大学物理(下)模拟试题2008整理.ppt

1、郑州大学20052006学年第二学期 大学物理（一）试题A卷,12、（本题5分） 试在下图中画出简谐振子的动能，振动势能和机械能随时间t而变的三条曲线（设t = 0时物体经过平衡位置）,动能、势能曲线各2分，机械能曲线1分,14、（本题10分） 一定量的单原子分子理想气体，从A态出发经等压过程膨胀到B态，又经绝热过程膨胀到C态，如图所示试求这全过程中气体对外所作的功，内能的增量以及吸收的热量,解：由图可看出 pAVA = pCVC,从状态方程 pV =RT 可知 TA=TC ，,因此全过程ABC的DE=0 3分,BC过程是绝热过程，有QBC = 0,AB过程是等压过程，有,故全过程ABC的 Q

2、 = QBC +QAB =14.9105J 4分,根据热一律Q=W+DE，得全过程ABC的,W = QDE14.9105 J 3分,17、（本题12分） 相干波源S1和S1，相距11 m，S1的相位比S2超前这两个相干波在S1 、S2连线和延长线上传播时可看成两等幅的平面余弦波，它们的频率都等于100 Hz， 波速都等于400 m/s试求在S1、S2的连线上及延长线上，因干涉而静止不动的各点位置,解：取S1、S2连线及延长线为x轴，向右为正，以S1为坐标原点令,(1) 先考虑x 0的各点干涉情况取P点如图从S1、S2分别传播来的两波在P点的相位差为, x 0各点干涉加强,(2) 再考虑x l各

3、点的干涉情况取Q点如图则从S1、S2分别传播的两波在Q点的相位差为, x l各点为干涉静止点,4分,(3) 最后考虑0 x11 m范围内各点的干涉情况取P点如图从S1、S2分别传播来的两波在P点的相位差为,3分,由干涉静止的条件可得,( k = 0，1，2，),3分, x = 5-2k ( -3k2 ),即 x = 1，3，5，7，9，11m 为干涉静止点,2分,综上分析干涉静止点的坐标是 x = 1，3，5，7，9，11m及 x 11m 各点,2005级大学物理(下)A卷期终考试题 及参考答案,一 选择题 (每小题3分，共18分),(本题3分)在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可

4、以采取的办法是 (A)使屏靠近双缝 (B)使两缝的间距变小 (C)把两个缝的宽度稍微调窄 (D)改用波长较小的单色光源, B ,2、（本题3分） 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) I 0 / 2 (D) I0 / 2, B ,3、（本题3分）一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光 (A) 是自然光 (B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面 (C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面 (D) 是部分偏振光, B ,4、（本

5、题3分）ABCD为一块方解石的一个截面，AB为垂直于纸面的晶体平面与纸面的交线光轴方向在纸面内且与AB成一锐角，如图所示一束平行的单色自然光垂直于AB端面入射在方解石内折射光分解为o光和e光，o光和e光的,(A) 传播方向相同，电场强度的振动方向互相垂直 (B) 传播方向相同，电场强度的振动方向不互相垂直 (C) 传播方向不同，电场强度的振动方向互相垂直 (D) 传播方向不同，电场强度的振动方向不互相垂直, C , D ,5、（本题3分） 在康普顿效应实验中，若散射光波长是入射光波长的 1.2倍，则散射光光子能量与反冲电子动能EK之比 /EK为 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5,

6、6、（本题3分）硫化镉(CdS)晶体的禁带宽度为2.42eV，要使这种晶体产生本征光电导，入射到晶体上的光的波长不能大于 (注：1 nm = 10-9 m) (A) 650 nm (B) 628 nm (C) 550 nm (D) 514 nm, D ,(普朗克常量h =6.6310-34 Js，基本电荷e =1.6010-19 C),二 填空题 (共24分),8、（本题3分） 坡印廷矢量 的物理意义是： ； 其定义式为 ,电磁波能流密度矢量 2分,1分,10. (本题3分) 单色平行光垂直入射到双缝上观察屏上P点到两缝的距离分别为r1和r2设双缝和屏之间充满折射率为n的媒质，则P点处二相干光

