01大学物理下期末试题与答案48B.docx
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01大学物理下期末试题与答案48B
试题编号:
重庆邮电大学2011-2012学年第一学期
大学物理(下)试卷(期末)(B卷)(闭卷)
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
得分
评卷人
一、计算题(振动与波动)(本大题共6小题,38分)
1.(本题5分)(3558)
一质量为0.20kg的质点作简谐振动,其振动方程为
(SI).
求:
(1)质点的初速度;
(2)质点在正向最大位移一半处所受的力.
2.(本题5分)(3829)
一质量为10g的物体作简谐振动,其振幅为2cm,频率为4Hz,t=0时位移为-2cm,初速度为零.求
(1)振动表达式;
(2)t=(1/4)s时物体所受的作用力.
3.(本题5分)(3051)
两个同方向的简谐振动的振动方程分别为
x1=4×10-2cos2π
(SI),x2=3×10-2cos2π
(SI)
求合振动方程.
4.(本题8分)(3335)
一简谐波,振动周期
s,波长λ=10m,振幅A=0.1m.当t=0时,波源振动的位移恰好为正方向的最大值.若坐标原点和波源重合,且波沿Ox轴正方向传播,求:
(1)此波的表达式;
(2)t1=T/4时刻,x1=λ/4处质点的位移;
(3)t2=T/2时刻,x1=λ/4处质点的振动速度.
5.(本题10分)(5200)
已知波长为λ的平面简谐波沿x轴负方向传播.x=λ/4处质点的振动方程为
(SI)
(1)写出该平面简谐波的表达式..
(2)画出t=T时刻的波形图.
6.(本题5分)(3100)
一驻波中相邻两波节的距离为d=5.00cm,质元的振动频率为ν=1.00×103Hz,求形成该驻波的两个相干行波的传播速度u和波长λ.
二、计算题(波动光学)(本大题共4小题,25分)
7.(本题6分)(3626)
两块长度10cm的平玻璃片,一端互相接触,另一端用厚度为0.004mm的纸片隔开,形成空气劈形膜.以波长为500nm的平行光垂直照射,观察反射光的等厚干涉条纹,在全部10cm的长度内呈现多少条明纹?
(1nm=10-9m)
8.(本题5分)(3726)
单缝的宽度a=0.10mm,在缝后放一焦距为50cm的会聚透镜,用平行绿光(λ=546nm)垂直照射到单缝上,试求位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹宽度.(1nm=10-9m)
9.(本题8分)(3223)
用一束具有两种波长的平行光垂直入射在光栅上,λ1=600nm,λ2=400nm(1nm=10﹣9m),发现距中央明纹5cm处λ1光的第k级主极大和λ2光的第(k+1)级主极大相重合,放置在光栅与屏之间的透镜的焦距f=50cm,试问:
(1)上述k=?
(2)光栅常数d=?
10.(本题6分)(3787)
一束自然光自空气入射到水(折射率为1.33)表面上,若反射光是线偏振光,
(1)此入射光的入射角为多大?
(2)折射角为多大?
三、计算题(近代物理)(本大题共5小题,25分)
11.(本题5分)(4364)
一艘宇宙飞船的船身固有长度为L0=90m,相对于地面以
0.8c(c为真空中光速)的匀速度在地面观测站的上空飞过.
(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少?
(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少?
12.(本题5分)(4375)
已知μ子的静止能量为105.7MeV,平均寿命为2.2×10-8s.试求动能为150MeV的μ子的速度v是多少?
平均寿命τ是多少?
13.(本题5分)(4768)
用某频率的单色光照射基态氢原子气体,使气体发射出三种频率的谱线,试求原照射单色光的频率.
(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,1eV=1.60×10-19J)
14.(本题5分)(4535)
若不考虑相对论效应,则波长为5500Å的电子的动能是多少eV?
(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,电子静止质量me=9.11×10-31kg)
15.(本题5分)(4442)
光子的波长为λ=3000Å,如果确定此波长的精确度∆λ/λ=10-6,试求此光子位置的不确定量.
四、问答题(本大题共2小题,共12分)
16.(本题6分)(3435)
设P点距两波源S1和S2的距离相等,若P点的振幅保持为零,则由S1和S2分别发出的两列简谐波在P点引起的两个简谐振动应满足什么条件?
