山東大學(xué)大學(xué)物理課件

1、大學(xué)物理模擬卷1一、 簡答題1、 在芭蕾舞演員旋轉(zhuǎn)時(shí)，為什么收攏手臂可以使其轉(zhuǎn)速增加？ 答：盡可能收緊身體，收攏手臂和腿足，其實(shí)就是將身體的可動(dòng)部分距離轉(zhuǎn)軸盡可能縮小，來減小身體相對于旋轉(zhuǎn)軸而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這樣就可以使旋轉(zhuǎn)角速度加大。2、 兩船并行前進(jìn)時(shí)，好像有一種力量將兩船吸引在一起，甚至發(fā)生碰撞，為什么？ 答：根據(jù)流體力學(xué)的伯努利原理，流體的壓強(qiáng)與它的流速有關(guān)，流速越大，壓強(qiáng)越小；反之亦然。當(dāng)兩艘船平行著向前航行時(shí)，在兩艘船中間的水比外側(cè)的水流得快，中間水對兩船內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)，也就比外側(cè)對兩船外側(cè)的壓強(qiáng)要小。于是，在外側(cè)水的壓力作用下，兩船漸漸靠近，最后相撞?，F(xiàn)在航海上把這種現(xiàn)象稱為&quo

2、t;船吸現(xiàn)象"。3、 根據(jù)點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度公式,當(dāng)所考查的點(diǎn)到該點(diǎn)電荷的距離r接近零時(shí)，則電場強(qiáng)度趨于無限大，這顯然是沒有意義的。對此應(yīng)作何解釋？ 答：當(dāng)r® 0時(shí)，帶電體q就不能再視為點(diǎn)電荷了，只適用于場源為點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式不再適用。這時(shí)只能如實(shí)地將該電荷視為具有一定電荷體密度的帶電體。4、 簡述超導(dǎo)體有何電磁特性？答：1）零電阻現(xiàn)象，即超導(dǎo)體冷卻到某一確定溫度以下時(shí)，其直流電阻值突然降到零，這種現(xiàn)象稱為物質(zhì)的超導(dǎo)電性。2）邁斯納（Meissner）效應(yīng)。即把超導(dǎo)體置于外加磁場中，磁通不能穿透超導(dǎo)體，超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終保持為零，這就是邁斯納效應(yīng)，又稱完全抗磁性。二、

3、 名詞解釋1、 多普勒效應(yīng)：多普勒效應(yīng)是為紀(jì)念Christian Doppler而命名的,他于1842年首先提出了這一理論。他認(rèn)為聲波頻率在聲源移向觀察者時(shí)變高,而在聲源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)變低。2、 康普頓效應(yīng): 在X射線散射中除有與入射波長相同的射線外，還有波長比入射波長更長的射線的現(xiàn)象。3、 麥克斯韋速率分布函數(shù)的歸一化條件  這是分布函數(shù)f (v)必須滿足的條件三、 填空題1、請寫出麥克斯韋方程組的積分形式 ： 2、請寫出純電感L的阻抗和相位差：3、磁介質(zhì)可分為順磁質(zhì)；抗磁質(zhì)；鐵磁質(zhì)三類。四、 計(jì)算題1、如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的小球用長度為L的懸線掛于O點(diǎn)手拿小球?qū)⒓?xì)線拉到水平位置，

4、然后釋放當(dāng)小球擺動(dòng)到懸線豎直的位置時(shí)，正好與個(gè)靜止放置在水平桌面上的質(zhì)量為M的物體作彈性碰撞，求碰撞后小球達(dá)到的最高位置所對應(yīng)的懸線張角。球與物體相碰撞的速度v1可由下式求得. (1)小球與物體相碰撞，在水平方向上滿足動(dòng)量守恒，碰撞后小球的速度變?yōu)関2，物體的速度為v，在水平方向上應(yīng)有. (2)完全彈性碰撞，動(dòng)能不變，即.  (3)碰撞后，小球在到達(dá)張角a的位置的過程中滿足機(jī)械能守恒，應(yīng)有. (4)由以上四式可解得.將上式代入式(4)，得,2、有兩個(gè)在同一直線上的簡諧振動(dòng)：x1=0.05cos（10t+3/4）m和x2=0.06cos（10t-/4）m，試問：它們合振動(dòng)的振幅和初位相