7、线的光程差为_,n(r2 r1 ),11. (本题3分) 在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，插入一块折射率为n，厚度为d的透明薄片插入这块薄片使这条光路的光程改变了_,2( n 1) d,12. (本题3分) 惠更斯引入_的概念提出了惠更斯原理，菲涅耳再用 的思想补充了惠更斯原理，发展成了惠更斯菲涅耳原理,子波 1分,子波干涉(或答子波相干叠加) 2分,13.(本题3分) 玻尔氢原子理论中的定态假设的内容是：,原子只能处在一系列能量不连续的稳定状态(定态)中，处于定态中的原子，其电子只能在一定轨道上绕核作圆周运动，但不发射电磁波,解：由于 ,因此在反射光中均不在半波损失。,光程差满足：,2分,反射

8、光加强。,在400nm760nm,17、（本题5分）如图所示，用白色光垂直照射厚度为d=400nm的薄膜，若折射率为 n2=1.4且 ，问反射光中哪几种波长的光可以加强？,1.47 k 2.8,取k=2, 2分,=560nm的光得到加强。 1分,18、（本题10分）用波长为500 nm (1 nm=10-9 m)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 = 1.56 cm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； (2) 改用600 nm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？ (

9、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？,解：(1) 棱边处是第一条暗纹中心，在膜厚度为e2l/2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=3l/2 .,5分,(2) 由上问可知A处膜厚为 e43500 / 2 nm750 nm,对于 600 nm的光，连同附加光程差，在A处两反射光的光程差为,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,19（本题5分） 要使电子的速度从v1 =1.2108 m/s增加到v2 =2.4108 m/s 必须对它作多少功？ (电子静止质量me9.1110-

10、31 kg),解：根据功能原理，要作的功 W = DE,根据相对论能量公式 DE = m2c2- m1c2 2分,根据相对论质量公式,1分,4.7210-14 J2.95105 eV 2分,四、改错题,20、（本题5分）设惯性系S相对于惯性系S以速度u沿x轴正方向运动，如果从S系的坐标原点O沿x(x轴与x轴相互平行)正方向发射一光脉冲，则 (1) 在S系中测得光脉冲的传播速度为c (2) 在S系中测得光脉冲的传播速度为c + u 以上二个说法是否正确？如有错误，请说明为什么错误并予以改正,答：(1) 是正确的 2分,( 2) 是错误的，因为不符合光速不变原理 1分,应改为在S系中测得光脉冲的传

11、播速度为c 2分,五、问答题,21、（本题5分） 某种单色光垂直入射到一个光栅上，由单色光波长和已知的光栅常数，按光栅公式算得k4的主极大对应的衍射方向为90，并且知道无缺级现象实际上可观察到的主极大明条纹共有几条？,答：因k =4的主极大出现在 =90的方向上，实际观察不到 2分,所以，可观察到的有k =0,1,2,3共7条明条纹 3分,谢谢关注！,4. (本题3分),如图S1、S2是相干光源，它们到P点的距离分别为r1和r2。路径S1P垂直穿过一块厚度为t1，折射率为n1的介质板，路径S2P垂直穿过一块厚度为t2，折射率为n2的介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于,(A) (

12、r2+n2t2)-(r1+n1t1),(B) r2+(n2-1)t2-r1+(n1-1)t1,(C) (r2-n2t2)-(r1-n1t1),(D) n2t2-n1t1,B,5. (本题3分),如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60，假设二者对光无吸收，光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为,A,6. (本题3分),若粒子在磁感应强度为B的均匀磁场中沿半径R的圆形轨道运动，则粒子的德布罗意波长是,(A) h/(2eRB) (B) h/(eRB) (C) 1/(2eRBh) (D) 1/(eRBh),A,6. (本题3分),在双缝干涉实验中，若使两缝之间的间距增大，则屏