17.(本题6分)(4395)
已知从铝金属逸出一个电子至少需要A=4.2eV的能量,若用可见光投射到铝的表面,能否产生光电效应?
为什么?
(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,基本电荷e=1.60×10-19C)
重庆邮电大学2011-2012学年第一学期
大学物理(下)试卷(期末)(B卷)(闭卷)参考答案
一、计算题(振动与波动)(本大题共6小题,38分)
1.(本题5分)(3558)
解:
(1)
(SI)
t0=0,v0=3.0m/s.2分
(2)
时,F=-1.5N.(无负号扣1分)3分
2.(本题5分)(3829)
解:
(1)t=0时,x0=-2cm=-A,故.
初相φ=π,ω=2πν=8πs-1
(SI)3分
(2)t=(1/4)s时,物体所受的作用力
N2分
3.(本题5分)(3051)
解:
由题意x1=4×10-2cos
(SI)
x2=3×10-2cos
(SI)
按合成振动公式代入已知量,可得合振幅及初相为
m
=6.48×10-2m2分
=1.12rad2分
合振动方程为x=6.48×10-2cos(2πt+1.12)(SI)1分
4.(本题8分)(3335)
解:
(1)
(SI)3分
(2)t1=T/4=(1/8)s,x1=λ/4=(10/4)m处质点的位移
2分
(3)振速
.
s,在x1=λ/4=(10/4)m处质点的振速
m/s3分
5.(本题10分)(5200)
解:
(1)如图A,取波线上任一点P,其坐标设为x,由波的传播特性,P点的振动落后于λ/4处质点的振动.2分
该波的表达式为
(SI)3分
(2)t=T时的波形和t=0时波形一样.t=0时
2分
按上述方程画的波形图见图B.3分
6.(本题5分)(3100)
解:
波长λ=2d=0.10m2分
波速u=νλ=100m/s3分
二、计算题(波动光学)(本大题共4小题,25分)
7.(本题6分)(3626)
解:
设空气膜最大厚度为e,
2e+
=k2分
=16.52分
∴明纹数为16.2分
8.(本题5分)(3726)
解:
中央明纹宽度
∆x≈2fλ/a=2×5.46×10-4×500/0.10mm4分
=5.46mm1分
9.(本题8分)(3223)
解:
(1)由题意,λ1的k级与λ2的(k+1)级谱线相重合所以dsin1=kλ1,dsin1=(k+1)λ2
或kλ1=(k+1)λ23分
1分
(2)因x/f很小,tg1≈sin1≈x/f2分
∴d=kλ1f/x=1.2×10-3cm2分
10.(本题6分)(3787)
解:
(1)由布儒斯特定律tgi0=1.33
得i0=53.1°
此ib即为所求的入射角3分
(2)若以r表示折射角,由布儒斯特定律可得
r=0.5π-i0=36.9°3分
三、计算题(近代物理)(本大题共5小题,25分)
11.(本题5分)(4364)
解:
(1)观测站测得飞船船身的长度为
54m
则∆t1=L/v=2.25×10-7s3分
(2)宇航员测得飞船船身的长度为L0,则
∆t2=L0/v=3.75×10-7s2分
12.(本题5分)(4375)
解:
据相对论动能公式
得
即
解得v=0.91c3分
平均寿命为
s2分
13.(本题5分)(4768)
解:
按题意可知单色光照射的结果,氢原子被激发至n=3的状态(因为它发射三种频率的谱线),故知原照射光子的能量为
=12.09eV=1.93×10-18J3分
该单色光的频率为
2.92×1015Hz2分
14.(本题5分)(4535)
解:
非相对论动能
而
故有
2分
又根据德布罗意关系有
代入上式1分
则
4.98×10-6eV2分
15.(本题5分)(4442)
解:
光子动量
1分
按题意,动量的不确定量为
2分
根据测不准关系式得:
∆x≥
故∆x≥0.048m=48mm2分
若用
或
,或
,计算∆x同样得2分.
四、问答题(本大题共2小题,共12分)
16.(本题6分)(3435)
答:
两个简谐振动应满足振动方向相同,振动频率相等,振幅相等,相位差为π.
6分
17.(本题6分)(4395)
答:
不能产生光电效应.2分
因为:
铝金属的光电效应红限波长
,而A=4.2eV=6.72×10-19J
∴λ0=296nm2分
而可见光的波长范围为400nm~760nm>λ0.2分