤π=

μ

2分

因而,穿过导体内画斜线部分平面的磁通Φ1为

???==S B S B d d 1 Φr r R

I R

d 2020?π=μπ=40I

μ 3分

在圆形导体外,与导体中心轴线相距r 处的磁感强度大小为

)(20R r r

I

B >π=

μ 2分

因而,穿过导体外画斜线部分平面的磁通Φ2为

??=S B d 2Φr r I R R

d 220?π=μ2ln 20π=I

μ 3分 穿过整个矩形平面的磁通量 21ΦΦΦ+=π=40I μ2ln 20π

+I

μ 1分

2.一束平行光垂直入射到某个光栅上,该光束有两种波长的光,λ1=440 nm ,λ2=660 nm (1 nm = 10-9 m).实验发现,两种波长的谱线(不计中央明纹)第二次重合于衍射角?=60°的方向上.求此光栅的光栅常数d .

解:由光栅衍射主极大公式得 111sin λ?k d = 222sin λ?k d =

2

1

2122112132660440sin sin k k k k k k =??==λλ?? 4分

当两谱线重合时有 ?1= ?2 1分

6

9

462321===k k ....... 2分 两谱线第二次重合即是

4

6

21=k k , k 1=6, k 2=4 2分 由光栅公式可知d sin60°=6λ1

60

sin 61λ=

d =3.05310-3

mm 2分

专业班级: 姓名: 学号:

…………………………密………………………………封………………………………线…………………………

一、填空题(每小题3分)

A/

-A 1

.如图,边长为a的正方形的四个角上固定有四个电量均为q的点电荷。

此正方形以角速度ω绕AC轴旋转时,在中心O点产生的磁感应强度大小为

1

B;此正方形同样以角速度ω绕过O点垂直于正方形平面的轴旋转时,在O

点产生的磁感应强度的大小为

2

B,则

1

B与

2

B间的关系为

(A)

1

B=

2

B(B)

1

B=2

2

B(C)

1

B

=

2

1

2

B(D)

1

B=

4

1

2

B

[]

2.如图所示带负电的粒子束垂直地射入两磁铁之间的水平磁场,则:

(A)粒子向N极移动.(B)粒子向S极移动.

(C)粒子向上偏转.(D)粒子向下偏转.

[]

3.关于稳恒磁场的磁场强度H

的下列几种说法中哪个是正确的?

(A)H

仅与传导电流有关;

(B)若闭合曲线内没有包围传导电流,则曲线上各点的H

必为零;

(C)若闭合曲线上各点H

均为零,则该曲线所包围传导电流的代数和为零;

(D)以闭合曲线L为边缘的任意曲面的H

通量均相等.[]

4.如图所示,一矩形线圈,以匀速自

无场区平移进入均匀磁场区,又平移穿

出.在(A)、(B)、(C)、(D)各t

I~曲线

中哪—种符合线圈中的电流随时间的变化

关系(逆时针指向定为电流正方向,且不计

线圈的自感)?

[]

5.如图,导体棒AB在均匀磁场B

中绕通过C点的垂直于棒长

且沿磁场方向的轴O

O'转动(角速度ω

与B

同方向),BC的长度为

棒长的

3

1.则

(A)A点比B点电势高.(B)A点与B点电势相等.

(C)A点比B点电势低.(D)有稳恒电流从A点流向B点.

[]

6.真空中一根无限长直细导线上通有电流强度为I的电流,则距导线垂直距离为a的空

间某点处的磁能密度为

(A)

2

02

2

1

?

?

?

?

?

a

I

π

μ

μ(B)

2

2

2

1

?

?

?

?

?

a

I

π

μ

μ

(C)

2

2

2

1

??

?

?

?

?

I

a

μ

π

(D)

2

2

2

1

?

?

?

?

?

a

I

μ

μ

[]

7.在圆柱形空间内有一磁感强度为B

的均匀磁场,如图所示,B

大小以速率d B/d t变化.有一长度为l0的金属棒先后放在磁场的两个

不同位置1(ab)和2(a'b'),则金属棒在这两个位置时棒内的感应电

动势的大小关系为

(A)

1

2

ε

ε=≠0.(B)

1

2

ε

ε?.

