西南大学网络与继续教育学院2016年12月[1030]《大学物理基础》考试题答案

大学物理试卷一 选择题（共30分）1.（本题3分）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： ［ ］2.（本题3分） 如图所示，边长为a 的等边三角形的三个顶点上，分别放置着三个正的点电荷q 、2q 、3q ．若将另一正点电荷Q 从无穷远处移到三角形的中心O 处，外力所作的功为：(A)a qQ023επ ． (B) aqQ 03επ．(C)a qQ 0233επ． (D) a qQ032επ． ［ ］3.（本题3分）如图所示，一带负电荷的金属球，外面同心地罩一不带电的金属球壳，则在球壳中一点P 处的场强大小与电势(设无穷远处为电势零点)分别为：(A) E = 0，U > 0． (B) E = 0，U < 0． (C) E = 0，U = 0． (D) E > 0，U < 0． ［ ］ 4.（本题3分）关于稳恒电流磁场的磁场强度H，下列几种说法中哪个是正确的？(A) H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H必为零． (C) 若闭合曲线上各点H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Ｌ为边缘的任意曲面的H通量均相等． ［ ］EO r (A) E ∝1/rq2q5.（本题3分） 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 的正流向作为 的正方向，则代表线圈内自感电动势 随时间t 变化规律的曲线应为图(b)中(A)、(B)、(C)、(D)中的哪一个？[ ] 6.（本题3分）在圆柱形空间内有一磁感强度为B的均匀磁场，如图所示，B的大小以速率d B /d t 变化．有一长度为l 0的金属棒先后放在磁场的两个不同位置1(ab )和2(a ＇b ＇)，则金属棒在这两个位置时棒内的感应电动势的大小关系为(A) 2＝ 1≠0． (B) 2> 1． (C) 2< 1． (D) 2＝ 1＝0． ［ ］7.（本题3分）边长为a 的正方形薄板静止于惯性系K 的Oxy 平面内，且两边分别与x ，y 轴平行．今有惯性系K ＇以 0.8c （c 为真空中光速）的速度相对于K 系沿x 轴作匀速直线运动，则从K ＇系测得薄板的面积为(A) 0.6a 2． (B) 0.8 a 2． (C) a 2． (D) a 2／0.6 ． ［ ］8.（本题3分）一火箭的固有长度为L ，相对于地面作匀速直线运动的速度为v 1，火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为v 2的子弹．在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是：(c 表示真空中光速)(A) 21v v +L ． (B) 2v L．(C)12v v -L． (D) 211)/(1c L v v - ． ［ ］9.（本题3分）波长λ =500nm 的光沿x 轴正向传播，若光的波长的不确定量∆λ =10-4 nm ，则利用不确定关系式h x p x ≥∆∆可得光子的x 坐标的不确定量至少为(A) 25 cm ． (B) 50 cm ． (C) 250 cm ． (D) 500 cm ． ［ ］tttt (b)(a)l 010.（本题3分）在氢原子的L 壳层中，电子可能具有的量子数(n ，l ，m l ，m s )是(A) (1，0，0，21-)． (B) (2，1，-1，21)．(C) (2，0，1，21-)． (D) (3，1，-1，21-)． ［ ］二 填空题（共30分）11.（本题3分）磁场中某点处的磁感强度为)SI (20.040.0j i B-=，一电子以速度j i66100.11050.0⨯+⨯=v (SI)通过该点，则作用于该电子上的磁场力F 为__________________．(基本电荷e =1.6×10-19C) 12.（本题3分）图中所示以O 为心的各圆弧为静电场的等势（位）线图，已知U 1＜U 2＜U 3，在图上画出a 、b 两点的电场强度的方向，并比较它们的大小．E a ________ E b (填＜、＝、＞)．13.（本题3分）自感系数L =0.3 H 的螺线管中通以I =8 A 的电流时，螺线管存储的磁场能量W =___________________．14.（本题5分）两根相互平行的“无限长”均匀带正电直线1、2，相距为d ，其电荷线密度分别为λ1和λ2如图所示，则场强等于零的点与直线1的距离a 为_____________ ．15.（本题4分） 半径为a 的无限长密绕螺线管，单位长度上的匝数为n ，通以交变电流i =I m sin ωt ，则围在管外的同轴圆形回路(半径为r )上的感生电动势为_____________________________． 16.（本题3分）如图所示,两同心带电球面，内球面半径为r 1＝5 cm ，带电荷q 1＝3×10-8C ；外球面半径为r 2＝20 cm ， 带电荷q 2＝－6×10­8C ，设无穷远处电势为零，则空间另一电势为零的球面半径r ＝ __________________．17.（本题3分）μ子是一种基本粒子，在相对于μ子静止的坐标系中测得其寿命为τ0 ＝2×10-6 s ．如果μ子相对于地球的速度为=v 0.988c (c 为真空中光速)，则在地球坐标OUU系中测出的μ子的寿命τ＝____________________． 18.（本题3分）在X 射线散射实验中，散射角为φ 1 = 45°和φ 2 =60°的散射光波长改变量之比∆λ1：∆λ2 =_________________． 19.（本题3分）钨的红限波长是230 nm (1 nm = 10-9 m)，用波长为180 nm 的紫外光照射时，从表面逸出的电子的最大动能为___________________eV ． (普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，基本电荷e =1.60×10-19 C) 20.