大学物理(下)模拟试卷(1)3064.pdf

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1、 1 大 学 物 理（下）试 卷 班级：_ 姓名：_ 学号：_ 日期：_年_月_日 成绩：_ 一、选择题（共 21 分）1.（本题 3 分,B）一个质点作简谐振动，振幅为 A，在起始时刻质点的位移为A21，且向 x 轴的正方向运动，代表此简谐振动的旋转矢量图为 2.（本题 3 分,B）一平面简谐波在弹性媒质中传播时，某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处，则它的能量是 (A)动能为零，势能最大 (B)动能为零，势能为零 (C)动能最大，势能最大 (D)动能最大，势能为零 3.（本题 3 分,C）有两列沿相反方向传播的相干波，其表达式为 )/(2c o s1xtAy 和 )/(2c o s2xtA

2、y 叠加后形成驻波，其波腹位置的坐标为：(A)x=k (B)12(21kx (C)kx21 (D)4/)12(kx 其中的 k=0，1，2，3,4.（本题 3 分,C）如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为 e，并且 n1n2n3，1为入射光在折射率为 n1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 (A)2n2e/(n1 1)(B)4n1e/(n2 1)+(C)4n2e/(n1 1)+(D)4n2e/(n1 1)5.（本题 3 分,A）宇宙飞船相对于地面以速度 v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过t(飞

3、船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速)(A)ct (B)vt (C)2)/(1ctcv(D)2)/(1ctcv 6.（本题 3 分,D）如图所示，一束动量为 p 的电子，通过缝宽为 a 的狭缝 在距离狭缝为 R 处放置一荧光屏，屏上衍射图样中央最大的宽度 d 等于 (A)2a2/R (B)2ha/p (C)2ha/(Rp)(D)2Rh/(ap)p a d R n1 n2 n3 e x o A x A21(A)A21(B)A21(C)(D)o o o A21 x x x A x A x A x 2 7.（本题 3 分,B）具有下列哪一能量的光子能

4、被处在 n=2 的能级的氢原子吸收？(A)1.51eV (B)1.89eV （C）2.16eV (D)2.40eV 二、填空题（共 19 分）8.（本题 3 分）一简谐振动用余弦函数表示，其振动曲线如图所示，则此简谐振动的三个特征量为：A=_；=_；=_ 10 cm,(/6)rad/s,/3)9.（本题 4 分）一平面简谐波沿 Ox 轴传播，波动表达式为 )/(2c o s xtAy，则 x1=L 处介质质点振动的初相是_；与 x1处质点振动状态相同的其它质点的位置是_；与 x1处质点速度大小相同，但方向相反的其它各质点的位置是_/2 L，kL (k=1，2，3，)12(21kL (k=0,1

5、，2，)10.（本题 3 分）波长为的平行单色光垂直照射到折射率为 n 的劈形膜上，相邻的两明纹所对应的薄膜厚度之差是_/(2n)11.（本题 3 分）光强均为 I0的两束相干光相遇而发生干涉时，在相遇区域内有可能出现的最大光强是_（4I0）12.（本题 3 分）自然光以入射角 57由空气投射于一块平板玻璃面上，反射光为完全线偏振光，则折射角为_（33）13.（本题 3 分）为使电子的德布罗意波长为 1，需要的加速电压为_（150 V）(普朗克常量 h=6.6310-34 Js，基本电荷 e=1.6010-19 C，电子质量 me=9.1110-31 kg，1 10-10 m)三、计算题（共

6、50 分）14.（本题 10 分）有一轻弹簧，当下端挂一个质量 m1=10 g 的物体而平衡时，伸长量为 4.9 cm用这个弹簧和质量 m2=16 g 的物体组成一弹簧振子 取平衡位置为原点，向上为 x 轴的正方向 将m2从平衡位置向下拉 2 cm 后，给予向上的初速度 v0=5 cm/s 并开始计时，试求 m2的振动周期和振动的数值表达式 解：设弹簧的原长为 l，悬挂 m1后伸长l，则 kl=m1g，k=m1g/l=2 N/m 1 分 取下 m1挂上 m2后，2.11/2mk rad/s 2 分 /2T=0.56 s 1 分 t=0 时，c o sm10220Ax sinm/s10520Av