(C)

1

2

ε

ε?.(D) 0

1

2

=

ε.

[]

8.在匀强磁场中,有两个平面线圈,其面积A1 = 2 A2,通有电流I1 = 2 I2,它们所受的最

大磁力矩之比M1 / M2等于

(A) 4.(B) 2.(C) 1.(D) 1/4.

[]

9.对于单匝线圈取自感系数的定义式为L =Φ /I.当线圈的几何形状、大小及周围磁介质

分布不变,且无铁磁性物质时,若线圈中的电流强度变小,则线圈的自感系数L

(A) 变大,与电流成反比关系.

(B) 变大,但与电流不成反比关系.

(C) 变小.

(D) 不变.

[]

10.一质点作简谐振动,周期为T,当它由平衡位置向X轴正方向运动时,从二分之一

最大位移处到最大位移处这段路程所需要的时间为:

(A) 4/

T(B) 12

/

T(C) 6/

T(D) 8/

T

[]

11.图中所画的是两个简谐振动的振动曲线.若这两个简谐振

动可叠加,则合成的余弦振动的初相为

(A) π

2

3.(B) π.

(C) π

2

1.(D) 0.

[]

12.一列机械横波在t时刻的波形曲线如图所示,则该时

刻能量为最大值的媒质质元的位置是:

(A) f

d

b

o,

,

,,'(B)g

e

c

a,,

,

(C) d

o,'(D) f

b,

[]

l0

三、选择题(每小题3分)

线

13.一沿x 轴负方向传播的平面简谐波在t = 2 s 时的波形曲线如图所示,则原点O 的振

动方程为

(A) )21

(cos 50.0ππ+=t y , (SI). (B) )21

21(cos 50.0ππ-=t y , (SI).

(C) )2121(cos 50.0ππ+=t y , (SI). (D) )2

1

41(cos 50.0ππ+=t y , (SI).

[ ]

14.如图所示,波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为2n 的薄膜上,经上下两个表面反射的两束光发生干涉.若薄膜厚度为e ,而且1n >2n >3n ,则两束反射光在相遇点的位相差为

(A)λπe n 24 (B) πe n 22 (C) π+λπe n 24 (D) π-λπe n 22

[ ]

15.某元素的特征光谱中含有波长分别为4501=λnm 和7502=λnm(m 10nm 1-9=)的光谱线.在光栅光谱中,这两种波长的谱线有重叠现象,重叠处2λ的谱线的级数将是

(A)2,3,4,5…… (B)2,5,8,11…… (C)2,4,6,8…… (D)3,6,9,12……

[ ]

16.使一光强为0I 的平面偏振光先后通过两个偏振片P 1 和P 2,P 1 和P 2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α和 90,则通过这两个偏振片后的光强I 是

(A)α2

21cos I (B)0 (C))2(sin 2

01αI (D)

α201

sin I

[ ]

17.如图,S 1、S 2是两个相干光源,它们到P 点的距离分别为r 1和r 2.路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1,折射率为n 1的介质板,路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2,折射率为n 2的

另一介质板,其余部分可看作真空,这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+ (B) ])1([])1([211222t n r t n r -+--+

(C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n -

[ ]

18.一束波长为λ的平行单色光垂直入射到一单缝AB 上,装置如图.在屏幕D 上形成衍射图样,如果P 是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置,则BC 的长度为 (A) λ / 2. (B) λ.

(C) 3λ / 2 . (D) 2λ .

[ ]

19.如图所示,一束动量为P 的电子,通过缝宽为a 的狭缝,在距 离狭缝为R 处放置一荧光屏,屏上衍射图样中央最大的宽度d 等于

(A)R a /22 (B) P ha /2 (C))/(2RP ha (D))/(2aP Rh

[ ]

20.下列各组量子数中,哪一组可以描述原子中电子的状态?