（本题3分）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⎰⎰⋅=VS V S D d d ρ， ①⎰⎰⋅⋅∂∂-=SL S t B l Ed d ， ②0d =⎰⋅SS B， ③⎰⋅⎰⋅∂∂+=S L S t DJ l Hd )(d ． ④试判断下列结论是包含于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的空白处．(1) 变化的磁场一定伴随有电场；__________________(2) 磁感线是无头无尾的；________________________(3) 电荷总伴随有电场．__________________________三 计算题（共40分） 21.（本题4分）若将27个具有相同半径并带相同电荷的球状小水滴聚集成一个球状的大水滴，此大水滴的电势将为小水滴电势的多少倍？(设电荷分布在水滴表面上，水滴聚集时总电荷无损失．)22.（本题5分）粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为： )/sin(/2)(a x n a x n π=ψ (0 <x <a ) 若粒子处于n =1的状态，它在 0－a /4区间内的概率是多少？[提示： C x x x x +-=⎰2sin )4/1(21d sin 2]23.（本题10分）如图所示，一半径为r 2电荷线密度为λ的均匀带电圆环，里边有一半径为r 1总电阻为R 的导体环，两环共面同心(r 2 >> r 1)，当大环以变角速度ω =ω(t )绕垂直于环面的中心轴旋转时，求小环中的感应电流．其方向如何？24.（本题8分）两相互平行无限长的直导线载有大小相等方向相反的电流，长度为b 的金属杆CD 与两导线共面且垂直，相对位置如图．CD 杆以速度v平行直线电流运动，求CD 杆中的感应电动势，并判断C 、D 两端哪端电势较高？25.（本题8分）一环形薄片由细绳悬吊着，环的外半径为R ，内半径为R /2，并有电荷Q 均匀分布在环面上．细绳长3R ，也有电荷Q 均匀分布在绳上，如图所示,试求圆环中心O 处的电场强度(圆环中心在细绳延长线上)．26.（本题5分）在氢原子中，电子从某能级跃迁到量子数为n 的能级，这时轨道半径改变q 倍，求发射的光子的频率．a a bI I C D v大学物理试卷解答一 选择题（共30分）1.(B)；2.(C)；3.(B)；4.(C)；5.(D)；6.(B)；7.(A)；8.(B)；9.(C)；10.(B).二 填空题（共30分）11.(本题3分)0.80×10-13k (N)12. (本题3分)答案见图＝13. (本题3分)9.6 J14. (本题5分)d 211λλλ+15. (本题3分)t a nI m ωωμcos 20π-16. (本题3分)10 cm 17. (本题3分)1.29×10-5 s 18. (本题3分)0.586 19. (本题3分)1.5 20. (本题3分)②；③；①.三 计算题（共40分）21. (本题4分)解：设小水滴半径为r 、电荷q ；大水滴半径为R 、电荷为Q ＝27 q ．27个小水滴聚成大水滴，其体积相等27×(4 / 3)πr 3＝(4 / 3) πR 3得 R = 3r 小水滴电势 U 0 = q / (4πε0r )大水滴电势 ()000094934274U rqr q R Q U =π=π=π=εεε 22. (本题5分)解： x ax a x P d sin 2d d 22π==ψ 粒子位于0 – a /4内的概率为：b E U 1 U 2U 3a b a Ex ax a P a d sin 24/02⎰π=)d(sin 24/02axa x a a a πππ=⎰4/021]2sin 41[2a a x a xπππ-=)]42sin(414[221aa a a π-ππ= =0.09123. (本题10分)解：大环中相当于有电流 2)(r t I λω⋅= 这电流在O 点处产生的磁感应强度大小λωμμ)(21)2/(020t r I B ==以逆时针方向为小环回路的正方向，210)(21r t π≈λωμΦ∴ t t r t i d )(d 21d d 210ωλμΦπ-=-= tt R r R i i d )(d 2210ωλμ⋅π-==方向：d ω(t ) /d t >0时，i 为负值，即i 为顺时针方向． d ω(t ) /d t <0时，i 为正值，即i 为逆时针方向． 24. (本题8分)解：建立坐标(如图)则：21B B B+=x I B π=201μ， )(202a x I B -π=μx I a x I B π--π=2)(200μμ， B 方向⊙ d x x a x I x B d )11(2d 0--π==v v μ ⎰⎰--π==+x x a x I ba d )11(2d 202a v μ b a b a I ++π=2)(2ln 20v μ感应电动势方向为C →D ，D 端电势较高．25. (本题8分)解：先计算细绳上的电荷在O 点产生的场强．选细绳顶端作坐标原点O ，x 轴向下为正．在x 处取一电荷元d q = λd x = Q d x /(3R )它在环心处的场强为 ()20144d d x R qE -π=ε ()20412d x R R xQ -π=ε 整个细绳上的电荷在环心处的场强()203020116412R Qx R dx R Q E R εεπ=-π=⎰2a x +d x 2a +b I I C Dv xO xE 1x R 3R x x O圆环上的电荷分布对环心对称，它在环心处的场强E 2=0 由此，合场强 i R Qi E E 20116επ==方向竖直向下． 26. (本题5分)解：设始态能级量子数为 k , 则轨道半径由r k 变为r n , 且r k = qr n .由 2202me h k r k π=ε 可得 22qn k =光子的频率 )11(22k n Rc -=ν即 )11()1(2222q nRc k n n Rc -=-=ν。

