大学护理学专业《大学物理(下册)》期末考试试卷含答案

大学护理学专业《大学物理(下册)》期末考试试卷含答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.关于静电场中某点电势的正负，下列说法中正确的是：A.电势的正负取决于置于该点的试验电荷的正负B.电势的正负取决于电场力对试验电荷做功的正负C.电势的正负取决于电势零参考点的选取D.电势的正负取决于产生该电场的电荷的正负答案：C解析：电势是标量，其大小具有相对性，某点的电势值与电势零点的选取有关，可正可负。电势的正负不取决于试验电荷，也不仅取决于场源电荷的正负（还与零点位置有关），电场力做功的正负取决于电荷移动方向与电场力方向的关系，不能直接决定电势正负。2.一空气平行板电容器，充电后与电源断开，当增大两极板间距离时，电容C、带电量Q、两极板间电场强度E的变化情况是：A.C减小，Q不变，E不变B.C减小，Q不变，E减小C.C减小，Q减小，E不变D.C减小，Q减小，E减小答案：A解析：平行板电容器电容公式为C=，d增大则C减小。充电后与电源断开，极板上的电荷量Q无法迁移，故Q保持不变。两极板间电场强度公式为E3.在磁感应强度为B的均匀磁场中，作一半径为r的半球面S，S的边线所在平面的法线方向单位矢量n与B的夹角为α，则通过半球面S的磁通量为：A.πB.2C.−D.−答案：D解析：磁场是均匀场，对于闭合曲面（半球面加上底面构成一个闭合曲面），总磁通量为零。设通过半球面S的磁通量为，通过底面（圆平面）的磁通量为=B·π·cos(4.用频率为ν的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大初动能为Ek；若改用频率为2ν的单色光照射该金属，则逸出光电子的最大初动能为：（已知普朗克常量为h）A.2EkB.hν+EkC.2hνEkD.hν+Ek答案：D解析：根据爱因斯坦光电效应方程：hν=+，其中为金属的逸出功。对于频率ν的光，有=h5.一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的偏振化方向成45°角。已知通过此两偏振片后的光强为I，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为：A.IB.2IC.3ID.4I答案：B解析：设入射至第二个偏振片的线偏振光强度为。根据马吕斯定律，透过第二个偏振片后的光强I=co456.一平面简谐波在弹性介质中传播，在介质质元从平衡位置运动到最大位移处的过程中：A.它的动能转换成势能B.它的势能转换成动能C.它从相邻的一段质元获得能量，其能量逐渐增大D.它把自己的能量传给相邻的一段质元，其能量逐渐减小答案：D解析：在波动中，介质质元的动能和势能同步变化，在平衡位置时两者均最大，在最大位移处时两者均为零。质元从平衡位置向最大位移处运动过程中，速度和形变都在减小，故动能和势能都在减小，减少的能量通过弹性耦合传递给相邻的质元。7.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：（示意图描述：双缝S1在上，S2在下，光源S原在S1、S2中垂线上，后向下移至S‘，S‘更靠近S2）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，且条纹间距改变D.中央明条纹向上移动，且条纹间距改变答案：B解析：中央明条纹对应光程差为零的位置。当光源S在中垂线上时，S到S1和S2的光程相等，中央明纹在屏中心O。当S向下移动靠近S2时，S到S2的光程小于到S1的光程。为了在屏上找到光程差为零的点，需要S1到该点的光程小于S2到该点的光程来补偿，即该点应位于O点的上方。所以中央明纹向上移动。双缝干涉条纹间距公式为Δx8.一质点沿x轴作简谐振动，振幅为A，周期为T。t=0时，质点在x=A.xB.xC.xD.x答案：A解析：设振动方程为x=Acos(ωt+)，其中ω=2π/T9.