(A) n = 2,l = 2,m l = 0,21

=s m .

(B) n = 3,l = 1,m l =-1,21

-=s m .

(C) n = 1,l = 2,m l = 1,21

=s m .

(D) n = 1,l = 0,m l = 1,2

1

-=s m .

[ ] 三、选择题(每小题3分共60分).

1.C 2.C 3. C 4. D 5. A 6. B 7. B 8. A 9.D 10. C 11.B 12. B 13. C 14.A 15.D 16. C 17.B 18.B 19.D 20.B

河南理工大学 2010~2011 学年第 1 学期

《大学物理》试卷(A 卷)

S 1

S 2

各位监考老师和考生请注意:

1.本试卷的选择题答案涂在答题卡上;答题卡上的准考证号为学号的后9位,试卷类型涂A 。

2.考试结束后,请监考老师把答题卡和试卷按学号从小到大的顺序排好,答题卡装在答题卡袋内和试卷一齐送交教务处负责考试人员。

3.考试结束后各班班长把《大学物理单元自测》收齐送到理化系物理教研室。

1.一自感线圈中,电流强度在 0.002 s 内均匀地由10 A 增加到12 A ,此过程中线圈内自感电动势为 400 V ,则线圈的自感系数为L =____________.

2.在同一平面上有两个同心的圆线圈,大圆半径为R ,通有电流I 1,小圆半

径为r ,通有电流I 2 (如图

),则小线圈所受的磁力矩为________. 3.如图所示,一导线构成一正方形线圈然后对折,并使其平面垂直置于均匀磁场B .当线圈的一半不动,另一半以角速度ω张开时(线圈边长为2l),线圈

中感应电动势的大小E

=____________________.(设此时的张角为

θ,见图)

4.一沿x 轴正方向传播的平面简谐波,频率为ν ,振幅为A ,已知t = t 0时刻的波形曲线如图所示,则x = 0 点的振动方程为: ______________ .

5.如图所示,波源S 1和S

2发出的波在P 点相遇,P 点距波源S 1和S 2的距离分别为 3λ 和10 λ / 3 ,λ 为两列波在介质中的波长,若P 点的合振幅总是极大值,波源S 1 的相位比S 2 的相位领 先_________________.

6. 一双缝干涉装置,在空气中观察时干涉条纹间距为1.0 mm .若整个装置放在水中,干涉条纹的间距将为____________________mm .(设水的折射率为4/3)

1.在真空中将一根细长导线弯成如图所示的形状(在同一平面内,由实线表示),R EF AB ==,大圆弧

BC 的半径为R ,小圆弧DE 的半径为R 2

1

,求圆心O 处的磁感强度B 的

大小和方向. (本题10分)

2.如图所示,一平面简谐波沿Ox 轴正向传播,波速大小为u ,

若P 处质点的振动方程为 )cos(φω+=t A y P ,求 (1) O 处质点的振动方程;

(2) 该波的波动表达式; (本题6分)

3. 用波长为λ=600 nm (1 nm =10-9 m)的光垂直照射由两块平玻璃板构成的空气劈形膜,

劈尖角θ=2310-4 rad .改变劈尖角,相邻两明条纹间距缩小了?l =1.0 mm ,求劈尖角的改变量?θ. (本题6分)

A 点(见图)产生的磁感强度

B 为

I

ω θ × × × ×

d

a

b c B

× × × × × × × ×

P

S S 2

一、填空题(每小题3分) 二、计算题 填空题3 图

填空题2 图

(C)

l

I

π02μ. (D) 以上均不对. [ ]

2.如图所示的一细螺绕环,它由表面绝缘的导线在铁环上密绕而成,每厘米绕10匝.当导线中的电流I 为2.0 A 时,测得铁环内的磁感应强度的大小B 为1.0 T ,则可求得铁环的相对磁导率μr 为(真空磁导率μ 0 =4π310-7 T 2m 2A -1)

(A) 7.963102 (B) 3.983102

(C) 1.993102 (D) 63.3

[ ]

3.如图,流出纸面的电流为2I ,流进纸面的电流为I ,则下述各式中哪一个是正确的?

