天津科技大学2009-2010学年大学物理(下)本科试卷(A卷)(含答案)

2009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第1页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名一选择题（共36分）（请将答案填入答题卡）1．（本题3分）半径为R的均匀带电球体的静电场中各点的电场强度的大小E与距球心的距离r的关系曲线为：［］2．（本题3分）当一个带电导体达到静电平衡时：(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)导体内部的电势比导体表面的电势高．(D)导体内任一点与其表面上任一点的电势差等于零．［］3．（本题3分）在半径为R的长直金属圆柱体内部挖去一个半径为r的长直圆柱体，两柱体轴线平行，其间距为a，如图．今在此导体上通以电流I，电流在截面上均匀分布，则空心部分轴线上O′点的磁感强度的大小为(A)2202RaaI(B)22202RraaI(C)22202rRaaI(D))(222220arRaaI［］4．（本题3分）两个同心圆线圈，大圆半径为R，通有电流I1；小圆半径为r，通有电流I2，方向如图．若rR(大线圈在小线圈处产生的磁场近似为均匀磁场)，当它们处在同一平面内时小线圈所受磁力矩的大小为(A)RrII22210．(B)RrII22210．(C)rRII22210．(D)0．［］EOr(C)E∝1/r2REOr(A)E∝1/r2REOr(B)E∝1/r2REOr(D)E∝1/r2RE∝1/raRrOO′IOrRI1I22009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第2页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名5．（本题3分）三条无限长直导线等距地并排安放，导线I、Ⅱ、III分别载有1A，2A，3A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F1、F2和F3，如图所示．则F1与F2的比值是：(A)7/16．(B)5/8．(C)7/8．(D)5/4．［］6．（本题3分）在真空中一个通有电流的线圈a所产生的磁场内有另一个线圈b，a和b相对位置固定．若线圈b中电流为零(断路)，则线圈b与a间的互感系数：(A)一定为零．(B)一定不为零．(C)可为零也可不为零,与线圈b中电流无关．(D)是不可能确定的．［］7．（本题3分）在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明条纹．若将缝S2盖住，并在S1S2连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面M，如图所示，则此时(A)P点处仍为明条纹．(B)P点处为暗条纹．(C)不能确定P点处是明条纹还是暗条纹．(D)无干涉条纹［］8．（本题3分）如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上．当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时，可以观察到这些环状干涉条纹(A)向右平移．(B)向中心收缩．(C)向外扩张．(D)静止不动．(E)向左平移．［］9．（本题3分）在迈克耳孙干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长，则薄膜的厚度是(A)/2．(B)/(2n)．F1F2F31A2A3AⅠⅡⅢPEMS1S2S空气单色光2009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第3页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名(C)/n．(D)12n．［］10．（本题3分）根据惠更斯－菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的(A)振动振幅之和．(B)光强之和．(C)振动振幅之和的平方．(D)振动的相干叠加．［］11．（本题3分）三个偏振片P1，P2与P3堆叠在一起，P1与P3的偏振化方向相互垂直，P2与P1的偏振化方向间的夹角为30°．强度为I0的自然光垂直入射于偏振片P1，并依次透过偏振片P1、P2与P3，则通过三个偏振片后的光强为(A)I0/4．(B)3I0/8．(C)3I0/32．(D)I0/16．［］12．（本题3分）若粒子(电荷为2e)在磁感应强度为B均匀磁场中沿半径为R的圆形轨道运动，则粒子的德布罗意波长是(A))2/(eRBh．(B))/(eRBh．(C))2/(1eRBh．(D))/(1eRBh．［］二填空题（共28分）（请将答案填入答题卡）13．（本题4分）两个平行的“无限大”均匀带电平面，其电荷面密度分别为＋和＋2，如图所示，则A、B两个区域的电场强度分别为：EA＝__________________，EB＝__________________(设方向向右为正)．14．（本题4分）截面积为S，截面形状为矩形的直的金属条中通有电流I．金属条放在磁感强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直于金属条的左、右侧面(如图所示)．在图示情况下金属条的上侧面将积累____________电荷（正或负），载流子所受的洛伦兹力fm=______________．++2ABSIBB2009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第4页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名(注：金属中单位体积内载流子数为n)15．（本题2分）一无限长载流直导线，通有电流I，弯成如图形状．设各线段皆在纸面内，则P点磁感强度B的大小为________________．16．（本题2分）半径为r的小绝缘圆环，置于半径为R的大导线圆环中心，二者在同一平面内，且rR．