大物历年期末试题-.ppt

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99级大学物理期末试卷,一、选择题,1、在静电场中，下列说法正确的是：

A）带正电荷的导体，其电势一定是正值。

B）等势面上各点的场强一定相等。

C）场强为零处，电势也一定为零。

D）场强相等处，电势梯度矢量一定相等。

2、电子的质量为me，电量为-e，绕静止的氢原子核（即质子）作半径为r的匀速率圆周运动，则电子的速率为：

3、A、B为导体大平板，面积均为S，平行放置，A板带电荷+Q1，B板带电荷+Q2，如果使B板接地，则AB间电场强度的大小E为；,4、若空间存在两根无限长直载流导线，空间的磁场分布就不具有简单的对称性，则该磁场分布：

A）不能用安培环路定理计算。

B）可以直接用安培环路定理求出。

C）只能用毕奥萨伐尔定律求出。

D）可以用安培环路定理和磁感应强度的叠加原理求出。

5、自感为0.25H的线圈中，当电流在（1/16）S内由2A均匀减小到零时，线圈中自感电动势的大小为：

6、在康普顿效应实验中，若散射光波长是入射光波长的1.2倍，则散射光光子能量与反冲电子动能Ek之比/Ek为,A）2B）3C）4D）5,7、不确定关系式表示在X方向上：

A）粒子位置不能确定。

B）粒子动量不能确定。

C）粒子位置和动量都不能确定。

D）粒子位置和动量不能同时确定。

8、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：

9、氩（Z=18）原子基态的电子组态是：

二、填空题,A、

（1）B、

（2）C、

（1），（3）D、（3）E、（4）,10、附图是导体、半导体、绝缘体在热力学温度T=0K时的能带结构图。

其中属于绝缘体的能带结构是：

不闭合。

7、反映电磁场基本性质和规律的积分形式的麦克斯韦方程组为,试判断下列结论是包含或等效于哪一个麦克斯韦方程式的。

将你确定的方程式用代号填在相应结论后处：

自发辐射,受激辐射,受激辐射,三、计算题,1、半径为R的长直螺线管单位长度上密绕有n匝线圈，在管外有一包围着螺线管、面积为S的圆线圈，其平面垂直于螺线管轴线。

螺线管中电流i随时间作周期为T的变化.求:

圆线圈中的感生电动势i。

画出i-t曲线，注明时间坐标。

解：

螺线管内磁感应强度为：

圆线圈的磁通量为：

感生电动势：

由图知：

2、当电子的德布罗意波长与可见光波长（=5500）相同时，求它的动能是多少电子伏特？

（电子质量me=9.1110-31kg，普朗克常量h=6.6310-34J.s1eV=1.610-19J）,证明题:

有一带电球壳，内、外半径分别为a和b，电荷体密度=A/r，在球心处有一点电荷Q，证明当A=Q/（2a2）时，球壳区域内的场强的大小E与r无关。

证：

在球壳区域内任一高斯球面，半径为r。

由高斯定理：

与r无关。

00级大学物理期末试卷,1、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？

一、选择题:

2、一电子以速度垂直地进入磁感应强度为的均匀磁场中，此电子在磁场中运动轨道所围的面积的磁通量将,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，正比于v.,3、两根载流直导线相互正交放置，I1沿Y轴的正方向流动，I2沿Z轴负方向流动。

若载流I1的导线不能动，载流I2的导线可以自由运动，则载流I2的导线开始运动的趋势是：

A）沿X方向平动。

B）以X为轴转动。

C）以Y为轴转动。

D）无法判断。

4、在一自感线圈中通过的电流I随时间t的变化规律如图a所示,若以I的正方向作为的正方向,则代表线圈内自感电动势随时间变化规律的曲线为下图中的哪一个?

5、如图,平行板电容器（忽略边缘效应）充电时,沿环路L1,L2磁场强度的环流中,必有:

6、某金属产生光电效应的红限波长为0，今以波长为（0）的单色光照射该金属，金属释放出的电子（质量为me）的动量大小为:

7、电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为U的静电场加速后，其德布罗意波长是0.4，则U约为：

A）150VB）330VC）630VD）940V,8、不确定关系式表示在X方向上：

A）粒子位置不能确定。

B）粒子动量不能确定。

C）粒子位置和动量都不能确定。

D）粒子位置和动量不能同时确定。

9、硫化镉（CdS）晶体的禁带宽度为2.42eV，要使这种晶体产生本征光电导，则入射到晶体上的光的波长不能大于:

（普朗克常数h=6.6310-34J.s，基本电荷e=1.610-19C）,A）650nmB）628nmC）550nmD）514nm,10、在激光器中利用光学谐振腔：

A）可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的单色性。

B）可提高激光束的单色性，而不能提高激光束的方向性。

C）可同时提高激光束的方向性和单色性。

D）即不能可提高激光束的方向性也不能提高其的单色性。

二、填空：

1、如图所示，两同心导体球壳，内球壳带电量+q，外球壳带电量2q。

静电平衡时，外球壳的电荷分布为：

2、两点电荷在真空中相距为r1时的相互作用力等于它们在某一“无限大”各向同性均匀电介质中相距为r2时的相互作用力，则该电介质的相对电容率r=。

氢原子能量,1、2、3、.,7、按照原子的量子理论，原子可以通过和两种辐射方式发光，而激光是由方式产生的。

自发辐射,受激辐射,受激辐射,三、计算（40分）：

1、一环形薄片由细绳悬吊着，环的外半径R，内半径为R/2，并有电量Q均匀分布在环面上。

细绳长3R，也有电量Q均匀分布在绳上，试求圆环中心O处的电场强度（圆环中心在细绳延长线上）。

解：

先计算细绳上的电荷对中心产生的场强。

选细绳的顶端为坐标原点O。

X轴向下为正。

在x处取一电荷元,它在环心处的场强为：

整个细绳上的电荷在O点处的场强为：

圆环上的电荷分布对环心对称，它在环心处的场强为零。

方向竖直向下。

2、电荷面密度分别为+和-的两块无限大均匀带电平行平面，分别与X轴垂直交于x1=a,x2=-a两点。

设坐标原点O处电势为零，试求空间的电势分布表示式并画出其曲线。

解：

由高斯定理可得场强分布为：

由此可求出电势分布：

3、两个共面的平面带电圆环，其内外半径分别为R1、R2和R2、R3，外面的圆环以每秒n2转的转速顺时针转动，里面的圆环以每秒n1转的转速逆时针转动。

若电荷面密度都是，求n1和n2的比值多大时，圆心处的磁感应强度为零。

解：

1）在内圆环上取半径为r宽度为dr的细圆环，则：

由于转动而形成的电流：

2）整个内圆环在O点产生的磁感应强度为：

3）同理得外圆环在O点产生的磁感应强度为：

解:

过圆心作辅助线至无限远处与长直导线闭合。

4、在半径为R的圆柱形空间内,充满磁感应强度为的均匀磁场的方向与圆柱的轴线平行,有一无限长直导线在垂直于圆柱中心轴线的平面内,两线相距为a,aR,如图所示,已知磁感应强度随时间的变化率为dB/dt,求长直导线中的感应电动势,并讨论其方向。

由法拉第电磁感应定律：

4）为使O点的磁感应强度为零，则,即：

2001级大学物理（下）期终试卷,B,一、选择题（共30分，每题3分）,1、半径为R的“无限长”均匀带电圆柱的静电场中各点的电场强度的大小E与轴线的距离r的关系曲线为：

（A）,（B）,（C）,（D）,C,2、如图所示，一封闭的导体球壳A内有两个导体B和C。

A、C所带净电量为零，B点正电，则A、B、C三导体的电势UA、UB、UC的大小关系是：

（A）,（B）,（C）,（D）,3、如图，一个电量为+q、质量为m的质点，以速度V沿X轴射入磁感强度为B的均匀磁场中，磁场方向垂直纸面向里，其范围从X=0延伸到无限远处，如果质点在X=0和Y=0处进入磁场，则它将以速度-V从磁场中某一点出来，这点坐标是X=0和,B,A,4、顺磁物质的磁导率：

（A）比真空的磁导率略小。

（B）比真空的磁导率略大。

（C）远小于真空的磁导率。

（D）远大于真空的磁导率。

B,5、如图，导体棒AB在均匀磁场中绕通过C点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO转动，BC的长度为棒长的1/3，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）有稳定的电流从A点流向B点。

C,6.如图,平行板电容器（忽略边缘效应）充电时,沿环路L1,L2磁场强度的环流中,必有:

7、某金属产生光电效应的红线波长为0，今以波长为（0）的单色光照射该金属，金属释放出的电子（质量为me）的动量大小为：

E,D,A,8、电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为U的静电场加速后，其德布罗意波长为0.4埃，则U约为：

（A）150V（B）330V（C）630V（D）940V,9、已知粒子在一维无限深势阱中运动,其波函数为:

那么粒子在x=5a/6处出现的概率密度为:

C,10.下述说法中,正确的是:

（A）本征半导体是电子与空穴两种载流子同时参与导电,而杂质半导体只有一种载流子参与导电,所以本征半导体导电性能比杂质半导体好.（B）n型半导体的性能优于p型半导体,因n型半导体是负电子导电,p型半导体是正离子导电.（C）n型半导体中杂质原子所形成的局部能级靠近空带（导带）的底部,使局部能级中多余的电子容易被激发跃迁到空带中去,大大提高了半导体导电性能.（D）p型半导体的导电机构完全决定于满带中空穴的运动.,垂直纸面向里,3、无限长直导线在P处弯成半径为R的圆，当通以电流I时，则在圆心O点的磁感应强度大小等于方向为,2、（5分）一平行板电容器，两极间充满各向同性均匀电介质，已知相对介电常数为r，若极板上的自由电荷面密度为，则介质中电位移的大小D=.电场强度的大小,二、填空题（共30分）1、（5分）真空中有一均匀电点球面，球半径为R，总带电量为Q（0），今在球面上挖去一很小面积dS（连同其上电荷），设其余部分的电荷仍均匀分布，则挖去以后球心处的电场强度为球心处电势为（设无限远处电势为零）。

4、（5分）一半径为R圆柱形导体，筒壁很薄，可视为无限长，通以电流I，筒外有一层厚为d，磁导率为的均匀顺磁性介质，介质外为真空，画出此磁场的H-r图及B-r图,1.5mH,22.6J/m3,

（2）,（3）,（4）,（5）,8、（3分）在下列给出的条件中，哪些是产生激光的条件，将其标号列下：

.

（1）自发辐射

（2）受激辐射（3）粒子数反转（4）三能级系统（5）谐振腔,7、根据量子力学理论,氢原子中电子的动量矩在外磁场方向上的投影为,当角量子数l=2时,Lz的可能值为.,6、一个中空的长直螺线管上每厘米饶有20匝导线，当通以电流I=3A时，管中磁场能量密度w=.,5、有两个线圈，自感系数分别为L1和L2。

已知L1=3mH，L2=5mH，串联成一个线圈后测得自感系数L=11mH，则两线圈的互感系数M=.,x,p,a,o,2l,dx,x,2分,4分,4分,三、计算题：

（共40分）1、电量q均匀分布在长为2l的细棒上，求杆的中垂线上与杆中心距离为a的P点的电势（设无穷远电势为零）,2、一真空二极管，其主要构件是一个半径R1=510-4m的圆柱形阴极A和一个套在阴极外的半径R2=4.510-3m的同轴圆筒形阳极B,如图所示，阳极电势比阴极高300V，忽略边缘效应求电子刚从阴极射出时所受的电场力。

（电子电量e=1.610-19C）,解：

与阴极同轴作半径为r（R1rR2）的单位长度的圆柱形高斯面。

设阴极上电荷线密度为，由高斯定理得：

方向沿半径指向阴极。

2分,2分,2分,2分,2分,3、半径为R的半圆线圈ACD通有电流I1，置于电流为I2的无限长直线电流的磁场中，直线电流I1恰过半圆的直径，两导线互相绝缘。

求半圆线圈受到长直线电流I1的磁力。

解：

取坐标如图。

长直线电流在半圆线圈处产生的磁感应强度大小为：

方向：

半圆线圈上dl线电流所受的磁力大小：

方向如图。

由对称性知：

半圆线圈所受I1的磁力大小为：

方向沿x轴正向。

4、如图，两条平行导线和一个矩形导线框共面，且导线框的一个边与长导线平行，到两长导线的距离分别为r1,r2,已知两导线中电流都为II0sint,I0,为常数，导线框长为a宽为b求导线框中电动势。

解：

对这类题目主要类型有I不变，线圈以v运动；I变化，线圈不动；I变化，线圈运动，都应先求出B分布，然后求出（t）,最后求出d/dt.,选顺时针方向为E的正方向，取面元dS=adx,当cost0时，E0,E沿反时针方向；,当cost0,E沿顺时针方向。

返回,3、在一个带有正电荷的均匀带电球外，放置一电偶极子，其电矩的方向如图当电偶极子被释放后，该电偶极子将,A）沿逆时针方向旋转直到电矩沿径向指向球面而停止B）沿逆时针方向旋转至沿径向指向球面，同时沿电场线方向向着球面移动C）沿逆时针方向旋转至沿径向指向球面，同时逆电场线方向远离球面移动D）沿顺时针方向旋转至沿径向朝外，同时逆电场线方向向着球面移动,02级大学物理期末试卷,4、电流I由长直导线1沿垂直bc边经a点流入一电阻均匀分布的正三角形线框，再由b点沿垂直ac边方向流出，经长直导线2返回电源。