(A) I l H L 2d 1

=?? . (B) I l H L =??2d

(C) I l H L -=??3d

. (D)

I l H L -=??4

d

[ ] 4.一矩形线框长为a 宽为b ,置于均匀磁场中,线框绕OO ′轴,以匀角速度ω旋转(

如图所示).设t =0时,线框平面处于纸面内,则

任一时刻感应电动势的大小为 (A) ω abB | cos ω t |

. (B) 2abB | cos ω t |

(C) t abB ωωcos 2

1

. (D) ω abB | sin ω t | .

[ ]

5.如图,无限长直载流导线与正三角形载流线圈在同一平面内,若

长直导线固定不动,则载流三角形线圈将 (A) 向着长直导线平移. (B) 离开长直导线平移. (C) 转动. (D) 不动. [ ]

6.如图所示.一电荷为q 的点电荷,以匀角速度ω作圆周运动,圆周的半径为R .设t = 0

时q 所在点的坐标为x 0 = R ,y 0 = 0 ,以i 、j

分别表示x 轴和y 轴上的

单位矢量,则圆心处O 点的位移电流密度为:

(A) i t R q ωωsin 42π

(B) )cos (sin 42

j t i t R q ωωω-π (C) k R

q 2

4πω (D) j t R q ωω

cos 42π [ ]

7.有两个长直密绕螺线管,长度及线圈匝数均相同,半径分别为r 1和r 2.管内充满均匀

介质,其磁导率分别为μ1和μ2.设r 1∶r 2=1∶2,μ1∶μ2=2∶1,当将两只螺线管串联在电路中通电稳定后,其自感系数之比L 1∶L 2与磁能之比W m 1∶W m 2分别为: (A) L 1∶L 2=1∶1,W m 1∶W m 2 =1∶1.

(B) L 1∶L 2=1∶2,W m 1∶W m 2 =1∶1. (C) L 1∶L 2=1∶2,W m 1∶W m 2 =1∶2. (D) L 1∶L 2=2∶1,W m 1∶W m 2 =2∶1.

[ ]

8.真空中两根很长的相距为2a 的平行直导线与电源组成闭合回路如图.已知导线中的电流为I ,则在两导线正中间某点P 处的磁能密度为

(A)

200)2(1a I πμμ . (B) 2

00)2(21a

I πμμ . (C)

200

)(

21a

I

πμμ (D) 0 .

[ ]

9.三条无限长直导线等距地并排安放,导线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别载有1 A ,2 A ,3 A 同方向的电流.由于磁相互作用的结果,导线Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ单位长度上分别受力F 1、F 2和F 3,如图所示.则F 1与F 2的比值是: (A) 7/16. (B) 5/8.

(C) 7/8. (D) 5/4.

[ ] 10.图(a)、(b)、(c)为三个不同的简谐振动系统.组成各系统的各弹簧的原长、各弹簧的劲度系数及重物质量均相同.(a)、

(b)、(c)三个振动系统的ω2(ω为固有角频率)值之比为 (A) 2∶1∶2

1

. (B) 1∶2∶4 . (C) 4∶2∶1 . (D) 1∶1∶2 .

[ ]

11.一列机械横波在t 时刻的波形曲线如图所示,则该时刻能量为最大值的媒质质元的位置是: (A) o ',b ,d ,f . (B) a ,c ,e ,g .

(C) o ',d . (D) b ,f .

[ ]

12.有两列沿相反方向传播的相干波,其表达式为)/(2cos 1λνx t A y -π= 和 )/(2c o s 2λνx t A y +π=.叠加后形成驻波,其波腹位置的坐标为:

(A) x =±k λ. (B) λ)12(2

1

+±=k x .

(C) λk x 2

1

±=. (D) 4/)12(λ+±=k x .

其中的k = 0,1 2, ….