根据玻尔氢原子理论，氢原子中的电子在第一轨道（n=1）和第三轨道（n=3）上运动时速度大小之比:为：A.1:3B.3:1C.1:9D.9:1答案：B解析：玻尔理论中，电子绕核作圆周运动的向心力由库仑力提供：=，可得v∝。又轨道半径∝，所以∝。因此，:10.一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是：A.紫光B.绿光C.黄光D.红光答案：D解析：光栅方程对于垂直入射为ds二、多项选择题（每题3分，共15分，全部选对得3分，选对但不全得1.5分，有选错或不答得0分）1.下列叙述中，正确的是：A.感生电场和静电场一样，是保守场，可以引入电势的概念。B.感生电场和静电场一样，能对场中的电荷产生作用力。C.感生电场和静电场一样，是由电荷激发的。D.变化的磁场可以激发感生电场。答案：B,D解析：感生电场（涡旋电场）是由变化的磁场激发的，其电场线是闭合的，为非保守场，不能引入电势概念。但它对电荷有作用力。静电场是由静止电荷激发的，是保守场，可以引入电势。2.关于高斯定理的理解，下面说法正确的是：A.如果高斯面上电场强度处处为零，则该面内必无电荷。B.如果高斯面内无电荷，则高斯面上电场强度处处为零。C.如果高斯面上电场强度处处不为零，则高斯面内必有电荷。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。答案：A,D解析：高斯定理：E·3.一弹簧振子作简谐振动，总能量为E。如果振幅增大为原来的2倍，重物的质量增大为原来的4倍，则它的总能量变为：A.EB.2C.4D.16答案：C解析：弹簧振子总能量E=k，其中k为劲度系数，A为振幅。总能量与质量无关，只与k和A有关。当A变为2A时，4.在单缝夫琅禾费衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮纹的中心位置不变外，各级衍射条纹：A.对应的衍射角变小B.对应的衍射角变大C.光强不变D.光强变弱，条纹间距变宽答案：B,D解析：单缝衍射暗纹条件：asin5.下列哪些现象说明了光的波动性？A.光的干涉B.光的衍射C.光的偏振D.光电效应答案：A,B,C解析：干涉和衍射是波的特有现象，偏振是横波的特有现象，都说明光具有波动性。光电效应是光的粒子性的表现。三、填空题（每空2分，共20分）1.在点电荷+Q产生的电场中，有一试探电荷+q沿半径为R的圆弧由a点移动到b点，如图所示（圆弧对+Q张角为60°）。则在此过程中电场力所做的功为______。答案：0解析：点电荷的电场是保守场，电场力做功与路径无关，只与始末位置的电势差有关。a、b两点在以+Q为圆心的同一圆弧上，即在同一等势面上，电势相等，故电势差为零，电场力做功为零。2.半径为R的均匀带电球面，总电量为Q。设无穷远处为电势零点，则该带电球面内、外任意点的电势分布为：球内（r<R）U=______；球外（r≥R）U=______。答案：；解析：均匀带电球面内部电场强度为零，为等势区，电势等于球面处的电势：=。球外电势与位于球心的点电荷电势相同：=。3.一长直导线中通有电流I，在其旁边放置一矩形线圈，线圈与导线共面。若导线中的电流I随时间t增大，则线圈中的感应电流方向为______（填“顺时针”或“逆时针”）。（示意图描述：长直导线在左，矩形线圈在右，导线平行于线圈的左右两边）答案：顺时针解析：电流I增大，根据右手螺旋定则，穿过矩形线圈的磁场垂直纸面向里且增强。由楞次定律，感应电流产生的磁场要阻碍这种增强，即感应电流的磁场应垂直纸面向外。再由右手螺旋定则，线圈中的感应电流应为顺时针方向。4.一平面简谐波的表达式为y=答案：2.5；0.5解析：对比标准形式y=Acos(ωtk5.用波长为λ的单色光垂直照射到空气劈尖上，从反射光中观察干涉条纹。相邻两明条纹（或暗条纹）对应的劈尖厚度差为______；若劈尖夹角增大，则条纹间距将______（填“变大”、“变小”或“不变”）。答案：λ/解析：空气劈尖等厚干涉，相邻明（或暗）纹对应的厚度差为Δe=λ/26.一束自然光通过两个偏振化方向成60°角的偏振片后，透射光强与入射自然光光强之比为______。