西南大学网络与继续教育学院物理学（物理学教育）专业毕业论文（设计）写作细则及论文题目毕业论文（设计）是本科教学计划的一个重要组成部分，是实现专业培养目标的重要环节，是培养学生创新思维、提高学生实践能力的有效途径，是学生综合运用所学专业知识解决学术和实际问题的重要方式，是全面反映学生素质和能力的重要标志。

（一）毕业论文（设计）是本科教学计划中独立设置的一门必修课程。

其主要教学要求是培养学生综合运用专业基本理论、基本知识、基本技能的能力，培养学生独立提出问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生运用专业知识及科学方法获取信息和处理信息的能力，培养学生开展调查研究、处理实验数据、利用文献和书面表达等方面的综合能力，培养学生理论联系实际的工作作风和严肃认真的科学态度。

（二）毕业论文是以分析、论述、建模、推理、计算等为主的表达形式，毕业设计是以设计图纸和设计说明书为主的表达形式，学生可以根据专业特点和题目需要进行研究和表达。

毕业论文要求立论正确，结构合理，条例清楚，内容完整，资料详实，文字通顺，引文规范，正文文字数一般应在5000至10000字。

毕业设计需提供相关图纸和说明书。

（三）毕业论文（设计）写作要求与格式规范完整的毕业论文（设计）应包括封面、摘要、目录、正文、参考文献、附录、致谢等部分，并按前后顺序排列。

1、封面按要求填写封面所有内容，其中学习中心编号为学号第4至第6位。

2、摘要摘要是对论文的内容不加注释和评论的简短陈述，是文章内容的高度概括，主要包括研究的内容、目的、方法、成果、结论及其意义，一般为300～500字。

摘要一般不列举例证，不描述研究过程，不做自我评价。

论文摘要后另起一行注明本文的关键词，关键词是供检索用的主题词条，应采用能够覆盖论文内容的通用专业术语，符合学科分类，一般为3～5个，按照词条的外延层次从大到小排列。

3、目录独立成页，包括摘要，正文中的一级、二级标题，参考文献、附录、致谢等项目所在的页码。

1030 20202单项选择题1、波长λ=5000Ǻ的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。

今测的屏幕上中央条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d=12mm，则凸透镜的焦距f为.2m.1m.0.5m.0.2m2、根据惠更斯—菲涅耳原理，若已知光在某时刻的阵面为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.振动振幅之和.光强之和.振动振幅之和的平方.振动的相干叠加3、在玻璃（折射率n3 =1.60）表面镀一层MgF2 (折射率n2=1.38)薄膜作为增透膜，为了使波长为5000Ǻ的光从空气(n1=1.00)正入射时尽可能少反射，MgF2薄膜的最少厚度应是（）.1250Ǻ.1810Ǻ.2500Ǻ.906Ǻ4、在双缝干涉实验中，入涉光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5λ，则屏上原来的明纹处（）.仍为明条纹.变为暗条纹.既非明纹也非暗纹.无法确定是明纹，还是暗纹5、以下不是几何光学的基本实验定律的是（）.光在均匀介质中的直线传播定律.光通过两种介质分界面的反射定律和折射定律.发射的光的强弱满足基尔霍夫定律.光的独立传播定律6、对于温度，有以下几种说法①温度的高低反映了物质内部分子运动剧烈程度的不同②气体的温度是分子平均平动动能的量度③气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义④从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度上述说法正确的是.①、②、④.①、②、③.②、③、④.①、③、④7、有两个容器，一个盛氢气，另一个盛氧气。

