大学物理2习题标准答案汇总.doc

1、1 / 19一、 单项选择题：1.北京正负电子对撞机中电子在周长为 L 的储存环中作轨道运动。已知电子的动量是 P，则偏转磁场的磁感应强度为：（ C ）(A) ； (B) ； (C) ； (D) 0。eLeL4eP22. 在磁感应强度为 的均匀磁场中，取一边长为 的立方形闭合面，则通B a过该闭合面的磁通量的大小为： （ D ）(A) ； (B) ； (C) ； (D) 0。Ba2a2 B263半径为 R 的长直圆柱体载流为 I， 电流 I 均匀分布在横截面上，则圆柱体内（ ）的一点 P 的磁感应强度的大Rr 小为 (B)(A) ；(B) ； (C) ；(D) 。rIB2020RIrB20rI

2、B20RIB4单色光从空气射入水中，下面哪种说法是正确的 ( A )(A)频率不变，光速变小； (B) 波长不变，频率变大；(C) 波长变短，光速不变； (D) 波长不变，频率不变.5.如图,在 C 点放置点电荷 q1,在 A 点放置点电荷 q2,S 是包围点电荷 q1 的封闭曲面,P 点是 S 曲面上的任意一点.现在把 q2 从 A 点移到 B 点，则 ()D(A) 通过 S 面的电通量改变,但 P 点的电场强度不变；(B) 通过 S 面的电通量和 P 点的电场强度都改变；(C) 通过 S 面的电通量和 P 点的电场强度都不变；(D) 通过 S 面的电通量不变,但 P 点的电场强度改变。 A

3、PC2 / 196如图所示，两平面玻璃板 OA 和 OB 构成一空气劈尖，一平面单色光垂直入射到劈尖上，当 A 板与 B 板的夹角 增大时，干涉图样将 ( C )(A) 干涉条纹间距增大，并向 O 方向移动；(B) 干涉条纹间距减小，并向 B 方向移动；(C) 干涉条纹间距减小，并向 O 方向移动；(D) 干涉条纹间距增大，并向 O 方向移动.7在均匀磁场中有一电子枪，它可发射出速率分别为 v 和 2v 的两个电子，这两个电子的速度方向相同，且均与磁感应强度 B 垂直，则这两个电子绕行一周所需的时间之比为 ( A )(A) 1:1； (B) 1:2； (C) 2:1； (D) 4:1.8如图所

4、示，均匀磁场的磁感强度为 B，方向沿 y 轴正向，欲要使电量为Q 的正离子沿 x 轴正向作匀速直线运动，则必须加一个均匀电场 ，其大小E和方向为 ( D )(A) E= ， 沿 z 轴正向； (B) E= ， 沿 y 轴正向；BvB(C) E=B， 沿 z 轴正向； (D) E=B， 沿 z 轴负向。 9三根长直载流导线 A，B，C 平行地置于同一平面内，分别载有稳恒电流 I，2I，3I ，电流流向如图所示，导线 A与 C 的距离为 d，若要使导线 B 受力为零，则导线 B 与 A的距离应为 ( A )3 / 19(A) d； (B) d； (C) ；(D) .4143d31210为了增加照相

5、机镜头的透射光强度，常在镜头上镀有一层介质薄膜，假定该介质的折射率为 n，且小于镜头玻璃的折射率，当波长为 的光线垂直入射时，该介质薄膜的最小厚度应为 ( D )(A) ；(B) ； (C) ；(D) .2n4n11.对于安培环路定理的正确理解是 ( C )(A) 若 ，则必定 L 上 处处为零；0LBdrAB(B) 若 ，则必定 L 不包围电流；L(C) 若 ，则必定 L 内包围的电流的代数和为零；0LBdr(D) 若 ，则必定 L 上各点的 仅与 L 内的电流有关。LAB12半径为 R 的长直圆柱体载流为 I， 电流 I 均匀分布在横截面上，则圆柱体外（ ）的一点 P 的磁感应强度的大小为

6、 (A)r (A) ；(B) ； (C) ；(D) 。IB2020RIrB20rIB20RIB13如图所示，两导线中的电流 I1=4 A，I 2=1 A，根据安培环路定律，对图中所示的闭合曲线 C 有 = dr( A )(A) 30； （ B）0；(C) 30； （D）5 0。14. 在磁感应强度为 的均匀磁场中，垂直磁场方向上取一边长为 的立方 a形面，则通过该面的磁通量的大小为： （ A 4 / 19）(A) ； (B) ； (C) ； (D) 0。Ba2 Ba2 Ba2615静电场的环路定理 =0，表明静电场是( A )。LEdrA(A)保守力场；(B)非保守力场； (C)均匀场； (D