5、各為多大？若另有一簡諧振動(dòng)x3=0.07cos（10t+）m，分別與上兩個(gè)振動(dòng)疊加，為何值時(shí)，x1+ x3的振幅為最大？為何值時(shí)，x2+ x3的振幅為最??？ (1)合振動(dòng)的振幅為.合振動(dòng)的初相位,考慮到x1與x2相位相反， ，所以合振動(dòng)x應(yīng)與x2同相位，故取 .(2)當(dāng) 時(shí)，合振動(dòng) 的振幅為最大，所以這時(shí)合振動(dòng)的振幅為.當(dāng) 時(shí)，合振動(dòng) 的振幅為最小，所以這時(shí)合振動(dòng)的振幅為3、一個(gè)半徑為R電容率為e的均勻電介質(zhì)球的中心放有點(diǎn)電荷q，求(1)電介質(zhì)球內(nèi)、外電位移的分布；(2)電介質(zhì)球內(nèi)、外電場強(qiáng)度和電勢的分布；(3)球體表面極化電荷的密度。解 (1)電介質(zhì)球內(nèi)、外電位移的分布 ,方向沿徑

6、向向外。無論在電介質(zhì)內(nèi)還是在球外的真空中上式都是適用的。(2)電場強(qiáng)度的分布：,方向沿徑向向外。：,方向沿徑向向外。電勢的分布：.：.(3)球體表面極化電荷的密度緊貼點(diǎn)電荷的電介質(zhì)極化電荷總量為.電介質(zhì)球表面上的極化電荷總量為,所以電介質(zhì)表面的極化電荷密度為.4、用波長為589.3 nm的平行鈉黃光垂直照射光柵，已知光柵上每毫米中有500條刻痕，且刻痕的寬度與其間距相等。試問最多能觀察到幾條亮條紋？并求第一級(jí)譜線和第三級(jí)譜線的衍射角。 解 根據(jù)每毫米內(nèi)有500條刻痕，可以求得光柵常量為 .由于刻痕的寬度等于刻痕的間距，所以 d = 2a . 最多能觀察到的譜線條數(shù)，就是在一個(gè)無限大的接收屏上能

7、出現(xiàn)的所有譜線的條數(shù)。應(yīng)先根據(jù)光柵方程求出在無限大接收屏上應(yīng)該出現(xiàn)的條紋總數(shù)，然后考慮光柵缺級(jí)現(xiàn)象，看哪些條紋應(yīng)屬于缺級(jí)而消失的。由于接收屏是無限大的，最大衍射角應(yīng)在-p/2到+p/2之間。 由光柵方程 ,可以從中求得k的極值為±3.4，取整數(shù)則為±3。這表示，按照光柵方程，在無限大接收屏上可以出現(xiàn)k值為0、±1、±2和±3七條譜線。 再看一下缺級(jí)問題。由于缺級(jí)而在接收屏上消失的譜線的k值為 當(dāng)k = ±1時(shí)，k = ±2，這表示k值為±2的譜線從接收屏上消失了。于是出現(xiàn)在接收屏上的譜線只有5條，其k值分別為0，&

8、#177;1和±3。 根據(jù)光柵方程可以求出各級(jí)譜線所對應(yīng)的衍射角。當(dāng)k = ±1時(shí)，由光柵方程得 , .當(dāng)k = ±3時(shí)，由光柵方程得 , 大學(xué)物理模擬卷2一、簡答題1、 如果由于溫室效應(yīng)，地球大氣變暖，致使兩極冰山熔化，對地球自轉(zhuǎn)有何影響？為什么？ 解 地球自轉(zhuǎn)變慢。這是因?yàn)楸饺诨?，水向赤道聚集，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，地球的自轉(zhuǎn)角動(dòng)量守恒，即 j w = 恒量 . 所以角速度變小了。2、 簡述共振的產(chǎn)生與應(yīng)用? 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力角頻率接近系統(tǒng)的固有角頻率時(shí)，受迫振動(dòng)振幅急劇增大的現(xiàn)象，稱為共振。3、 試解釋晚霞為什么是紅色的而晴空的云是白色的？ 是因?yàn)榇藭r(shí)太陽光幾乎平行

9、于地面，穿過的大氣層最厚，所以波長較短的藍(lán)紫光幾乎都朝側(cè)向散射，僅剩下波長較長的紅光到達(dá)觀察者，加之近地面的塵埃，更增強(qiáng)了散射作用。于是我們看到藍(lán)藍(lán)的天，反射紅紅的太陽光的云朵(朝霞或晚霞)。一般的云中的小水滴和煙中的固體顆粒都比可見光中的波長要長，于是白光照射時(shí)，對幾乎所有的光都產(chǎn)生Mie散射，使我們看到的云呈白色。4、 簡述狹義相對論的兩條原理? 狹義相對性原理，不僅力學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)也無法確定自身慣性系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也就是說，在一切慣性系中的物理定律都具有相同的形式。光速不變原理，真空中的光速對不同慣性系的觀察者來說都是c。二、名詞解釋1、多普勒效應(yīng)：多普勒效應(yīng)是為紀(jì)念Christi