若载流长直导线1、2和三角形框在框中心O点产生的磁感应强度分别用表示，则O点的磁感应强度大小,A）B=0，因为B1=B2=B3=0。

6、如图，平行板电容器（忽略边缘效应）充电时，沿环路L1,L2磁场强度的环流中，必有:

5、两个线圈P和Q并联地接到一电动势恒定的电源上。

线圈P的自感和电阻分别是线圈Q的两倍，线圈P和Q之间的互感可忽略不计。

当达到稳定状态后，线圈P的磁场能量与线圈Q的比值是,A）4B）2C）1D）1/2,7、空气中有一无限长金属薄壁圆筒，在表面上沿圆周方向均匀地流着一层随时间变化的面电流。

则,A）圆筒内均匀地分布着变化磁场和变化电场B）任意时刻通过圆筒内假想的任一球面的磁通量和电通量均为零.C）沿圆筒外任意闭合环路上磁感应强度的环流不为零D）沿圆筒内任意闭合环路上电场强度的环流为零.,8、设粒子运动的波函数图线分别如图A）B）C）D）所示，则其中确定粒子动量的精确度最高的波函数是哪个图？

10、n型半导体中杂质原子形成的局部能级（也称施主能级）在能带结构中应处于,A）满带中.B）导带中.C）禁带中,但接近满带顶.D）禁带中,但接近导带底.,1、一半径为R的均匀带电圆盘，电荷面密度为设无穷远处为电势零点，则圆盘中心O点的电势Uo,2、静电场中，电场线与等势面总是；电力线的方向总是沿着方向。

3、空气电容器充电后切断电源，电容器储能W0，若此时灌入相对介电常数为r的煤油，电容器储能变为W0的倍，如果灌煤油时电容器一直与电源相连接，则电容器储能将是W0的倍。

垂直,电势降低的,二、填空题（30分）,4、在无限长直载流导线的右侧有面积为S1和S2的两个矩形回路。

两个回路与长直载流导线在同一平面，且矩形回路的一边与长直载流导线平行，则通过面积为S1的矩形回路的磁通量与面积为S2矩形回路的磁通量之比为。

5、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=，磁感应强度的大小B=。

1：

1,6、真空中两条相距2a的平行长直导线，通以方向相同、大小相等的电流I，O、P两点与两导线在同一平面内，与导线的距离如图，则O点的磁场能量密度wmo，P点的磁场能量密度wmp=。

0,10、按照原子的量子理论，原子可以通过和两种辐射方式发光，而激光是由方式产生的。

自发辐射,受激辐射,受激辐射,8、以波长为=0.207m的紫外光照射金属钯表面产生光电效应，已知钯的红限频率赫兹，则其遏止电压。

0.99,1、在盖革计数器中有一直径为2.00cm的金属圆筒，在圆筒轴线上有一条直径为0.134mm的导线。

如果在导线与圆筒之间加上850V的电压，试分别求：

1）导线表面处的电场强度的大小。

2）金属圆筒内表面处的电场强度的大小。

思路：

1、由高斯定理求场强；,2、场强分布求电势分布；,2、空气中有一半径R的孤立导体球。

令无限远处电势为零，试计算：

1）该导体球的电容；2）球上所带电荷Q时储存的静电能。

3）若空气的击穿场强为Eg，导体球上能储存的最大电荷值。

、,、,、,3、一边长a=10cm的正方形铜线圈，放在均匀外磁场中，竖直向上，且，线圈中电流为I=10A。

1）今使线圈平面保持竖直，问线圈所受的磁力矩为多少？

2）若线圈能以某一条水平边为轴自由摆动，问当线圈因受磁力矩和重力矩共同作用而平衡时，线圈平面与竖直面的夹角为多少？

（已知铜线横截面积S=2.00mm2，铜的密度=8.90g/cm3）,4、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与导线相距为a。

设半圆环以速度平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向以及MN两端的电压。

解：

作辅助线MN，构成闭合回路MeNM,根据动生电动势的公式：

1、图中所示为一沿x轴放置的“无限长”分段均匀带电直线，电荷线密度分别为（x0）和（x0），则Oxy坐标平面上点（0，a）处的场强为,2、图中实线为某电场中的电场线，虚线表示等势（位）面，由图可看出：

