大学物理学（下）智慧树知到期末考试答案2024年

大学物理学（下）智慧树知到期末考试答案2024年大学物理学（下）关于静电场中的电位移线，下列说法中，哪一种是正确的？（）

A:起于正自由电荷，止于负自由电荷，任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交。B:电位移线只出现在有电介质的空间。C:起于正电荷,止于负电荷,不形成闭合曲线,不中断。D:任何两条电位移线互相平行。答案:起于正自由电荷，止于负自由电荷，任何两条电位移线在无自由电荷的空间不相交一封闭高斯面内有两个点电荷，电量为+q和-q，封闭面外也有一带电q的点电荷（如图），则下述正确的是（）

A:高斯面上电场强度处处为零。B:高斯面上电场强度不为零，但仅与高斯面内电荷有关。C:对封闭曲面有。D:对封闭曲面有。答案:B将波长为600nm的激光照射在每毫米500条缝的光栅上，最多能看到第几级明条纹（）

A:34B:4C:33D:3答案:3有一半径为a的载流圆柱体，电流I均匀通过圆柱体截面，设圆柱体内（r<a）的磁感强度为B1，圆柱体外（r>a）的磁感强度为B2，则（）

A:B1与r成反比，B2与r成正比B:B1与r成正比，B2与r成反比C:B1与B2都与r成反比D:B1与B2都与r成正比答案:AI参考:正确答案是【B:B1与r成正比，B2与r成反比】。\n\n磁场是关于电荷的电流产生，磁感应强度B与电流I成正比，与距离r成反比。因此，圆柱体内（ra）的磁感强度B2与r成反比。所以选项B是正确的。选项A、C、D都是错误的，因为B1与B2都与r成反比是不正确的。'关于电场与磁场，下列各种说法中正确的是（）

A:在恒定磁场中，若闭合曲线不围绕有任何I，则该闭合曲面上各点的磁感应强度必为零。B:静止电荷在磁场中不受磁场力，运动电荷在磁场中必受磁场力。C:电荷在空间各点要激发电场，电流元在空间各点也要激发磁场。D:所有电场都是保守场，所有磁场都是涡旋场。答案:AI参考:正确选项是D:所有电场都是保守场，所有磁场都是涡旋场。\n\n解释：\n\nA选项错误，因为磁场是客观存在的，闭合曲面上各点的磁感应强度不一定为零，而是与电流元无关。\nB选项错误，因为静止电荷在磁场中不受磁场力可能是因为磁场与电荷无关，而运动电荷在磁场中受磁场力可能是因为磁场与电荷有关。\nC选项错误，电荷在空间各点激发电场是正确的，但电流元在空间各点不一定激发磁场，因为电流元不一定能激发磁场。\nD选项正确，电场和磁场都是按照一定的规律分布的，同时它们也都是一种特殊的物质，属于电磁场，满足麦克斯韦的电磁场理论。所有的电场都是保守场，而只有涡旋磁场才满足法拉第电磁感应定律。因此选项D正确。'有一平行板电容器，两极板间充满空气，极板间距为d、面积为S，则该电容器的电容为（）

A:B:C:D:答案:AI参考:正确答案是C。\n\n平行板电容器的电容公式为C=εS/4πkd，其中ε为介电常数，S为极板面积，d为极板间距，k为静电力常数。对于空气，ε约为1，所以该电容器的电容为C=S/4πkd。因此，选项C是正确答案。'两个形状完全相同的金属球1与2带有等量的同种电荷，相互作用力为F，它们之间的距离远大于小球本身的直径。现用一个带有绝缘手柄的不带电的相同金属小球3，和小球1接触，再和小球2接触，然后移去。这样小球1和2之间的作用力变为（）

A:F/10B:3F/8C:F/4D:F/2答案:AI参考:正确答案是【C:F/4】。\n\n首先，两个形状完全相同的金属球1与2带有等量的同种电荷，它们之间的距离远大于小球本身的直径，所以它们之间的作用力与两球间距的二次方成反比。因此，它们的相互作用力为F，是由于它们的电荷量相等且距离足够远而产生的。\n\n接着，用一个带有绝缘手柄的不带电的相同金属小球3，和小球1接触后，小球1和3的电荷量会平分，即每个小球带电为原来的一半。再和小球2接触后，由于两球带同种电荷且接触后电荷量平分，所以两球的总电荷量变为原来的四分之一。由于两球电荷量相等，所以它们之间的作用力变为原来的四分之一，即F/4。因此，选项C是正确答案。'在一个不带电的金属球壳的球心放一个点电荷（q>0），球壳的内外半径分别为R1与R2。若将此点电荷偏离球心，该金属球壳的电势将（）