10、an Doppler而命名的,他于1842年首先提出了這一理論。他認(rèn)為聲波頻率在聲源移向觀察者時(shí)變高,而在聲源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)變低2、靜電屏蔽：在靜電平衡狀態(tài)下，空腔無其它帶電體的導(dǎo)體殼和實(shí)心導(dǎo)體一樣，內(nèi)部沒有電場。不管導(dǎo)體本身帶電還是處于外界電場中，這一結(jié)論總是對的。這樣，導(dǎo)體殼的表面就“保護(hù)”了它所包圍的區(qū)域，使之不受導(dǎo)體殼外表面上的電荷或外界電場的影響，這個(gè)現(xiàn)象稱為“靜電屏蔽”。3、惠更斯-菲涅耳原理 ：波面S在與其相距r的P點(diǎn)上所產(chǎn)生的振動(dòng)，取決于波陣面上所有面元dS在該點(diǎn)所產(chǎn)生振動(dòng)的總和。其數(shù)學(xué)形式：其中K（）是（r與波面法線方向的夾角）的緩變函數(shù)。4、克斯韋速率分布函數(shù)的歸一化條件 &

11、#160; 這是分布函數(shù)f (v)必須滿足的條件三、填空題1、請寫出純電容C的阻抗和相位差：。2、請寫出最概然速率、平均速率和方均根速率數(shù)學(xué)表達(dá)式：Vp=1.41、=1.60、=1.73。3、兩列光波的相干條件為：它們的光矢量振動(dòng)方向幾乎相同，頻率相同，位相差恒定。四、計(jì)算題1、 一質(zhì)量為m的子彈以水平速度射入一靜止懸于頂端的長棒使棒偏轉(zhuǎn)了30度角，已知棒長為l，質(zhì)量為m0 , 射入點(diǎn)到頂端的距離為a，求子彈的初速度v。 解：系統(tǒng)：桿、子彈，角動(dòng)量守恒： m v。a= 系統(tǒng)機(jī)械能守恒: 2=+ 得：2、有兩個(gè)在同一直線上的簡諧振動(dòng)：x1=0.05cos（10t+3/4）m和x2=0.06cos

12、（10t-/4）m，試問：它們合振動(dòng)的振幅和初位相各為多大？若另有一簡諧振動(dòng)x3=0.07cos（10t+）m，分別與上兩個(gè)振動(dòng)疊加，為何值時(shí)，x1+ x3的振幅為最大？為何值時(shí)，x2+ x3的振幅為最??？ (1)合振動(dòng)的振幅為.合振動(dòng)的初相位,考慮到x1與x2相位相反， ，所以合振動(dòng)x應(yīng)與x2同相位，故取 .(2)當(dāng) 時(shí)，合振動(dòng) 的振幅為最大，所以這時(shí)合振動(dòng)的振幅為.當(dāng) 時(shí)，合振動(dòng) 的振幅為最小，所以這時(shí)合振動(dòng)的振幅為3、一個(gè)半徑為R電容率為e的均勻電介質(zhì)球的中心放有點(diǎn)電荷q，求(1)電介質(zhì)球內(nèi)、外電位移的分布；(2)電介質(zhì)球內(nèi)、外電場強(qiáng)度和電勢的分布；(3)球體表面極化電荷的密度

13、。 解 (1)電介質(zhì)球內(nèi)、外電位移的分布 ,方向沿徑向向外。無論在電介質(zhì)內(nèi)還是在球外的真空中上式都是適用的。(2)電場強(qiáng)度的分布：,方向沿徑向向外。：,方向沿徑向向外。電勢的分布：.：.(3)球體表面極化電荷的密度緊貼點(diǎn)電荷的電介質(zhì)極化電荷總量為.電介質(zhì)球表面上的極化電荷總量為,所以電介質(zhì)表面的極化電荷密度為.4、半徑為r、磁導(dǎo)率為m1 的無限長磁介質(zhì)圓柱體(做內(nèi)導(dǎo)體)與半徑為R ( > r )的無限長導(dǎo)體圓柱面(做外導(dǎo)體)同心放置，在圓柱體和圓柱面之間充滿磁導(dǎo)率為m2 的均勻磁介質(zhì)(做絕緣體)，這樣就構(gòu)成了一根無限長的同軸電纜?，F(xiàn)在內(nèi)、外導(dǎo)體上分別通以電流I和-I，并且電流在內(nèi)、外導(dǎo)體