在大导线环中通有正弦电流（取逆时针方向为正）I=I0sint，其中、I0为常数，t为时间，则任一时刻小线环中感应电动势（取逆时针方向为正）为_________________________________．17．（本题2分）一无铁芯的长直螺线管，在保持其半径和总匝数不变的情况下，把螺线管拉长一些，则它的自感系数将____________________．18．（本题2分）用波长为的单色光垂直照射如图所示的、折射率为n2的劈形膜(n1＞n2，n3＞n2)，观察反射光干涉．从劈形膜顶开始，第2条明条纹对应的膜厚度e＝___________________．19．（本题4分）在单缝的夫琅禾费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应于单缝处波面可划分为_________________个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是______________________________纹．20．（本题2分）在通常亮度下，人眼瞳孔直径约为3mm．对波长为550nm的绿光，最小分辨角约为__________________________rad．(1nm=10-9m)21．（本题2分）假设某一介质对于空气的临界角是45°，则光从空气射向此介质时的布儒斯特角是_______________________．22．（本题4分）PaIarRn1n2n32009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第5页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名康普顿散射中，当散射光子与入射光子方向成夹角_____________时，散射光子的频率小得最多；当______________时，散射光子的频率与入射光子相同．三计算题（共36分）（请将答案填入答题卡）23．（本题10分）如图所示，在纸面所在的平面内有一载有电流I的无限长直导线，其旁另有一边长为l的等边三角形线圈ACD．该线圈的AC边与长直导线距离最近且相互平行．今使线圈ACD在纸面内以匀速v远离长直导线运动，且v与长直导线相垂直．求当线圈AC边与长直导线相距a时，线圈ACD各边的动生电动势AC、AD、CD及线圈ACD内总的动生电动势．24．（本题10分）图示为一个均匀带电的球层，其电荷体密度为，球层内表面半径为R1，外表面半径为R2．设无穷远处为电势零点，求空腔内任一点的电势．25．（本题10分）波长600nm(1nm=10﹣9m)的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30°，且第三级是缺级．(1)光栅常数(a+b)等于多少？(2)透光缝可能的最小宽度a等于多少？(3)在选定了上述(a+b)和a之后，求在衍射角-π21＜＜π21范围内可能观察到的全部主极大的级次．26．（本题6分）CAalDIvOR1R22009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第6页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名光电管的阴极用逸出功为A=2.2eV的金属制成，今用一单色光照射此光电管，阴极发射出光电子，测得遏止电势差为|Ua|=5.0V，试求：(1)光电管阴极金属的光电效应红限波长；(2)入射光波长．（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，基本电荷e=1.6×10-19C）2009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第7页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名天津科技大学2009-2010第一学期大学物理A卷答案一、选择题BDCDCCBBDDCA二、填空题13－/(20)；3/(20)14负；IB/(nS)15aIB83016tIRrcos202017减小18243n196；第一级明（只填“明”也可以）202.24×10-42154.7°22；2009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第8页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名解：设线圈回路以A→C→D→A的绕向为动生电动势的正向，与直导线平行的AC边产生的动生电动势)2/(01aIllBvv3分其它两边产生的动生电动势大小相等绕向相同．如图所示，在CD边上选一线元ld，则其上的动生电动势lBlBd60cosd)(d2vv)(2d60cos0xalIv∵xld30cosd∴xaxId30cos60cos2d02v3分令2/3lccxaxI002d2/3212vacaIln630v2分=1+22]ln332[20acaalIv2分24解:由高斯定理可知空腔内E＝0，故带电球层的空腔是等势区，各点电势均为U.2分在球层内取半径为r→r＋dr的薄球层．其电荷为dq=4r2dr2分该薄层电荷在球心处产生的电势为00/d4/ddrrrqU2分整个带电球层在球心处产生的电势为212200002dd21RRrrUURR2分因为空腔内为等势区所以空腔内任一点的电势U为OIaxxCDAld)(Bvv2009-2010学年第一学期物理试卷（A卷）第9页（共9页）―――――――――――――装――――――――――――订――――――――――――线――――――――――――――学院专业学号姓名2122002RRUU2分若根据电势定义lEUd计算同样给分.25解：(1)由光栅衍射主极大公式得a+b=sink=2.4×10-4cm3分(2)若第三级不缺级，则由光栅公式得3sinba由于第三级缺级，则对应于最小可能的a，方向应是单缝衍射第一级暗纹：两式比较，得sinaa=(a+b)/3=0.8×10-4cm3分(3)kbasin，(主极大)kasin，(单缝衍射极小)(k＇=1，2，3，......)因此k=3，6，9，.