答案：1/8解析：设入射自然光光强为。通过第一个偏振片后成为线偏振光，光强为/2。再通过第二个偏振片，根据马吕斯定律，透射光强I=(/四、简答题（每题5分，共15分）1.简述静电场与感生电场的异同点。答案：相同点：都对场中的电荷有力的作用；都具有场的能量。不同点：（1）产生原因不同：静电场由静止电荷激发；感生电场由变化的磁场激发。（2）电场线性质不同：静电场的电场线始于正电荷（或无穷远），止于负电荷（或无穷远），不闭合；感生电场的电场线是闭合的，无头无尾的涡旋状。（3）场力做功特性不同：静电场是保守力场，电场力做功与路径无关，可以引入电势和电势能的概念；感生电场是非保守力场，电场力做功与路径有关，不能引入电势和电势能的概念。（4）环路定理不同：静电场环流恒为零（∮·dl2.什么是光的半波损失？在什么情况下反射光会产生半波损失？答案：当光从光疏介质射向光密介质并在界面上反射时，反射光的相位相对于入射光的相位发生π的突变，这相当于反射光在反射过程中损失了半个波长的光程，这种现象称为半波损失。产生条件：（1）光在两种介质的分界面上发生正入射或掠入射（入射角接近90°）时的反射；（2）光从光疏介质（折射率较小）射向光密介质（折射率较大）。满足这两个条件时，反射光产生半波损失。反之，从光密到光疏介质的反射，一般不产生半波损失。3.根据量子力学观点，简述原子中电子的运动状态用什么来描述？与玻尔理论的轨道概念有何本质区别？答案：根据量子力学观点，原子中电子的运动状态用波函数Ψ(r,与玻尔理论的本质区别：（1）描述方式：玻尔理论用经典的轨道（具有确定位置和动量的圆周或椭圆轨道）描述电子运动；量子力学用概率波（波函数）描述，电子没有确定的轨道，只有概率分布。（2）能量和角动量：玻尔理论中能量和角动量是量子化的，但仍是确定值；量子力学中，能量是确定值（对应定态），但角动量等力学量一般以概率分布取值，只有某些分量可以有确定值。（3）理论基础：玻尔理论是经典理论与量子化条件的混合；量子力学是建立在薛定谔方程等基础上的自洽理论。五、计算题（每题10分，共30分）1.（静电场计算）如图所示，一无限长均匀带电直线，电荷线密度为+λ。在其旁垂直放置一长度为L的均匀带电细棒，棒的一端到直线的距离为a，棒的总电荷量为+Q。求带电直线与带电细棒之间的相互作用力。（示意图描述：无限长直导线竖直放置，带电线密度+λ。细棒水平放置，左端距导线距离为a，棒长L，带电量+Q均匀分布。）答案：设无限长带电直线在空间产生的电场强度大小为E=在带电细棒上距长直导线为x（x从a到a+L）处取一线元dx，其带电量为dq该线元所在处的电场强度大小为E(线元所受电场力（即长直导线对它的作用力）大小为dF由于各线元受力方向相同（均垂直导线指向远离方向或根据电荷同性相斥判断），故总力可通过标量积分求得：F方向：垂直于长直导线，并指向远离长直导线的方向（因为两者带同种电荷，相互排斥）。答：相互作用力大小为ln2.（振动与波动综合）一平面简谐波沿x轴正方向传播，波速u=20m/s。已知坐标原点O处质点的振动曲线如图所示。（振动曲线描述：y-t图，t=0时，y=0，且曲线在t=0处斜率为正，即向正y方向运动。曲线显示周期T=4s，振幅A=0.1m。）求：（1）原点O处质点的振动方程；（2）该波的波函数（波动方程）；（3）x=10m处质点的振动方程。答案：（1）由振动曲线知：振幅A=0.1m，周期T=4s，故角频率ω=t=0时，原点质点位移y0=0，且向y轴正方向运动（v0>0）。设振动方程为=A代入t=0：0=又因为=−ωAsi所以原点振动方程为：=0.1（2）波沿x轴正方向传播，波速u=20m/s，波长λ=uT波函数（波动方程）为：y(或写为：y(（3）将x=10m代入波函数，即得该点振动方程：y(3.（光学综合计算）用波长λ=600nm的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30°，且第三级是缺级。（1）求光栅常数d和光栅狭缝可能的最小宽度a；（2）在选定了上述d和a之后，求在屏幕上可能呈现的全部主极大的级次。答案：（1）由光栅方程ds对第二