普通班物理期中理1 B1011.docx
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普通班物理期中理1B1011
天津工业大学(2014-2015学年第1学期)
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学院专业班学号姓名
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《大学物理》理一2期中试卷B(2014.10理学院)
特别提示:
请考生在密封线左侧的指定位置按照要求填写个人信息,若写在其它处视为作弊。
本试卷共有四道大题,请认真核对后做答,若有疑问请与监考教师联系。
满分
24
7
9
8
6
10
题目
一
1~8
二
9~10
二
11~12
二
13~14
二
15~16
三
17
得分
评阅人
满分
10
10
10
6
总分
复
核
题目
三
18
三
19
三
20
四
21
得分
评阅人
满分
24
得分
一、选择题(每小题3分,请将答案写在括号处)
1.如图所示,一矩形线圈,以匀速自无场区平移进入均匀磁场区,又平移穿出。
在(A)、(B)、(C)、(D)各I--t曲线中哪一种符合线圈中的电流随时间的变化关系(取逆时针指向为电流正方向,且不计线圈的自感)?
[]
2.在双缝干涉实验中,若单色光源S到两缝S1、S2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于图中O处。
现将光源S向下移动到示意图中的S位置,则[]
(A)中央明条纹也向下移动,且条纹间距不变;
(B)中央明条纹向上移动,且条纹间距不变;
(C)中央明条纹向下移动,且条纹间距增大;
(D)中央明条纹向上移动,且条纹间距增大。
3.如图,用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上。
当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时,可以观察到这些环状干涉条纹[]
(A)向右平移;(B)向中心收缩;
(C)向外扩张;(D)静止不动;
(E)向左平移。
4.根据惠更斯-菲涅耳原理,若已知光在某时刻的波阵面为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[]
(A)振动振幅之和;(B)光强之和;
(C)振动振幅之和的平方;(D)振动的相干叠加。
5.测量单色光的波长时,下列方法中哪一种方法最为准确?
[]
(A)双缝干涉;(B)牛顿环;
(C)单缝衍射;(D)光栅衍射。
6.波长λ=550nm(1nm=10−9m)的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10-4cm的平面衍射光栅上,可能观察到的光谱线的最大级次为[]
(A)2;(B)3;(C)4;(D)5。
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-------------------------------装订线----------------------------------------装订线-----------------------------------------装订线---------------------------------------
7.一束光强为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)
;(B)I0/4;
(C)I0/2;(D)
I0/2。
8.自然光以布儒斯特角由空气入射到一玻璃表面上,反射光是[]
(A)在入射面内振动的完全线偏振光;
(B)平行于入射面的振动占优势的部分偏振光;
(C)垂直于入射面振动的完全线偏振光;
(D)垂直于入射面的振动占优势的部分偏振光。
二、填空题(共30分)
满分
7
得分
9.(本题3分)图示为三种不同的磁介质的B~H关系曲线,其中虚线表示的是B=μ0H的关系。
说明a、b、c各代表哪一类磁介质的B~H关系曲线:
a代表__________________的B~H关系曲线;
b代表__________________的B~H关系曲线;
c代表__________________的B~H关系曲线。
10.(本题4分)一面积为S的平面导线闭合回路,置于载流长螺线管中,回路的法向与螺线管轴线平行。
设长螺线管单位长度上的匝数为n,通过的电流为
(电流的正向与回路的正法向成右手关系),其中Im和ω为常数,t为时间,则该导线回路中的感生电动势为__________________。
满分
9
得分
11.(本题3分)如右上图所示,一段长度为l的直导线MN,水平放置在载电流为I的竖直长导线旁与竖直导线共面,并从静止由图示位置自由下落,则t秒末导线两端的电势差
___________________。
12.(本题6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)。
满分
8
得分
13.(本题4分)写出麦克斯韦方程组的积分形式:
_____________________________,
_____________________________,
_____________________________,
_____________________________。
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-------------------------------装订线----------------------------------------装订线-----------------------------------------装订线---------------------------------------
14.(本题4分)下图所示为一充电后的平行板电容器,A板带正电,B板带负电。
当将开关K合上放电时,AB板之间的电场方向为___________________,位移电流的方向为___________________
(按图上所标x轴正方向来回答)。
满分
6
得分
15.(本题3分)He-Ne激光器发出λ=632.8nm(1nm=10-9m)的平行光束,垂直照射到一单缝上,在距单缝3m远的屏上观察夫琅禾费衍射图样,测得两个第二级暗纹间的距离是10cm,则单缝的宽度a=________。
16.(本题3分)波长为λ的平行单色光垂直照射到如图所示的透明薄膜上,膜厚为e,折射率为n,透明薄膜放在折射率为n1的媒质中,n1<n,则上下两表面反射的两束反射光在相遇处的相位差∆φ=__________________。
三、计算下列各题(共40分)
17.(本题10分)两根平行无限长直导线相距为d,载有大小相等方向相反的电流I,电流变化率dI/dt=α>0。
一个边长为d的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距d,如图所示。
求线圈中的感应电动势,并说明线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向。
满分
10
得分
18.(本题10分)一螺绕环单位长度上的线圈匝数为n=10匝/cm。
环心材料的磁导率μ=μ0。
求在电流强度I为多大时,线圈中磁场的能量密度w=1J/m3?