A:降低B:无法判断C:升高D:不变答案:AI参考:正确选项为【C:升高】。\n\n不带电的金属球壳的电势与内部无电荷时的电势相同，为一个常数。现在放入一个点电荷（q>0），金属球壳就会对其产生静电感应，使得内部表面出现等量异种电荷，电势依然不变，但是外部表面由于增加了电荷，导致电势升高。因此，最终金属球壳的电势会升高。'下列叙述不能正确反应磁场线性质的是（）

A:均匀磁场的磁场线为一组平行直线。B:磁场线上任一点的切线方向为运动电荷在该点的受力方向。C:磁场线是闭合曲线。D:载流导线周围的磁场线与导线中的电流满足右手螺旋法则。答案:AI参考:正确答案是B：磁场线上任一点的切线方向为运动电荷在该点的受力方向。\n\n解释：\n\nB选项表述错误，磁场线上任一点的切线方向为小磁针在该点受磁场力的方向，而不是运动电荷在该点的受力方向。其他选项均能正确反应磁场线的性质。A选项表示均匀磁场的磁场线为一组平行直线，这是磁场线的性质之一。C选项表示磁场线是闭合曲线，这是磁场线的连续性和闭合性的表现。D选项表示载流导线周围的磁场线与导线中的电流满足右手螺旋法则，这是右手定则的应用，用于判断电流和磁场的方向关系。'在空气中做光的双缝干涉实验，观察屏E上的P点处为明条纹。若将缝S2盖住，并在S1S2连线的垂直平分面上放一面反射镜M，其它条件不变（如图），则此时（）

A:P点无干涉条纹B:P处为暗条纹C:P处于明、暗条纹之间D:P处仍为明条纹答案:AI参考:正确选项为D：P处仍为明条纹。\n\n分析过程如下：\n\n1.在空气中做光的双缝干涉实验时，P点处为明条纹。说明P点处满足干涉条件，即光程差为半波长的偶数倍。\n2.将缝S2盖住，干涉条件不变，但光程差发生了变化。在S1S2连线的垂直平分面上放一面反射镜M，不会改变光的干涉条件，只会改变光线的传播方向。\n3.此时P处仍为明条纹，因为反射镜M反射的光线垂直于S1S2连线，入射角为90度，满足干涉条件。\n\n所以，正确选项为D：P处仍为明条纹。'真空中有一半径为R的半圆细环，均匀带电Q。若设无穷远处为电势零点，则圆心O处的电场强度和电势分别为（）

A:B:C:D:答案:AI参考:正确答案是D：E=0，φ=kQ/r\n\n半圆细环均匀带电Q，在圆心O处的电场强度为零，因为无限大带电平面上产生的电场是匀强电场，而半圆细环在圆心处的电场方向是径向的，所以电场强度为零。\n\n根据电势叠加原理，无穷远处的电势为零，半圆细环上各点的电荷在圆心处产生的电势相叠加，最终圆心处的电势也为零。根据高斯定理，半圆细环在圆心处的电场强度为零，因此圆心处的电势也为零。\n\n因此，选项D是正确答案。'利用公式ε=vBL计算动生电动势的条件，指出下列叙述中的错误者为（）

A:切割速度v不一定必须（对时间）是常量。B:导线L不一定在匀强磁场中。C:直导线L不一定是闭合回路中的一段。D:三者v、B和L必须互相垂直。答案:AI参考:正确选项是：B:导线L不一定在匀强磁场中。\n\n公式ε=vBL适用于计算动生电动势，其中v是切割磁感线的速度，B是磁感应强度，L是导线的长度，这三个量必须互相垂直。对于选项B，如果导线L不是在匀强磁场中，那么B的强度和方向都会变化，导致公式无法正确应用。因此，选项B是错误的。其他选项都是正确的，它们分别对应于ε的定义、应用条件和公式适用范围。'某照相机物镜直径D=5.0cm，焦距f=17.5cm，对波长λ=550nm的光，焦面上每毫米能分辨多少条线？（）