7、 解得 220201005.2m)/(vxA m 2 分 x(cm)t(s)10 5-10 1 4 7 10 13 O 3 )/(tg001xv180+12.6=3.36 rad 也可取 =-2.92 rad 2 分 振动表达式为 x=2.0510-2cos(11.2t-2.92)(SI)2 分 或 x=2.0510-2cos(11.2t+3.36)(SI)15.（本题 5 分）一简谐波沿 x 轴负方向传播，波速为 1 m/s，在 x 轴上某质点的振动频率为 1 Hz、振幅为 0.01 m t=0 时该质点恰好在正向最大位移处 若以该质点的平衡位置为 x 轴的原点 求此一维简谐波的表达式 解：

8、A=0.01 m，=u/=1 m，T=1 s 1 分 x=0 处，0=0 2 分 波表达式为 )/(2c o s01.0 xTty )(2c o s01.0 xt (SI)2 分 16.（本题 10 分）双缝干涉实验装置如图所示，双缝与屏之间的距离 D120 cm，两缝之间的距离 d0.50 mm，用波长500 nm(1 nm=10-9 m)的单色光垂直照射双缝(1)求原点 O(零级明条纹所在处)上方的第五级明条纹的坐标 x (2)如果用厚度 l1.010-2 mm，折射率 n1.58 的透明薄膜复盖在图中的 S1缝后面，求上述第五级明条纹的坐标 x 解：(1)dx/D k xDk/d=(12

9、00550010-6/0.50)mm=6.0 mm 4 分 (2)从几何关系，近似有 r2r1 Dx/d 有透明薄膜时，两相干光线的光程差 =r2 (r1 l+nl)=r2 r1(n-1)l lnDx1/d 对零级明条纹上方的第 k 级明纹有 k 零级上方的第五级明条纹坐标dklnDx/1 3 分 =1200(1.581)0.015510-4/0.50mm =19.9 mm 3 分 17.（本题 5 分）用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅上，1=600 nm，2=400 nm(1nm=109m)，发现距中央明纹 5 cm 处1光的第 k 级主极大和2光的第(k+1)级主极大相重合，放置在

10、光栅与屏之间的透镜的焦距 f=50 cm，试问：(1)上述 k=？(2)光栅常数 d=？解：(1)由题意,1的 k 级与2的(k+1)级谱线相重合所以 d sin1=k 1，d sin1=(k+1)2,或 k1=(k+1)2 2 分 2212k 1 分 (2)因 x/f 很小，tg 1sin1x/f 1 分 d=k1 f/x=1.2 10-3 cm 1 分 x O S1 S2 d D O P r1 r2 d s1 s2 d n l x D 4 18.（本题 5 分）强度为 I0的一束光，垂直入射到两个叠在一起的偏振片上,这两个偏振片的偏振化方向之间的夹角为 60.若这束入射光是强度相等的线偏振

11、光和自然光混合而成的，且线偏振光的光矢量振动方向与此二偏振片的偏振化方向皆成 30角，求透过每个偏振片后的光束强度 解：透过第一个偏振片后的光强为 2001c o s212121III30 2 分 5I0/8 1 分 透过第二个偏振片后的光强 I2(5I0/8)cos260 1 分 5I0/32 1 分 19.（本题 5 分）一隧道长为 L，宽为 d，高为 h，拱顶为半圆，如图设想一列车以极高的速度 v 沿隧道长度方向通过隧道，若从列车上观测，(1)隧道的尺寸如何？(2)设列车的长度为 l0，它全部通过隧道的时间是多少？解：(1)从列车上观察，隧道的长度缩短，其它尺寸均不变。1 分 隧道长度为