A）EAEBEC，UAUBUCB）EAEBEC，UAUBUCC）EAEBEC，UAUBUCD）EAEBEC，UAUBUC,大学物理期末试题,一、选择题：

3、半径为R的“无限长”均匀带电圆柱面的静电场中各点的电场强度的大小E与距轴线的距离r的关系曲线为：

4、一平行板电容器中充满相对介电常量为r的各向同性均匀电介质已知介质表面极化电荷面密度为，则极化电荷在电容器中产生的电场强度的大小为：

5、C1和C2两空气电容器串联以后接电源充电在电源保持联接的情况下，在C2中插入一电介质板，则A）C1极板上电荷增加，C2极板上电荷增加B）C1极板上电荷减少，C2极板上电荷增加C）C1极板上电荷增加，C2极板上电荷减少D）C1极板上电荷减少，C2极板上电荷减少,6、在磁感强度为的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S边线所在平面的法线方向单位矢量与的夹角为a，则通过半球面S的磁通量（取弯面向外为正）为,r2BB）2r2BC）-r2BsinaD）-r2Bcosa,7、附图中，M、P、O为由软磁材料制成的棒，三者在同一平面内，当K闭合后，,A）M的左端出现N极B）P的左端出现N极C）O的右端出现N极D）P的右端出现N极,8、关于稳恒电流磁场的磁场强度，下列几种说法中哪个是正确的？

A）仅与传导电流有关B）若闭合曲线内没有包围传导电流，则曲线上各点的必为零C）若闭合曲线上各点均为零，则该曲线所包围传导电流的代数和为零D）以闭合曲线为边缘的任意曲面的通量均相等,9、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（角速度与同方向），BC的长度为棒长的，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、一电矩为的电偶极子在场强为的均匀电场中，与间的夹角为a，则它所受的电场力_力矩的大小M_。

4、边长为2a的等边三角形线圈，通有电流I，则线圈中心处的磁感强度的大小为_,2、一半径为R的均匀带电球面，其电荷面密度为s若规定无穷远处为电势零点，则该球面上的电势U_,1、真空中一半径为R的均匀带电球面带有电荷Q（Q0）今在球面上挖去非常小块的面积S（连同电荷），假设不影响其他处原来的电荷分布，则挖去S后球心处电场强度的大小E_，其方向为_,6、图示为三种不同的磁介质的BH关系曲线，其中虚线表示的是B=m0H的关系说明a、b、c各代表哪一类磁介质的BH关系曲线,a代表_的BH关系曲线b代表_的BH关系曲线c代表_的BH关系曲线,5、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点磁感强度的大小为_,10、光和物质相互作用产生受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这些特性是指_,相位、频率、偏振态、传播方向,铁磁质,顺磁质,抗磁质,7、平行板电容器的电容C为20.0mF，两板上的电压变化率为dU/dt=1.50105Vs-1，则该平行板电容器中的位移电流为_,8、如果电子被限制在边界x与x+dx之间，dx=0.5，则电子动量x分量的不确定量近似地为_kgms（不确定关系式普朗克常量h=6.6310-34Js）,9、在下列各组量子数的空格上，填上适当的数值，以便使它们可以描述原子中电子的状态,

（1）n=2，l=_，ml=-1，

（2）n=2，l=0，ml=_，（3）n=2，l=1，ml=0，ms=_,1,0,、-,1.3310-23,1、三个“无限长”的同轴导体圆柱面A、B和C，半径分别为Ra、Rb、Rc圆柱面B上带电荷，A和C都接地求B的内表面上电荷线密度1和2表面上电荷线密度之比值1/2。

2、AA和CC为两个正交地放置的圆形线圈，其圆心相重合AA线圈半径为20.0cm，共10匝，通有电流10.0A；而CC线圈的半径为10.0cm，共20匝，通有电流5.0A求两线圈公共中心O点的磁感强度的大小和方向（0=410-7NA-2）,3、一电荷线密度为的长直带电线（与一正方形线圈共面并与其一对边平行）以变速率v=v（t）沿着其长度方向运动，正方形线圈中的总电阻为R，求t时刻方形线圈中感应电流I（t）的大小（不计线圈自身的自感）,解：

当长直带电线沿长度方向运动时等效与一变化的电流i。

i在x处产生的B为：

通过面元ldx的磁通为：

建立坐标，在距O点为x处取微元dx,4、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（h=6.6310-34Js）,5、粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为：

（0xa）若粒子处于n=1的状态，它在0a/4区间内的概率是多少？

提示：