A:175B:225C:550D:425答案:AI参考:正确选项为B：225。\n\n根据公式分辨率=焦距/焦面上每毫米能分辨的线数，已知物镜直径D=5.0cm，焦距f=17.5cm，波长λ=550nm的光，可求出焦面上每毫米能分辨的线数为：225条线/毫米。因此，答案为B。'关于爱因斯坦提出的狭义相对论，以下说法不正确的是（）

A:一切运动物体相对于观察者的速度都不可能大于真空中的光速。B:它揭示了高速物体的运动规律。C:长度、时间、质量的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态的改变而改变的。D:它揭示了微观粒子的运动规律。答案:AI参考:正确答案是D：它揭示了微观粒子的运动规律。狭义相对论并没有揭示微观粒子的运动规律。\n\n狭义相对论是关于时空和引力的理论，主要研究了物体在高速运动下的行为，提出了时间和空间相对性的概念，给出了物体运动的基本规律，从而形成了新的时空观、运动观和物质观。它主要适用于宏观物体的高速运动情况，对于微观粒子的运动规律并没有涉及。因此，选项D是错误的。其他选项A、B、C都是正确的。'根据恒定磁场的高斯定理下面哪些叙述是正确的（）

（a）穿入闭合曲面的磁场线条数必然等于穿出的磁感线条数。

（b）穿入闭合曲面的磁场线条数不等于穿出的磁感线条数。

（c）一根磁场线可以终止在闭合曲面内。

（d）一根磁场线可以完全处于闭合曲面内。

A:cdB:abC:acD:ad答案:AI参考:正确选项是【C:ac】\n\n根据恒定磁场的高斯定理，穿过闭合曲面内的磁场线条数必然等于穿出的磁感线条数，因此选项A是正确的；而穿过闭合曲面外的磁场线条数不一定等于穿出的磁感线条数，因此选项B是错误的；对于选项C和D，磁场线在某些情况下确实可以完全处于闭合曲面内或终止在闭合曲面内，但这不是恒定磁场高斯定理所要求的，因此选项C是正确的，选项D是错误的。综上所述，正确答案是C:ac。'两个事件分别由两个观察者S、S′观察，S、S′彼此相对作匀速直线运动。观察者S测得两事件相隔3s，两事件发生地点相距10m，观察者S′测得两事件相隔5s，S′测得两事件发生地的距离最接近于多少米?（）

A:17B:10C:2D:109答案:AI参考:答案：A\n推理过程：\n由于两个事件分别由两个观察者S、S′观察，S、S′彼此相对作匀速直线运动，则可以理解为在相同的距离内两个事件发生的先后时间间隔为5s。S′测得两事件相隔5s时，其观测的视角要比S宽广，此时要减小的距离由时间决定。当以自身相对速度算时间，也就是1秒就减去3秒的2/3；S测得相隔3s时，自身已经以同样的速度从原来的距离走到这里来，这可以看作走了2米/秒的走动加上时间的延迟（与光速是相互对应的延迟，通俗的说法），总得说来这个相对的速度得达到原来的近5倍才会保证那个0.7个尺度的改变使得同一物理过程得出来相同的时间差3s或5s的结果，也可以算出来由于自身相对速度移动所产生的等效距离与直接算出的差值有这样的差异来得到对应的数据：两事件发生地的距离为（2/5）*10=4m,再加上从自己的位置走到自己的观察点的长度也就是事件地的1m就是总共1m-7m的结果：0.65=观察者S测得的该段路程的实际长度！因而1m/(5s)在通过走动改变时间的计算方法下的对应距离是：1.6m，而实际上由于S′相对静止了（走动时），S测得两事件相隔3s时的距离是：0.7m/(3s)的对应距离为：2.33m，所以最接近的是17m。\n\n注：由于相对论效应的存在，在相对运动中，不同参考系中测量的时间间隔和空间间隔都会发生变化。本题中，观察者S′相对于观察者S是静止的，所以两个观测者测量的时间间隔不会发生变化。而两个观测者测量的空间间隔发生了变化，这是因为不同观测者使用的测量工具不同，导致测量结果存在误差。但是在这个问题中，由于两个事件发生地点相距较短，所以这个误差可以忽略不