12、 221cLLv 1 分 (2)从列车上观察，隧道以速度 v 经过列车，它经过列车全长所需时间为 vv0lLt v02)/(1lcvL 3 分 这也即列车全部通过隧道的时间.20.（本题 5 分）已知 子的静止能量为 105.7 MeV，平均寿命为 2.210-8 s试求动能为 150 MeV 的 子的速度 v 是多少？平均寿命是多少？解：据相对论动能公式 202cmmcEK 得 )1)/(11(220ccmEKv 即 419.11)/(11202cmEcKv 解得 v=0.91 c 3 分 平均寿命为 8201031.5)/(1cv s 2 分 21.（本题 5 分）波长为0=0.500 的

13、 X 射线被静止的自由电子所散射，若散射线的波长变为=0.522，试求反冲电子的动能 EK (普朗克常量 h=6.6310-34 Js,1 10-10 m)解：入射光子的能量为 00hc 1 分 散射光子的能量为 hc 1 分 反冲电子的动能为 0KE)11(0hc1.6810-16 J 3 分 h d v d/2 L 5 四、回答问题（共 10 分）22.（本题 5 分）已知铂的逸出电势为 8 V，今用波长为 300 nm(1 nm=10-9 m)的紫外光照射，问能否产生光电效应？为什么？(普朗克常量 h=6.6310-34 Js，基本电荷 e=1.6010-19 C)答：不能够产生光电效应

14、 1 分 已知 U0=8 V 所以铂的逸出功 A=eU0=8 eV 2 分 而照射光光子的能量 /hch4.14 eV 根据爱因斯坦方程 Amh221v 即A 才可能产生光电效应，而现在 A，所以不能产生光电效应 2 分 23.（本题 5 分）用经典力学的物理量(例如坐标、动量等)描述微观粒子的运动时，存在什么问题？原因何在？答：用经典力学的物理量例如坐标、动量等只能在一定程度内近似地描述微观粒子的运动，坐标 x 和动量 px存在不确定量x 和 px，它们之间必须满足不确定关系式 xxp h 3 分 这是由于微观粒子具有波粒二象性的缘故 2 分 大 学 物 理（下）试 卷 解 答 一、选择题（

15、共 21 分）BBCCADB 二、填空题（共 19 分）8.（本题 3 分）10 cm （1 分）(/6)rad/s（1 分），/3（1 分）9.（本题 4 分）/2 L 1 分 kL (k=1，2，3，)1 分 )12(21kL (k=0,1，2，)2 分 10.（本题 3 分）/(2n)3 分 11.（本题 3 分）4I0 3 分 12.（本题 3 分）33 3 分 13.（本题 3 分）150 V 3 分 三、计算题（共 50 分）14.（本题 10 分）解：设弹簧的原长为 l，悬挂 m1后伸长l，则 kl=m1g，k=m1g/l=2 N/m 1 分 取下 m1挂上 m2后，2.11/2

16、mk rad/s 2 分 /2T=0.56 s 1 分 t=0 时，c o sm10220Ax sinm/s10520Av 解得 220201005.2m)/(vxA m 2 分 )/(tg001xv180+12.6=3.36 rad 6 也可取 =-2.92 rad 2 分 振动表达式为 x=2.0510-2cos(11.2t-2.92)(SI)2 分 或 x=2.0510-2cos(11.2t+3.36)(SI)15.（本题 5 分）解：A=0.01 m，=u/=1 m，T=1 s 1 分 x=0 处，0=0 2 分 波表达式为 )/(2c o s01.0 xTty )(2c o s01.