13、幕上干涉条纹间距 ，若使单色光波长减小，则干涉条纹间距 。,减变小 (2分),减变小 (1分),*7. (本题3分),光强均为I0的两束相干光相遇发生干涉时，在相遇区域内有可能出现的最大的光强是 。,4I0,波长为5500的单色光垂直入射于光栅常数d=210-4cm的平面衍射光栅上，可能观察到光谱线的最高级次为第 级。,8. (本题3分),3,kmax=d/=3.64, 故取3。,9. (本题3分),当一束自然光以布儒斯特角入射到两种媒质的分界面上时，就偏振状态来说反射光为 光，其振动方向 于入射面。,完全偏振光线偏振光 (1分),垂直 (2分),10. (本题3分),在光学各向异性晶体内部有

14、一确定的方向，沿这一方向寻常光和非常光的 相等，这一方向称为晶体的光轴，只具有一个光轴方向的晶体称为 晶体。,传播速度 (2分),单轴 (1分),11. (本题5分),氢原子从能量为-0.85eV的状态跃迁到能量为-3.4eV的状态时，所发射的光子能量是 eV。它是电子从n= 的能级到n= 的能级的跃迁。,2.55 (2分),4 (2分),2 (1分),12. (本题3分),右方两图(a)与(b)中， (a)图是 型半导体的能带结构图， (b)图是 型半导体的能带结构图。,n (2分),p (1分),4.(本题10分),解:(1)如图，设P0为零级明纹的中心。则l1+r1=l2+r2。即r2-

15、r1= l1-l2=3。,另一方面，,因此，,(2) 在屏上距O点为x处，光程差,k级明纹到O的距离为,k=0，即是(1)的结果。,相邻明纹之间的距离为,5.(本题5分),用氦氖激光器发射的单色光(波长=6328)垂直照射到单缝上，所得夫琅和费衍射图样中第一级暗条纹的衍射角为5，求缝宽度。,解：在单缝衍射中，第一级暗纹满足条件： bsin=k= (k=1) (2分),所以 b=/sin =7.2610-3 mm (3分),3. (本题3分),如图，用波长为的单色光照射双缝干涉装置。若将一折射率为n，劈角为的透明劈尖b插入光线2中，则当劈尖b缓慢向上移动时(只遮住S2)，屏C上的干涉条纹 。,(

16、A) 间隔变大，向下移动 ；,(B)间隔变小，向上移动 ；,(C)间隔不变，向下移动 ；,(D)间隔不变，向上移动 。,C,4. (本题3分),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，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强I为 。,(B) I0/4,(C) I0/2,B,(A),(D),5. (本题3分),一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0， 则在界面2的反射光 。,(A) 是自然光；,(B) 是完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面。,(C)是完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面。,(D) 是部分偏振光。

17、,B,6. (本题3分),根据玻尔理论，氢原子在n=5的轨道上的动量矩与在第一激发态的轨道动量矩之比为 。,(A) 5/2 (B) 5/3 (C) 5/4 (D) 5,A,7. (本题3分),一个宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行。如果宇航员希望把这路径缩短为3光年，则他所乘的光箭相对于地球的速度应是：(c表示真空中光速) 。,(A) v=(1/2)c (B) v=(3/5)c (C) v=(4/5)c (D) v=(9/10)c,C,8. (本题3分),已知某单色光照射到一金属表面发生了光电效应，若此金属的逸出电势是U0(使电子从金属逸出需做功eU0)，则此单色光的波长必须满足 。,A,2

18、. (本题5分),设描述微观粒子运动的波函数为 ，则 表示 ； 须满足的条件是 。,t时刻在(x，y，z)处发现粒子的几率 (2分),6. (本题3分),若一双缝装置分别被折射率为n1和n2的两块厚度均为e的透明介质所遮盖，此时由双缝分别到屏上原中央极大所在处的两束光光程差= 。,(n2-n1)e 或者 (n1-n2)e 均可 (3分),7. (本题3分),用=6000 的单色光垂直照射牛顿环装置时，从中央向外数第4个暗环对应的空气膜厚度为 m。,1.2,在麦克耳逊干涉仪的一条光路中，插入一块折射率为n，厚度为d的透明薄片，插入这块薄片使这条光路的光程改变了 。,8. (本题3分),2(n-1)d,2d+ /2=(2k+1) /2, d=k /2, k=4