如果这两种气体分子的方均根速率相等，则表明（）.氧气的温度比氢气高.氢气的温度比氧气高.两种气体的温度相同.两种气体的压强相同8、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功，因此热能能够全部转化为机械能”。

西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别：网教(网教/成教) 专业:电力系统自动化技术2017年12月课程名称【编号】：大学物理基础【1030】 A卷大作业满分：100分一、简答题：（每题10分，选择其中4个题目作答，共40分）1、温度的微观本质是什么？答：温度的本质是物体内部分子热运动剧烈程度的标志。

是分子热运动平均平运动能的度量。

温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现。

对于少量的分子，温度是概念就失去了意义每同一温度下，各种气体分子平均平运动动能均相等。

2、什么是自由度？刚性单原子、双原子、多原子各有几个自由度？答：自由度是指物理学当中描述一个物理状态，独立对物理状态结果产生影响的变量的数量。

刚性单原子有3个自由度，双原子、多原子不考虑振动相当于刚体，分别有5个（3平2转）、6个自由度（3平3转），考虑振动后，双原子加1个，三原子加2个。

3、能量均分定理的内容是什么？答：在经典统计力学中，能量均分定理是一种联系系统温度及其平均能量的基本公式。

能量均分定理又被称作能量均分定律、能量均分原理、能量均分，或仅称均分。

能量均分的初始概念是热平衡时能量被等量分到各种形式的运动中；例如，一个分子在平移运动时的平均动能应等于其做旋转运动时的平均动能。

能量均分定理能够作出定量预测。

类似于均功定理，对于一个给定温度的系统，利用均分定理，可以计算出系统的总平均动能及势能，从而得出系统的热容。

均分定理还能分别给出能量各个组分的平均值，如某特定粒子的动能又或是一个弹簧的势能。

例如，它预测出在热平衡时理想气体中的每个粒子平均动能皆为(3/2)kBT，其中kB为玻尔兹曼常数而T为温度。

更普遍地，无论多复杂也好，它都能被应用于任何处于热平衡的经典系统中。

能量均分定理可用于推导经典理想气体定律，以及固体比热的杜隆-珀蒂定律。

它亦能够应用于预测恒星的性质，因为即使考虑相对论效应的影响，该定理依然成立。

4、什么是热力学系统？根据系统与外界之间的相互作用以及能量、质量交换的情况，可以把系统分为哪四种？答：（1）热力学系统是指由大量微观粒子组成，并与其周围环境以任意方式相互作用着的宏观客体。

（一）选择题：1、两个完全相同的金属小球A 、B ，球A 所带电荷量为＋4Q ，球B 不带电．现将球B 与球A 接触后，移到与球A 相距为d 处（d 远远大于小球半径）。

已知静电力常量为k ，则此时两球A 、B 之间相互作用的库仑力大小是:（）A 、222d kQ B 、d kQ 22C 、224d kQ D 、dkQ 24.2、边长为a 的正方形的顶点上放点电荷，如图1，则p 点的场强大小为：()A 、20a qπεB 、2022a q πεC 、20223a q πεD 、203a q πε3、三个一样大小的绝缘金属小球A 、B 、C ，A 、B 两小球带有等量同号电荷，它们之间的距离远大于小球本身的直径，相互作用力为F ，若将不带电的小球C 引入，先和A 小球接触，然后和B 小球接触后移去，这时A 小球与B 小球间的相互作用力将变为：（）A ．F/2B.F/4C.F/8D.3F/84、关于高斯定理有以下几种说法，哪种是正确的；（）A 、只有对称分布的电场，高斯定理才成立B 、高斯定理对任意静电场都成立C 、只有高斯面外无电荷时，才能用高斯定理求场强D 、高斯面上场强是由面内电荷产生的5、关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是：（）Ａ、如果高斯面上E处处为零，则该面内必无电荷。

Ｂ、如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零。

Ｃ、高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。

Ｄ、如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电通量必不为零。

6、当一个带电体达到静电平衡时：（）Ａ、表面上电荷密度较大处电势较高。

q q 2-q 2q -p 图1Ｂ、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。

7、电荷在电场中移动，关于电场力做功和电势能的关系，下面说法正确的是：（）A 、负电荷由低电势点移到高电势点，电场力做正功，电势能减少B 、正电荷由低电势点移到高电势点，电场力做正功，电势能增加C 、负电荷由高电势点移到低电势点，电场力做负功，电势能减少D 、正电荷由高电势点移到低电势点，电场力做负功，电势能增加8、电容器充电后，在两板间充满介电质，下列说法错误的是()A、板间场强为B、板间电压为C 、会影响电场分布D 、电容增大为9、下列结论正确的是：（）Ａ、带正电的物体电位必为正。