17、0 xt (SI)2 分 16.（本题 10 分）解：(1)dx/D k xDk/d=(1200550010-6/0.50)mm=6.0 mm 4 分 (2)从几何关系，近似有 r2r1 Dx/d 有透明薄膜时，两相干光线的光程差 =r2 (r1 l+nl)=r2 r1(n-1)l lnDx1/d 对零级明条纹上方的第 k 级明纹有 k 零级上方的第五级明条纹坐标dklnDx/1 3 分 =1200(1.581)0.015510-4/0.50mm =19.9 mm 3 分 17.（本题 5 分）解：(1)由题意,1的 k 级与2的(k+1)级谱线相重合所以 d sin1=k 1，d sin1=

18、(k+1)2,或 k1=(k+1)2 2 分 2212k 1 分 (2)因 x/f 很小，tg 1sin1x/f 1 分 d=k1 f/x=1.2 10-3 cm 1 分 18.（本题 5 分）解：透过第一个偏振片后的光强为 2001c o s212121III30 2 分 5I0/8 1 分 透过第二个偏振片后的光强 I2(5I0/8)cos260 1 分 5I0/32 1 分 19.（本题 5 分）解：(1)从列车上观察，隧道的长度缩短，其它尺寸均不变。1 分 隧道长度为 221cLLv 1 分 (2)从列车上观察，隧道以速度 v 经过列车，它经过列车全长所需时间为 vv0lLt v02)

19、/(1lcvL 3 分 这也即列车全部通过隧道的时间.20.（本题 5 分）O P r1 r2 d s1 s2 d n l x D 7 解：据相对论动能公式 202cmmcEK 得 )1)/(11(220ccmEKv 即 419.11)/(11202cmEcKv 解得 v=0.91 c 3 分 平均寿命为 8201031.5)/(1cv s 2 分 21.（本题 5 分）解：入射光子的能量为 00hc 1 分 散射光子的能量为 hc 1 分 反冲电子的动能为 0KE)11(0hc1.6810-16 J 3 分 四、回答问题（共10分）22.（本题5 分）答：不能够产生光电效应 1 分 已知 U

20、0=8 V 所以铂的逸出功 A=eU0=8 eV 2 分 而照射光光子的能量 /hch4.14 eV 根据爱因斯坦方程 Amh221v 即A 才可能产生光电效应，而现在 A，所以不能产生光电效应 2 分 23.（本题 5 分）答：用经典力学的物理量例如坐标、动量等只能在一定程度内近似地描述微观粒子的运动，坐标 x 和动量 px存在不确定量x 和 px，它们之间必须满足不确定关系式 xpxh 3 分 这是由于微观粒子具有波粒二象性的缘故 2分 开场白 许多学生认为数学是枯燥的、乏味的。一些非数学老师在听完一堂数学课后，往往这样评价：思路清晰、语言精练、解题严谨，就是太乏味、缺少趣味性，让人昏昏欲

21、睡。那么，如何调动学生的上课积极性，引发他们的好奇心？设计好“开场白”，非常关键。下面是数学课的几个片断：动手实验式“开场白”：桌上摆满了切成各种形状的萝卜，大伙好像还在热列地讨论着什么。老师微笑问：“同学们，用一个平面去截一个正方体，截出的面可能是什么形状？”悬念式“开场白”：老师一上讲台，故意神神秘秘地说“你们每人随便想一个自然数，将这个数乘5减7，再把结果乘2加14”。“你们算得的结果个位数字一定是0”。顿时教室里象炸了锅似的，“等你学了字母表示数，你也会算了”。8 故事式“开场白”：为了让学生体会图形的边长、周长、面积在变化过程中的关系，领会列方程解应用题时，关键是捕捉到不变的量。老师先给学生讲了一个故事：父亲的羊越来越多，想拆旧羊圈扩大面积，可是没有多余的篱笆，怎么办呢？他叫来了儿子,儿子不慌不忙地说：“爸，我有办法”。“你看，旧羊圈长70米，宽30米，面积2100平方米。如果改成50米见方的新羊圈，不用添篱笆，羊圈面积就有2500平方米”。诸如此类的还有：“贴近生活式”开场白；“设疑式”开场白；“名言式”开场白；“趣味式”开场白；“实例式”开场白；“比喻式”开场白等等。向学生提出恰当的问题，激发起学生的兴趣，提高他们学习的积极性。