7、)非均匀场。16. 一半径为 R 的均匀带电圆环，电荷总量为 q, 环心处的电场强度为（ B ）(A) ；(B) 0；(C) ；(D) .204q04qR204q17. 以下说法正确的是 ( D )(A) 如果高斯面上 处处为零，则高斯面内必无电荷；E(B) 如果高斯面上 处处不为零，则高斯面内必有电荷；(C) 如果高斯面内电荷的代数和为零，则高斯面上的 必处处为零；E(D) 如果高斯面内电荷的代数和为零，则此高斯面的电通量 E 等于零。18. 真空中两块相互平行的无限大均匀带电平板，其中一块电荷密度为 ，另一块电荷密度为 2，两平板间的电场强度大小为 （ D ）(A) ； (B) ； (C)

8、 0； (D) 。0320 02二、填空题：1.法拉第电磁感应定律一般表达式为 。dt2. 从微观上来说, 产生动生电动势的非静电力是 洛仑兹力 。3. 如图，一电子经过 A 点时，具有速率5 / 19v0=1107m s。欲使这电子沿半圆自 A 至 C 运动，所需的磁场大小为1.1310-3T，方向为垂直纸面向里。（电子质量=9.1 10-31kg,电子电量=-1.610 -19C）4如图所示，当通过线圈包围面的磁感线(即磁场) 增加时，用法拉第电磁感应定律判断，线圈中感应电动势的方向为顺时针方向(从上往下看)。5如图所示，在长直电流 I 的磁场中，有两个矩形线圈和，它们分别以速度 平行和垂

9、直于长直电流 I 运动，如图所示。试述这两个线圈中有无感应电动势：线圈中没有感应电动势，线圈中有感应电动势。6. 相干光的相干条件为(1)频率相同；(2) 振动方向相同；(3) 相位差恒定。7. 电流为 I 的长直导线周围的磁感应强度为 。02Ir8. 两平行直导线相距为 d，每根导线载有电流 I1=I2=I，则两导线所在平面内与该两导线等距离的一点处的磁感应强度 B= 或 0 。d9. 如图 ,I1 的方向垂直纸面向外，I 2 反之。AI821对于三条闭合回路有： =8 0； 80；aBdlbBlA=0。cBdlA10. 图示导体 ab 置于螺线管的直径位置上，当螺线管接通电源一瞬间，管内的

10、磁场如图所示，那么涡旋电场沿逆时针方向， 0 。ab11. 若匀强电场的场强为 E，方向平行于半球面的轴线，6 / 19如图所示，若半球面的半径为 R，则通过此半球面的电场强度通量e=R2E。12两个无限长同轴圆筒半径分别为 R1 和 R2（R 1R2） ，单位长度带电量分别为+ 和。则内筒内（rR 1）处的电场大小为 0 、两筒间的电场大小为 E= 、外筒外的电场大小为 0 。02r13.在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕上干涉条纹间距；在单缝衍射中，衍射角越大，所对应的明条纹亮度 。变 小 越 小14.两个平行的无限大均匀带电平板，其电荷面密度分别为+ 和+2，如图所示。则

11、B、C 两个区域的电场强度分别为 EB= ；E C= 。(设方向向右为正)。0(2)03215.一个捕蝴蝶的网袋放在均匀的电场 中，网袋的边框是半径为 a 的圆，E且垂直于电场，则通过此网袋的电场通量为 。2ea16.导体处于静电平衡的条件是 和int导 体 内 部 场 强 处 处 为 零 （ 或 者 E=0）。E导 体 表 面 紧 邻 处 的 场 强 必 定 和 导 体 表 面 垂 直 （ 或 者 表 面 ）三、简答题：1. 一矩形线圈在均匀磁场中平动，磁感应强度的方向与线圈平面垂直，如图所示。问：（1）整个线圈中的感应电动势是多少? （2）a 点与 b 点间有没有电势差 ?参考解答： （1

12、）因为磁场是均匀的，且线圈匀速运动，由法拉弟电磁感应定律知， = 【1 分】 ，且 不变dt7 / 19【1 分】 ，所以 =0。 【1 分】（2）但线圈与运动速度 v 垂直的两条边则产生动生电动势，其大小均为=B v【1 分】 ，故 a、 b 两点之间存在电势差，a 点电势高于 b 点【1 分】 。l在整个线圈回路中，两条边的电动势方向相反，相互抵消，对整个线圈的电动势为零不影响。 【1 分】2 把同一光源发的光分成两部分而成为相干光的方法有哪几种？这几种方法分别有什么特点并举例？参考解答：把同一光源发的光分成两部分而成为相干光的方法有两种：分波阵面法和分振幅法【2 分】 。分波阵面法是指把

13、原光源发出的同一波阵面上的两部分作为两子光源而取得相干光的方法，如杨氏双缝干涉实验等【2分】 ；分振幅法是指将一普通光源同一点发出的光，利用反射、折射等方法把它“一分为二” ，从而获得相干光的方法，如薄膜干涉等【2 分】 。3. 将尺寸完全相同的铜环和铝环适当放置，使通过两环内的磁通量的变化率相等。问：（1）这两个环中的感应电流是否相同？（2）这两个环中的感生电场是否相同？参考解答：感应电流不同【1.5 分】 ，感生电场相同。 【1.5 分】（1）根据电磁感应定律，若两环内磁通量的变化率相等，则两环内感应电动势相等，但两环的电阻率不同，因而感应电流不相等。铝的电阻率比铜的大，因而铝内部的感应电

