湖南工业大学2011级大学物理二毕业换证考试试卷及答案详解

湖南工业大学考试试卷纸系(院)课程名称班级姓名学号密封线课程名称:大学物理（2）（B卷闭卷）适用专业年级:非物理类理工科考试时间120分钟题号一二三四五六七八九十总分统分人签名题分30201010101010100得分考生注意事项：1、本试卷共3页，试卷如有缺页或破损，请立即举手报告以便更换。2、答案请写在密封线内和纸卷正面，否则不记分。3、考试结束后，考生不得将试卷和草稿纸带出考场。一、(每题3分，共30分)1、[D]有两个电荷都是＋q的点电荷，相距为2a．今以左边的点电荷所在处为球心，以a为半径作一球形高斯面。在球面上取两块相等的小面积S1和S2，其位置如题1图所示。设通过S1和S2的电场强度通量分别为1和2通过整个球面的电场强度通量为S，则（A）1＞2，S＝q/0（B）1＜2，S＝2q/0（C）1＝2，S＝q/0（D）1＜2，S＝q/0S1S2Oqq2axOO′BBAC题1题22、[A]如题2图所示，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OO转动（角速度与B同方向），BC的长度为棒长的31，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3、[D]一长直导线横截面半径为a，导线外同轴地套一半径为b的薄圆筒，两者互相绝缘，并且外筒接地，如题3图所示。设导线单位长度的电荷为+，并设地的电势为零，则两导体之间的P点(OP=r)的场强大小和电势分别为(A)204rE，abUln20(B)204rE，rbUln20(C)rE02，raUln20(D)rE02，rbUln20OPrabILO题4vB题3题54、[B]如题4图，在一圆形电流I所在的平面内，选取一个同心圆形闭合回路L，则由安培环路定理可知(A)L0LdB，且环路上任意一点B=0(B)L0LdB，且环路上任意一点B0(C)L0LdB，且环路上任意一点B0(D)L0LdB，且环路上任意一点B=常量5、[B]如题5图示，一电子以速度v垂直地进入磁感应强度为B的均匀磁场中，此电子在磁场中运动轨道所围的面积内的磁通量将(A)正比于B，反比于v2(B)反比于B，正比于v2(C)正比于B，反比于v(D)反比于B，反比于v6、[C]使一光强为0I的平面偏振光先后通过两个偏振片P1和P2。P1和P2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是和90，则通过这两个偏振片后的光强I是（A）201cos2I（B）0（C）201sin(2)4I（D）201sin4I、7、[C]金属导体A旁有一点电荷q，且A处于静电平衡态，下列说法中正确的是（A）导体内E=0，q不在导体内产生电场（B）导体内E≠0，q在导体内产生电场（C）导体内E=0，q在导体内产生电场（D）导体内E≠0，q不在导体内产生电场8、[A]在真空中波长为的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3，则此路径AB的光程为（A）1.5（B）1.5n（C）1.5n（D）3第1页共3页湖南工业大学考试试卷纸系(院)课程名称班级姓名学号密封线9、[D]在空气中有一劈形透明膜，其劈尖角＝1.0×10-4rad，在波长＝700nm的单色光垂直照射下，测得两相邻干涉明条纹间距l＝0.25cm，由此可知此透明材料的折射率n为（A）1.1（B）1.2（C）1.3（D）1.410、[C]证实德布罗意波存在的关键性实验是（A）卢瑟福实验（B）光电效应实验（C）戴威逊——革末实验（D）康普顿实验二、填空题（每题4分，共20分）1、如题1图一半径为R的带有一缺口的细圆环，缺口长度为d(dR)环上均匀带有正电，电荷为q，则圆心O处的场强大小E＝30220R8qddR2R4qd，场强方向为从O点指向缺口中心点。ROdqBORabcIOaaB题1题2题32、如题2图所示，在半径为R的圆柱形空间内，存在磁感强度为B的均匀磁场，B的方向与圆柱的轴线平行．有一无限长直导线在垂直圆柱中心轴线的平面内，两线相距为a，（aR）．已知磁感强度随时间的变化率为dB/dt，则长直导线中的感应电动势的大小为dtdBR221。3、有一半径为a，流有稳恒电流I的1/4圆弧形载流导线bc，按题3图示方向置于均匀外磁场B中，则该导线所受安培力的大小为IBa方向为垂直纸面向里。4、一束单色光垂直入射在光栅上，衍射光谱中共出现5条明纹。若已知此光栅缝宽度与不透明部分宽度相等，那么在中央明纹一侧的两条明纹分别是第__一___级和第___三___级谱线。5、能量为15eV的光子，被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离发射一个光电子，则此光电子的德布罗意波长为1.04nm。（电子的质量me=9.11×10-31kg，1eV=1.60×10-19JH原子电离电势=13.58V普朗克常量h=6.63×10-34）以下为计算题，要有计算步骤三、（10分）绝缘细线上均匀分布着线密度为的正电荷,两直导线的长度和半圆环的半径都等于R．试求环中心O点处的场强．ORRR解:(1)由于电荷均匀分布与对称性，AB和CD段电荷在O点产生的场强互相抵消，取ddRl（2分）则ddRq（2分）产生O点Ed如图，由于对称性，O点场强沿y轴负方向（2分）cosπ4dd2220RREEyR0π4［)2sin(2sin］R0π2（4分）四、（10分）如下图所示线框由一半圆环与两半无限长直导线组成，其中通有电流I，求圆心O处的磁感应强度B.ORI解：半圆弧在O点的磁感应强度00144IIBRR（2分）方向垂直纸面向内（2分）两根半无限长直导线在O点的磁感应强度0002[cos0cos]22442IIIBRRR（2分）方向垂直纸面向里（2分）总场强0042IIBRR（1分）方向垂直纸面向里（1分）第2页共3页湖南工业大学考试试卷纸系(院)课程名称班级姓名学号密封线五、（10分）直导线中通以交流电，如下图所示，置于磁导率为的介质中，已知：，0cosIIt其中、0I是大于零的常量。求：与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势。解：2IBx（3分）ln22dadIlIdaldxxd（3分）0lnsin2NIlddaNtdtd（4分）六、（10分）单缝宽0.10mm，透镜焦距为50cm，用500nm的绿光垂直照射单缝。求：(1)位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹的宽度为多少?中央明条纹的半角宽度为多少?(2)若把此装置浸入水中(n=1.33)，则中央明条纹的宽度和半角宽度又为多少?解：中央明纹的宽度为fnax2（1分）半角宽度为na1sin（1分）(1)空气中，1n，所以3310100.51010.01050005.02xm（2分）33101100.51010.0105000sinrad（2分）(2)浸入水中，33.1n，所以有33101076.31010.033.110500050.02xm（2分）331011076.3101.033.1105000sinrad（2分）七、（10分）从金属铝中逸出一个电子需要4.2eV的能量。今有波长为λ=2000Å的紫外线照射到金属铝的表面。求：（1）光电子的初动能；（2）遏止电势差；（3）铝的红限波长。（普朗克常量h=6.63×10-34电子伏特1eV=1.60×10-19J）解：(1)已知逸出功eV2.4A据光电效应公式221mmvhvA（2分）则光电子最大动能：AhcAhmvEm2maxk21eV0.2J1023.3106.12.41020001031063.6191910834（2分）2kmaxm1(2)2aeUEmv（1分）∴遏止电势差V0.2106.11023.31919aU（2分）(3)红限频率0,∴000,cAh又（1分）∴截止波长1983401060.12.41031063.6Ahcm0.296m1096.27（2分）第3页共3页