[ ]

13.一沿x 轴负方向传播的平面简谐波在t = 2 s 时的波形曲线如图所示,则原点O 的振动方程为

(A) )2

1

21(cos 50.0ππ+=t y , (SI).

4

I 1

(a)

(b)

(c)

F 1 F 2 F 3

1 A

2 A

3 A Ⅰ Ⅱ Ⅲ

(B) )2

1

21(cos 50.0ππ-=t y , (SI).

(C) )21

(cos 50.0ππ+=t y , (SI)

(D) )2

1

41(cos 50.0ππ+=t y , (SI).

[ ]

14.真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的均匀透明媒质中,从A 点沿某一路径传播到B 点,路径的长度为l .A 、B 两点光振动相位差记为?φ,则 (A) l =3 λ / 2,?φ=3π. (B) l =3 λ / (2n ),?φ=3n π.

(C) l =3 λ / (2n ),?φ=3π. (D) l =3n λ / 2,?φ=3n π.

[ ]

15.某元素的特征光谱中含有波长分别为4501=λnm 和7502=λnm(m 10nm 1-9=)的光谱线.在光栅光谱中,这两种波长的谱线有重叠现象,重叠处1λ的谱线的级数将是

(A)2,3,4,5…… (B)5,10,15,20…… (C)2,4,6,8…… (D)3,6,9,12……

[ ]

16.在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中,用单色光垂直照

射,在反射光中看到干涉条纹,则在接触点P 处形成的圆斑为

(A) 全明. (B) 全暗.

(C) 右半部明,左半部暗.

(D) 右半部暗,左半部明.

[ ]

17.

在双缝干涉实验中,入射光的波长为λ,用玻璃纸遮住双缝中的一个缝,若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5 λ,则屏上原来的明纹处 (A) 仍为明条纹;

(B) 变为暗条纹;

(C) 既非明纹也非暗纹; (D) 无法确定是明纹,还是暗纹.

[ ]

18.如图所示,两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L ,夹在两块平晶的中间,形成空气劈形膜,当单色光垂直入射时,产生等厚干涉条纹.如果滚柱之间的距离L 变小,则在L 范围内干涉条纹的

(A) 数目减少,间距变大. (B) 数目不变,间距变小. (C) 数目增加,间距变小.

(D) 数目减少,间距不变.

[ ]

19以一定频率的单色光照射在某种金属上,测出其光电流曲线在图中用实线表示,然后保持光的频率不变,增大照射光的强度,测出其光电流曲线在图中用虚线表示.满足题意的图是

[ ]

20.在氢原子的L 壳层中,电子可能具有的量子数(n ,l ,l m ,s m )是:

(A) (1,0,0,21-

) (B) (2,0,1,21

-) (C) (3,1,-1,21) (D) (2,1,-1,2

1

)

[ ]

图中数字为各处的折射

河南理工大学 2009~2010 学年第 1 学期

《大学物理》试卷(A )答案

一、填空题.

1. 0. 4H 2。 0 3。 2 l 2B ωsin θ

4 ]2

1)(2c o s [0π+-π=t t A y ν (SI)

5. 2π/3 6。 0.75 二、计算题. 1.

解:(1) AB ,CD ,EF 三条直线电流在O 点激发的磁场为零;

)8/(0R I B BC μ=

)6/(0R I B DB μ=

∴ R

I

R

I

R

I

B 24860000μμμ=

-

=

方向为从O 点穿出纸面指向读者. 2.

解:(1) O 处质点振动方程 ])(c o s [0φω+-

=u L

t A y (2) 波动表达式 ])(cos[

φω++-=u

L x t A y

3.

解:解:原间距 l 1=λ / 2θ=1.5 mm 改变后, l 2=l 1-?l =0.5 mm θ 改变后, θ2=λ / 2l 2=6310-4 rad 改变量 ?θ=θ2-θ=4.0310-4 rad

三、选择题

1.A 2.B 3. D 4. A 5. B 6. B 7. C 8. C 9.C 10. B 11.B 12. A 13. A 14. C 15.B 16. D 17.B 18.B 19.B 20.D

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