2005级大学物理(II)期末试卷及解答(A卷)华工大学物理试卷-各年试卷及答案-大物下

12005级大学物理（II）试卷（A卷）一选择题（共30分）1．（本题3分）(1402)在边长为a的正方体中心处放置一电荷为Q的点电荷，则正方体顶角处的电场强度的大小为：(A)2012aQ．(B)206aQ．(C)203aQ．(D)20aQ．［］2．（本题3分）（1255）图示为一具有球对称性分布的静电场的E～r关系曲线．请指出该静电场是由下列哪种带电体产生的．(A)半径为R的均匀带电球面．(B)半径为R的均匀带电球体．(C)半径为R的、电荷体密度为＝Ar(A为常数)的非均匀带电球体．(D)半径为R的、电荷体密度为＝A/r(A为常数)的非均匀带电球体．[］3．（本题3分）（1171）选无穷远处为电势零点，半径为R的导体球带电后，其电势为U0，则球外离球心距离为r处的电场强度的大小为(A)302rUR．(B)RU0．(C)20rRU．(D)rU0．［］4．（本题3分）（1347）如图，在一带有电荷为Q的导体球外，同心地包有一各向同性均匀电介质球壳，相对介电常量为r，壳外是真空．则在介质球壳中的P点处(设rOP)的场强和电位移的大小分别为(A)E=Q/(4rr2)，D=Q/(4r2)．(B)E=Q/(4rr2)，D=Q/(40r2)．(C)E=Q/(40rr2)，D=Q/(4r2)．(D)E=Q/(40rr2)，D=Q/(40r2)．［］5．（本题3分）（1218）ORrEE∝1/r2OQrp2一个平行板电容器，充电后与电源断开，当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大，则两极板间的电势差U12、电场强度的大小E、电场能量W将发生如下变化：(A)U12减小，E减小，W减小．(B)U12增大，E增大，W增大．(C)U12增大，E不变，W增大．(D)U12减小，E不变，W不变．［］6．（本题3分）（2354）通有电流I的无限长直导线有如图三种形状，则P，Q，O各点磁感强度的大小BP，BQ，BO间的关系为：(A)BPBQBO.(B)BQBPBO．(C)BQBOBP．(D)BOBQBP．[]7．（本题3分）（2047）如图，两根直导线ab和cd沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上，稳恒电流I从a端流入而从d端流出，则磁感强度B沿图中闭合路径L的积分LlBd(A)I0．(B)I031．(C)4/0I．(D)3/20I．［］8．（本题3分）（2092）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．[]9．（本题3分）（4725）把一个静止质量为m0的粒子，由静止加速到v0.6c(c为真空中光速）需作的功等于(A)0.18m0c2．(B)0.25m0c2．(C)0.36m0c2．(D)1.25m0c2．［］10．（本题3分）（4190）aIIIaaaa2aIPQOIaIIabcdL120°OrRI1I23要使处于基态的氢原子受激发后能发射赖曼系(由激发态跃迁到基态发射的各谱线组成的谱线系)的最长波长的谱线，至少应向基态氢原子提供的能量是(A)1.5eV．(B)3.4eV．(C)10.2eV．(D)13.6eV．［］二填空题（共30分）11．（本题3分）（1854）已知某静电场的电势函数U＝a(x2+y)，式中a为一常量，则电场中任意点的电场强度分量Ex＝____________，Ey＝____________，Ez＝_______________．12．（本题4分）（1078）如图所示．试验电荷q，在点电荷+Q产生的电场中，沿半径为R的整个圆弧的3/4圆弧轨道由a点移到d点的过程中电场力作功为________________；从d点移到无穷远处的过程中，电场力作功为____________．13．（本题3分）（7058）一个通有电流I的导体，厚度为D，放置在磁感强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导体的侧表面，如图所示，则导体上下两面的电势差为V=AIB/D(其中A为一常数）．上式中A定义为________系数，且A与导体中的载流子数密度n及电荷q之间的关系为______________．14．（本题3分）（2586）如图所示，在真空中有一半径为a的3/4圆弧形的导线，其中通以稳恒电流I，导线置于均匀外磁场B中，且B与导线所在平面垂直．则该载流导线bc所受的磁力大小为_________________．15．（本题3分）（2338）真空中两只长直螺线管1和2，长度相等，单层密绕匝数相同，直径之比d1/d2=1/4．当它们通以相同电流时，两螺线管贮存的磁能之比为W1/W2=___________．16．（本题4分）（0323）+QRqad∞DISVBaaIcbBO4图示为一圆柱体的横截面，圆柱体内有一均匀电场E，其方向垂直纸面向内，E的大小随时间t线性增加，P为柱体内与轴线相距为r的一点，则(1)P点的位移电流密度的方向为____________．(2)P点感生磁场的方向为____________．17．（本题3分）（4167）子是一种基本粒子，在相对于子静止的坐标系中测得其寿命为0＝2×10-6s．