14、橫截面上分布均勻，試求：(1)圓柱體內(nèi)任意一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)圓柱體和圓柱面之間任意一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度；(3)圓柱面外任意一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。 解 電流和磁介質(zhì)的分布都滿足軸對稱，可以用普遍形式的安培環(huán)路定理求解。在垂直于軸線的平面內(nèi)，作三個(gè)同心圓，它們分別處于圓柱體內(nèi)、圓柱體和圓柱面之間以及圓柱面外，其半徑分別是r1、r2和r3。(1)在圓柱體內(nèi)部，以半徑為r1的圓作為環(huán)路， ，運(yùn)用安培環(huán)路定理，得,.(2)在圓柱體和圓柱面之間的絕緣體內(nèi)，以半徑為r2的圓作為環(huán)路，r < r2 < r，運(yùn)用安培環(huán)路定理，得,.(3)在圓柱面之外，以半徑為r3的圓作為

15、環(huán)路，r3 > r，運(yùn)用安培環(huán)路定理，得,.大學(xué)物理模擬卷3五、 簡答題1、 簡述電流密度與電流強(qiáng)度的區(qū)別與聯(lián)系? 電流強(qiáng)度是標(biāo)量，反映了單位時(shí)間內(nèi)載流子通過導(dǎo)體整個(gè)橫截面的狀況，不涉及載流子穿越該橫截面各處的細(xì)節(jié)。電流密度是矢量，它在導(dǎo)體中任意一點(diǎn)的方向與正載流子在該點(diǎn)的流動(dòng)方向相同，它的大小等于通過該點(diǎn)并垂直于電流的單位截面的電流強(qiáng)度。2、 簡述獲得相干光波的方法？ 答：由一般光源獲得一組相干光波的辦法是，借助于一定的光學(xué)裝置（干涉裝置）將一個(gè)光源發(fā)出的光波（源波）分為若干個(gè)波。由于這些波來自同一源波，所以，當(dāng)源波的初位相改變時(shí)，各成員波的初位相都隨之作相同的改變，從而它們之間的位相

16、差保持不變。同時(shí)，各成員波的偏振方向亦與源波一致，因而在考察點(diǎn)它們的偏振方向也大體相同。一般的干涉裝置又可使各成員波的振幅不太懸殊。于是，當(dāng)光源發(fā)出單一頻率的光時(shí)，上述四個(gè)條件皆能滿足，從而出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。六、 名詞解釋1、 半波損失：是指由于界面性質(zhì)的原因,反射光在反射的過程中,其位相產(chǎn)生相變,這相當(dāng)于反射光多走了半個(gè)波長,因而,稱為半波損失2、 霍耳效應(yīng)：是指當(dāng)施加的外磁場垂直于半導(dǎo)體中流過的電流時(shí),會(huì)在半導(dǎo)體垂直于磁場和電流的方向上產(chǎn)生霍爾電動(dòng)勢3、 點(diǎn)電荷：是沒有大小的帶電體，是一種理想模型5、理想流體：就是絕對不可壓縮和完全沒有黏性的流體七、 填空題1、求水從容器壁小孔中流出時(shí)的速率,

17、設(shè)水面距離小孔的高度為h？。八、 計(jì)算題1、如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的小球用長度為L的懸線掛于O點(diǎn)手拿小球?qū)⒓?xì)線拉到水平位置，然后釋放當(dāng)小球擺動(dòng)到懸線豎直的位置時(shí)，正好與個(gè)靜止放置在水平桌面上的質(zhì)量為M的物體作彈性碰撞，求碰撞后小球達(dá)到的最高位置所對應(yīng)的懸線張角。球與物體相碰撞的速度v1可由下式求得. (1)小球與物體相碰撞，在水平方向上滿足動(dòng)量守恒，碰撞后小球的速度變?yōu)関2，物體的速度為v，在水平方向上應(yīng)有. (2)完全彈性碰撞，動(dòng)能不變，即.  (3)碰撞后，小球在到達(dá)張角a的位置的過程中滿足機(jī)械能守恒，應(yīng)有. (4)由以上四式可解得.將上式代入式(4)，得,2、P和Q是兩個(gè)處于同一介質(zhì)中的相干波源，它們發(fā)出的平面簡諧波沿PQ延長線傳播，PQ=3.0米，波源頻率為100赫茲，振幅相同，P的相位比Q的相位超前/2，波速為400米/秒，PQ延長線上有一點(diǎn)S到Q點(diǎn)距離為r，試求，(1)兩波源在該點(diǎn)S產(chǎn)生的分振動(dòng)與分振動(dòng)的相差；(2) S點(diǎn)的合振動(dòng)的振幅。 解 可以取點(diǎn)p為坐標(biāo)原點(diǎn)， 取過p、q和s的直線為x軸，方向向右，如圖6-30所示，與波線的方向一致。根據(jù)題意，p的振動(dòng)比q的振動(dòng)超前p/2，即jp - jq = p/2。適當(dāng)選擇計(jì)時(shí)零點(diǎn)，可使jq = 0，則jp = p/2，同時(shí)根據(jù)已知條件可以求得 圖 6-30 w = 2pn = 200p rad&#