大学物理下模拟1及答案

模拟1及答案一选择题（共21分）1（3分）电流由长直导线1沿平行bc边方向经过a点流入由电阻均匀的导线构成的正三角形线框，由b点流出，经长直导线2沿cb延长线方向返回电源(如图)．已知直导线上的电流为I，三角框的每一边长为l．若载流导线1、2和三角框中的电流在三角框中心O点产生的磁感强度分别用1B、2B和3B表示，则O点的磁感强度大小(A)B=0，因为B1=B2=B3=0．B)B=0，因为021BB，B3=0．(C)B≠0，因为虽然021BB，但B3≠0(D)B≠0，因为虽然B3=0，但021BB［］2（3分）如图所示．一电荷为q的点电荷，以匀角速度作圆周运动，圆周的半径为R．设t=0时q所在点的坐标为x0=R，y0=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)itRqsin42(B)jtRqcos42(C)kRq24(D))cos(sin42jtitRq［］3（3分）单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e，且n1＜n2＞n3，1为入射光在n1中的波长，则两束反射光的光程差为(A)2n2e．(B)2n2e1/(2n1)．(C)2n2en11/2．(D)2n2en21/2．［］4（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)．(C)/n．(D)12n．［］5（3分）一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I为(A)4/0I2．(B)I0/4．(C)I0/2．(D)2I0/2．［］6（3分）将波函数在空间各点的振幅同时增大D倍，则粒子在空间的分布概率将(A)增大D2倍．(B)增大2D倍．(C)增大D倍．(（D）不变．［］abcIIO12)(ix)(jyRqOn1n2n3入射光反射光1反射光2e7（3分）氢原子中处于3d量子态的电子，描述其量子态的四个量子数(n，l，ml，ms)可能取的值为(A)(3，0，1，21)．(B)(1，1，1，21)．(C)(2，1，2，21)．(D)(3，2，0，21)．［］二填空题（共21分）8（4分）长直电缆由一个圆柱导体和一共轴圆筒状导体组成，两导体中有等值反向均匀电流I通过，其间充满磁导率为的均匀磁介质．介质中离中心轴距离为r的某点处的磁场强度的大小H=________________，磁感强度的大小B=__________．9（5分）有两个长度相同，匝数相同，截面积不同的长直螺线管，通以相同大小的电流．现在将小螺线管完全放入大螺线管里(两者轴线重合)，且使两者产生的磁场方向一致，则小螺线管内的磁能密度是原来的__________倍；若使两螺线管产生的磁场方向相反，则小螺线管中的磁能密度为____________(忽略边缘效应)10（3分）波长为的平行单色光垂直照射到劈形膜上，劈形膜的折射率为n，在由反射光形成的干涉条纹中，第五条明条纹与第三条明条纹所对应的薄膜厚度之差为_______________________．11（3分）平行单色光垂直入射在缝宽为a=0.15mm的单缝上．缝后有焦距为f=400mm的凸透镜，在其焦平面上放置观察屏幕．现测得屏幕上中央明条纹两侧的两个第三级暗纹之间的距离为8mm，则入射光的波长为=_______________．12（3分）一束自然光从空气投射到玻璃表面上(空气折射率为1)，当折射角为30度时，反射光是完全偏振光，则此玻璃板的折射率等于____________．13（3分）在光学各向异性晶体内部有一确定的方向，沿这一方向寻常光和非常光的____________相等，这一方向称为晶体的光轴．只具有一个光轴方向的晶体称为______________晶体三计算题（共58分）14（10分）横截面为矩形的环形螺线管，圆环内外半径分别为R1和R2，芯子材料的磁导率为，导线总匝数为N，绕得很密，若线圈通电流I，求．(1)芯子中的B值和芯子截面的磁通量．(2)在rR1和rR2处的B值．R1R2Nb15（5分）通有电流Ｉ的长直导线在一平面内被弯成如图形状，放于垂直进入纸面的均匀磁场B中，求整个导线所受的安培力(R为已知)16（5分）一面积为S的单匝平面线圈，以恒定角速度在磁感强度ktBBsin0的均匀外磁场中转动，转轴与线圈共面且与B垂直（k为沿z轴的单位矢量）．设t=0时线圈的正法向与k同方向，求线圈中的感应电动势17（5分）在相距2r+l的平行长直载流导线中间放置一固定的∏字形支架，如图．