(μ0=4π×10-7T·m/A)
满分
10
得分
-------------------------------密封线----------------------------------------密封线----------------------------------------密封线---------------------------------------
-------------------------------装订线----------------------------------------装订线-----------------------------------------装订线---------------------------------------
19.(本题10分)用波长为500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上。
在观察反射光的干涉现象中,距劈形膜棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。
(1)求此空气劈形膜的劈尖角θ;
(2)改用600nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹,A处是明条纹还是暗条纹?
(3)在第
(2)问的情形从棱边到A处的范围内共有几条明纹?
几条暗纹?
满分
10
得分
20.(本题10分)氦放电管发出的光垂直照射到某光栅上,测得波长λ1=0.668μm的谱线的衍射角为=20°。
如果在同样角处出现波长λ2=0.447μm的更高级次的谱线,那么光栅常数最小是多少?
满分
10
得分
四、回答问题(共6分)
21.(本题6分)在单缝衍射图样中,离中心明条纹越远的明条纹亮度越小,试用半波带法说明。
满分
6
得分
大学物理理一期中试卷B答案(2014.11.22)
一、选择题(3分*8=24分)
1.(D),2.(B),3.(B),4.(D),5.(D),6.(B),7.(B),8.(C)
二、填空题(共30分)
9.(本题3分)
铁磁质1分
顺磁质1分
抗磁质1分
10.(本4分)
4分
11.(本题3分)
3分
12.(本题6分)
43分
03分
13.(本题4分)
1分
1分
1分
1分
14.(本题4分)
x轴正方向2分
x轴负方向2分
15.(本题3分)
7.6×10-2mm3分
16.(本题3分)
[(4ne/λ)–1]π或[(4ne/λ)+1]π3分
三、计算题(共40分)
17.(本题10分)
解:
(1)载流为I的无限长直导线在与其相距为r处产生的磁感强度为:
2分
以顺时针绕向为线圈回路的正方向,与线圈相距较远的导线在线圈中产生的磁通量为:
与线圈相距较近的导线对线圈的磁通量为:
总磁通量
4分
感应电动势为:
2分
由>0和回路正方向为顺时针,所以的绕向为顺时针方向,线圈中的感应电流亦是顺时针方向。
2分
18.(本题10分)
解:
6分
∴
A4分
19.(本题10分)
解:
(1)棱边处是第一条暗纹中心,在膜厚度为e2=
λ处是第二条暗纹中心,依此可知第四条暗纹中心处,即A处膜厚度e4=
∴
=4.8×10-5rad5分
(2)由上问可知A处膜厚为e4=3×500/2nm=750nm
对于λ'=600nm的光,连同附加光程差,在A处两反射光的光程差为
,它与波长
之比为
.所以A处是明纹3分
(3)棱边处仍是暗纹,A处是第三条明纹,所以共有三条明纹,三条暗纹。
2分
20.(本题10分)
解:
由光栅公式得
sin=k1λ1/(a+b)=k2λ2/(a+b)2分
k1λ1=k2λ2
k2/k1=λ1/λ2=0.668/0.4473分
将k2/k1约化为整数比k2/k1=3/2=6/4=12/8......
取最小的k1和k2:
k1=2,k2=3,3分
则对应的光栅常数:
(a+b)=k1λ1/sin=3.92μm2分
21.(本题6分)
答:
除中央明纹(零级)外,其他明纹的衍射方向对应着奇数个半波带(一级对应三个,二级对应五个,......),级数越大,则单缝处的波阵面可以分成的半波带数目越多。
其中偶数个半波带的作用两两相消之后,剩下的光振动未相消的一个半波带的面积就越小,由它决定的该明条纹的亮度也就越小。
6分
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