14、流较小。 【1 分】（2）感生电场与磁感应强度的变化率有关，因而与磁通量的变化率有关，与导体的材料无关。故在两环内感生电场是相同的。 【1 分】8 / 194.同一条电场线上任意两点的电势是否相等?为什么?(5 分)参考解答：同一条电场线上任意两点的电势不可能相等【3 分】 ，因为在同一条电场线上任意两点(例如 a，b 两点)之间移动电荷(可取沿电场线的路径)的过程中，电场力做功不等于零，即 UaU b= 0【2 分】aEdr也可这样说明，因电场线总是由高电势处指向低电势处，故同一条电场线上任意两点的电势不会相等。四、计算题：1两平行直导线相距 d=40cm，每根导线载有电流I1=I2=20A

15、，如图所示。求：(1)两导线所在平面内与该两导线等距离的一点处的磁感应强度；(2)通过图中斜线所示面积的磁通量。(设 r1=r3=l0cm，l=25cm。)解：(1)两导线所在平面内与该两导线等距离的一点处的磁感应强度为B=B1+B2=2B1=2 = =410-5（T） 【3 分】0/2Id704120.I(2)方法一： 在斜线面积上距 I1为 r 处，取长为 ，宽为 dr 的条形面积，l在该面积上磁感应强度为B= (I1=I2)，010201()()TIIrdrrd方向垂直纸面向外。故该面积上磁通量为d= =BdScos0=B dr=BSl01()2Ildrr 斜线面积上的磁通量为= = =

16、3101()2drSIldr 3011ln2rI0131()ln2Ir9 / 19= =2.210-6（Wb） 【5 分】74102.5(0.41)(.0)ln方法二： 因为两直电流强度相等，对于斜线面积对称分布且两电流在斜线面积上的磁通量方向相同。故通过图中斜线所示面积的磁通量为其中一根电流（如 I1）所产生的磁通量的两倍。所以所求磁通量为=2 120012lnrIIrBdSld= =2.210-6（Wb） 【5 分】74102.50.1ln2 制造半导体元件时，常常要精确测定硅片上二氧化硅薄膜的厚度，这时可把二氧化硅薄膜的一部分腐蚀掉，使其形成劈尖，利用等厚条纹测出其厚度。已知 Si 的折

17、射率为 3.42，SiO 2的折射率为 1.5，入射光波长为 589.3nm，观察到 7 条暗纹(如图所示)。问 SiO2薄膜的厚度 h 是多少?（提示：最后一条暗条纹下的高度正是 SiO2薄膜的厚度）解一： 由于劈尖上、下表面的反射都有半波损失，所以对于暗纹，有2nhk=(2k+1)/2, k=0,1,2,【4 分】第 7“条”暗纹对应的级数为 k=6（即第 6“级”暗纹） ，此条纹下的高度h6正是 SiO2薄膜的厚度。而2nh6=(26+1) =132所以 SiO2薄膜的厚度 h6=13958.3104n=1.2810-6(m)=1.28m【4 分】10 / 19解二： 对于劈尖，某一条纹

18、处上、下表面的反射光的光程差与明、暗条纹的关系为 2nh k= 【4 分】2(),1,0k 明 纹暗 纹第 k 级明纹的厚度差为与该明纹相邻的两暗纹间的高度差，即h=h k+1h k=2(k+1)+1 (2k+1) =4n4n2同样，第 k 级暗纹的厚度差为与该暗纹相邻的两明纹间的高度差，即h=h k+1h k=(k+1) k =2可见劈尖干涉的任一条纹的厚度差都是该介质中波长的一半。现观察到 7 条暗纹，而劈尖的棱边是第一条亮条纹，因此第一条暗条纹的厚度只能算半个条纹厚度。所以第 7 条暗纹处薄膜的厚度为h=6.5h=6.5 =6.5 =1.2810-6(m)=1.28m【4 分】2n958

19、.31023. 在通有电流 I=5A 的长直导线近旁有一导线段 ab，长 l=20cm，离长直导线距离 d=10cm。当它沿平行于长直导线的方向以速度 v=10ms 平移时，导线段中的感应电动势多大？a，b 哪端的电势高？(ln3=1.1)1. 解一： 由动生电动势公式 求解。()bavBdl方法一：先求电动势的绝对值，电动势的方向由其它方法判定。通有电流 I 的长直导线的磁场分布为B=0I/2r是一非均匀磁场，方向垂直于导线段 ab 所在平面向里。 【1 分】由动生电动势公式，得导线 ab 中感应电动势大小为【2 分】()sincos2bbaavdlvBdr= 【1 分】0bladIrBr0lI