该支架由硬导线和一电阻串联而成且与载流导线在同一平面内．两长直导线中电流的方向相反，大小均为I．金属杆DE垂直嵌在支架两臂导线之间，以速度v在支架上滑动，求此时DE中的感应电动势．18（10分）在双缝干涉实验中，波长＝550nm的单色平行光垂直入射到缝间距a＝2×10-4m的双缝上，屏到双缝的距离D＝2m．求：(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2)用一厚度为e＝6.6×10-5m、折射率为n＝1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？(1nm=10-9m)19（5分）一束具有两种波长1和2的平行光垂直照射到一衍射光栅上，测得波长1的第三级主极大衍射角和2的第四级主极大衍射角均为30°．已知1=560nm(1nm=10-9m)，试求:(1)光栅常数a＋b(2)波长220（5分）以波长410nm(1nm=10-9m)的单色光照射某一金属，产生的光电子的最大动能EK=1.0eV，求能使该金属产生光电效应的单色光的最大波长是多少？(普朗克常量h=6.63×10-34J·s)21（5分）试估计处于基态的氢原子被能量为12.09eV的光子激发时，其电子的轨道半径增加多少倍？22（8分）如图所示，一电子以初速度v0=6.0×106m/s逆着场强方向飞入电场强度为E=500V/m的均匀电场中，问该电子在电场中要飞行多长距离d，可使得电子的德布罗意波长达到=1Å．(飞行过程中，电子的质量认为不变，即为静止质量me=9.11×10-31kg；基本电荷e=1.60×10-19C；普朗克常量h=6.63×10-34J·s)答案一选择题RIIBIDBlEAIrrvEv0e1（D）2（D）3（C）4（D）5（B）6（D）7（D）二填空题（共21分）8（4分）I/(2r)2分I/(2r)2分9（5分）43分02分10（3分）/n3分11（3分）500nm(或5×10-4mm)3分12（3分）33分13（3分）传播速度2分单轴1分三计算题14（10分）解：(1)在环内作半径为r的圆形回路,由安培环路定理得NIrB2，)2/(rNIB3分在r处取微小截面dS=bdr,通过此小截面的磁通量rbrNISBd2ddΦ穿过截面的磁通量SSBdΦrbrNId212ln2RRNIb5分(2)同样在环外(rR1和rR2)作圆形回路,由于0iI02rB∴B=02分15解：长直导线AC和BD受力大小相等,方向相反且在同一直线上，故合力为零．现计算半圆部分受力，取电流元lId，BlIFdd即ddIRBF2分由于对称性0dxF∴RIBIRBFFFyy2dsind03分方向沿y轴正向16解：ttSBtBScossincos02分)cossin(/dd220ttSBt)2cos(0tSB)2cos(0tSBi3分IIyxABCDddFxdFy1F2FFdB17解：取DE中点为坐标原点O．在DE上距O为x处取线元dx，则dx处的磁场为]2121[2021xlrxlrIBBB2分杆运动时杆上dx段切割磁力线其感应电动势为]2d2d[2dd0xlrxxlrxIxBivv整个杆上的感应电动势为rlrIlliilnd02/2/v方向从D向E．3分18解：(1)x＝20D/a2分＝0.11m2分(2)覆盖云玻璃后，零级明纹应满足(n－1)e＋r1＝r22分设不盖玻璃片时，此点为第k级明纹，则应有r2－r1＝k2分所以(n－1)e=kk＝(n－1)e/＝6.96≈7零级明纹移到原第7级明纹处2分19解：(1)由光栅衍射主极大公式得1330sinbacm1036.330sin341ba3分(2)2430sinba4204/30sin2banm2分20解：设能使该金属产生光电效应的单色光最大波长为．由00Ah可得0)/(0AhcAhc/02分又按题意：KEAhc)/(∴KEhcA)/(得KKEhchcEhchc)/(0=612nm3分21解：设激发态量子数为n,根据玻尔理论：hEEn1对氢原子E1=－13.6eV(基态)，h=12.09eV∴En=－1.51eV2分另外，对氢原子有En=－13.6/n2eV由此有－1.51＝－13.6/n2故n2≈9，n=32分氢原子的半径公式为rn=n2a1=9a1即氢原子的半径增加到基态时的9倍．1分22解：)/(vemh①2分ad2202vv②ameEe③2分由①式：)/(emhv7.28×106m/s由③式：emeEa/8.78×1013m/s2由②式：)2/()(202advv=0.0968m=9.68cm4分