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大学物理竞赛试题 (2005年12月10日)一 选择题(共30分)1有一半径为R的单匝圆线圈，通以电流I，若将该导线弯成匝数N = 2的平面圆线圈，导线长度不变，并通以同样的电流，则线圈中心的磁感强度和线圈的磁矩分别是原来的 (A) 4倍和1/8 (B) 4倍和1/2 (C) 2倍和1/4 (D) 2倍和1/2 2如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的小灯泡，其内阻r R，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相等当开关K接通和断开时，关于灯泡A和B的情况下面哪一种说法正确？ (A) K接通时，IA IB (B) K接通时，IA =IB(C) K断开时，两灯同时熄灭 (D) K断开时，IA =IB 3有两个长直密绕螺线管，长度及线圈匝数均相同，半径分别为r1和r2管内充满均匀介质，其磁导率分别为m1和m2设r1r2=21，m1m2=21，当将两只螺线管串联在电路中通电稳定后，其自感系数之比L1L2与磁能之比Wm1Wm2分别为： (A) L1L2=11，Wm1Wm2 =11 (B) L1L2=12，Wm1Wm2 =11 (C) L1L2=12，Wm1Wm2 =12 (D) L1L2=21，Wm1Wm2 =21 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？ 5在真空中波长为l的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3p，则此路径AB的光程为 (A) 1.5 l (B) 1.5 l/ n (C) 1.5 n l (D) 3 l6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l，则薄膜的厚度是 (A) l / 2 (B) l / (2n) (C) l / n (D) 7如图所示，平板玻璃和凸透镜构成牛顿环装置，全部浸入n1.60的液体中，凸透镜可沿移动，用波长l500 nm(1nm=10-9m)的单色光垂直入射从上向下观察，看到中心是一个暗斑，此时凸透镜顶点距平板玻璃的距离最少是 (A) 156.3 nm (B) 148.8 nm (C) 78.1 nm (D) 74.4 nm (E) 0 8某元素的特征光谱中含有波长分别为l1450 nm和l2750 nm (1 nm10-9 m)的光谱线在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处l2的谱线的级数将是 (A) 2 ，3 ，4 ，5 (B) 2 ，5 ，8 ，11 (C) 2 ，4 ，6 ，8 (D) 3 ，6 ，9 ，12 9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) 150 V (B) 330 V (C) 630 V (D) 940 V (普朗克常量h =6.6310-34 Js) 10氢原子中处于2p状态的电子，描述其量子态的四个量子数(n，l，ml，ms)可能取的值为 (A) (2，2，1，) (B) (2，0，0，) (C) (2，1，-1，) (D) (2，0，1，) 二 填空题(共30分)11一磁场的磁感强度为 (SI)，则通过一半径为R，开口向z轴正方向的半球壳表面的磁通量的大小为_Wb 12如图所示，在宽度为d的导体薄片上有电流I沿此导体长度方向流过，电流在导体宽度方向均匀分布导体外在导体中线附近处P点的磁感强度的大小为_ 13载有电流I的导线由两根半无限长直导线和半径为R的、以xyz坐标系原点O为中心的3/4圆弧组成，圆弧在yOz平面内，两根半无限长直导线与x轴平行，电流流向如图所示O 点的磁感强度_(用坐标轴正方向单位矢量表示)14在没有自由电荷与传导电流的变化电磁场中, 沿闭合环路l (设环路包围的面积为S) _。15检验滚珠大小的干涉装置示意如图(a)S为单色光源，波长为l，L为会聚透镜，M为半透半反镜在平晶T1、T2之间放置A、B、C三个滚珠，其中A为标准件，直径为d0在M上方观察时，观察到等厚条纹如图(b)所示若轻压C端，条纹间距变小，则可算出C珠的直径dc_。16如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上，发生反射和折射已知反射光是完全偏振光，那么折射角r的值为_ 17在双折射晶体内部，有某种特定方向称为晶体的光轴光在晶体内沿光轴传播时，_光和_光的传播速度相等18某金属产生光电效应的红限为n0，当用频率为n (n n0 )的单色光照射该金属时，从金属中逸出的光电子(质量为m)的德布罗意波长为_ 19在电子单缝衍射实验中，若缝宽为a = 0.1 nm (1 nm = 10-9 m)，电子束垂直射在单缝面上，则衍射的电子横向动量的最小不确定量Dpy =_Ns 20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的可能取值为_ 三 计算题（共40分） 21（本题5分）一长圆柱状磁场，磁场方向沿轴线并垂直图面向里，磁场大小既随到轴线的距离r成正比而变化，又随时间t作正弦变化，即B =B0rsinwt，B0、w均为常数若在磁场内放一半径为a的金属圆环，环心在圆柱状磁场的轴线上，求金属环中的感生电动势，并讨论其方向22(本题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 23(本题10分)如图所示，在纸面所在的平面内有一载有电流I的无限长直导线，其旁另有一边长为l的等边三角形线圈ACD该线圈的AC边与长直导线距离最近且相互平行今使线圈ACD在纸面内以匀速远离长直导线运动，且与长直导线相垂直求当线圈AC边与长直导线相距a时，线圈ACD内的动生电动势 24(本题10分)在双缝干涉实验中，波长l550 nm的单色平行光垂直入射到缝间距a210-4 m的双缝上，屏到双缝的距离D2 m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e6.610-5 m、折射率为n1.58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？(1 nm = 10-9 m) 25（本题5分）在如图所示的瑞利干涉仪中，T1、T2是两个长度都是l的气室，波长为l的单色光的缝光源S放在透镜L1的前焦面上，在双缝S1和S2处形成两个同相位的相干光源，用目镜E观察透镜L2焦平面C上的干涉条纹当两气室均为真空时，观察到一组干涉条纹在向气室T2中充入一定量的某种气体的过程中，观察到干涉条