如果子相对于地球的速度为v0.988c(c为真空中光速)，则在地球坐标系中测出的子的寿命＝____________________．18．（本题4分）（4187）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．19．（本题3分）（4787）在主量子数n=2，自旋磁量子数21sm的量子态中，能够填充的最大电子数是________________．三计算题（共40分）20．（本题10分）（1217）半径为R1的导体球，带电荷q，在它外面同心地罩一金属球壳，其内、外半径分别为R2=2R1，R3=3R1，今在距球心d=4R1处放一电荷为Q的点电荷，并将球壳接地(如图所示)，试求球壳上感生的总电荷．21．（本题10分）（0314）载有电流I的长直导线附近，放一导体半圆环MeN与长直导线共面，且端点MN的连线与长直导线垂直．半圆环的半径为b，环心O与导线相距a．设半圆环以速度v平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向以及MN两端的电压UMUN．22．（本题10分）（2559）一圆形电流，半径为R，电流为I．试推导此圆电流轴线上距离圆电流中心x处的磁感强度B的公式，并计算R=12cm，I=1A的圆电流在x=10cm处的B的值．(0=4×10-7N/A2)23.（本题5分）（5357）设有宇宙飞船A和B，固有长度均为l0=100m，沿同一方向匀速飞行，在飞船B上观测到飞船A的船头、船尾经过飞船B船头的时间间隔为t=(5/3)×10-7s，求飞船B相对于飞船A的速度的大小．OPE××××qQOR3R2R1dbMNeaIOv524．（本题5分）（4430）已知粒子在无限深势阱中运动，其波函数为)/sin(/2)(axax(0≤x≤a)求发现粒子的概率为最大的位置．2005级大学物理（II）期末试题解答（A卷）一选择题（共30分）1.（本题3分）(1402)(C)2．（本题3分）（1255）(B)3.（本题3分）（1171）(C)4.（本题3分）（1347）(C)5.（本题3分）（1218）(C)6.（本题3分）（2354）(D)7.（本题3分）（2047）(D)8.（本题3分）（2092）(D)9.（本题3分）（4725）(B)10.（本题3分）（4190）(C)二填空题（共30分）11.（本题3分）（1854）－2ax1分－a1分01分12.（本题4分）（1078）02分qQ/(40R)2分13.（本题3分）（7058）霍尔1分1/(nq)2分14.（本题3分）（2586）aIB23分615.（本题3分）（2338）1∶163分参考解：02/21Bw，nIB0，)4(222102220021dlInVBW)4/(21222202dlInW16:1::222121ddWW16.（本题4分）（0323）垂直纸面向里2分垂直OP连线向下2分17.（本题3分）（4167）1.29×10-5s3分18.（本题4分）（4187）2分02分19.（本题3分）（4787）43分三计算题（共40分）20.（本题10分）（1217）解：应用高斯定理可得导体球与球壳间的场强为304/rrqE(R1＜r＜R2)1分设大地电势为零，则导体球心O点电势为：2121200d4dRRRRrrqrEU210114RRq2分根据导体静电平衡条件和应用高斯定理可知，球壳内表面上感生电荷应为－q．设球壳外表面上感生电荷为Q'．1分以无穷远处为电势零点，根据电势叠加原理，导体球心O处电势应为：1230041RqRqRQdQU3分假设大地与无穷远处等电势，则上述二种方式所得的O点电势应相等，由此可得Q=－3Q/42分故导体壳上感生的总电荷应是－[(3Q/4)+q]1分21.（本题10分）（0314）解：动生电动势MNvlBMeNd)(为计算简单，可引入一条辅助线MN，构成闭合回路MeNM,闭合回路总电动势veIabMNOBx70NMMeN总MNNMMeN2分xxIlBbabaMNd2d)(0vvMNbabaIln20v负号表示MN的方向与x轴相反．3分babaIMeNln20v方向N→M2分babaIUUMNNMln20v3分22.（本题10分）（2559）解：如图任一电流元在P点的磁感强度的大小为204ddrlIB2分方向如图．2分此dB的垂直于x方向的分量，由于轴对称，对全部圆电流合成为零．2分//dBBRlrI2020d4sin2/32220)(2xRIR，方向沿x轴．2分将R=0.12m，I=1A，x=0.1m代入可得B=2.37×10-6T2分23.（本题5分）（5357）解：设飞船A相对于飞船B的速度大小为v，这也就是飞船B相对于飞船A的速度大小．在飞船B上测得飞船A的长度为20)/(1cllv1分故在飞船B上测得飞船A相对于飞船B的速度为20)/(1)/(/ctltlvv2分解得82001068.2)/(1/tcltlvm/s所以飞船B相对于飞船A的速度大小也为2.68×108m/s．2分24.（本题5分）（4430）解：先求粒子的位置概率密度)/(sin)/2()(22axax)]/2cos(1)[2/2(axa2分当1)/2cos(ax时，2)(x有最大值．在0≤x≤a范围内可得ax/2∴ax21．3分IIdlRrxPdB⊥dB∥Bd