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1、2011-2012中国石油大学物理(2-2)期末试题及其答案 20112012学年第一学期 大学物理（2-2）期末试卷 （信控学院） 专业班级 姓 名 学 号 开课系室 物理与光电工程系 考试日期 2012年1月7日14:30-16:30 1请在试卷正面答题，反面及附页可作草稿纸； 2答题时请注意书写清楚，保持卷面整洁； 3本试卷共三道大题，满分100分；试卷本请勿撕开，否则作废； 4. 本试卷正文共9页。 一、选择题（共5小题，每小题3分，共15分） 1、（本题3分） 电场中任意高斯面上各点的电场强度是由： (A) 分布在高斯面内的电荷决定的。 (B) 分布在高斯面外的电荷决定的。 (C)
2、空间所有电荷决定的。 (D) 高斯面内电荷的代数和决定的。 2、（本题3分） 一平行板电容器充电后，与电源断开，然后再充满相对电容率为r 的各向同性均匀电介质。则其电容 C 、两极板间电势差 U12 及电场能量 We 与介质前比较将发生如下变化： (A) C?U12?We? (B) C?U12?We? (C) C?U12?We? (D) C?U12?We? 3、（本题3分） 关于电磁场的边界条件，下列说法正确的是： (A) 在没有自由电荷的电介质分界面上电位移矢量连续。 (B) 在没有自由电荷的电介质分界面上电场强度连续。 (C) 在没有传导电流的分界面上磁场强度的切向分量连续。 (D) 在没
3、有传导电流的分界面上磁场强度的法向分量连续。 4、（本题3分） 氢原子中处于3d量子态的电子，描述其量子态的四个量子 数（n， l ，ml, ，ms ）可能取的值为： 11） (B) (1，0，1，?) 2211 (C) (2，1，2,) (D) (3,2，0,) 22 (A) （311，? 5、（本题3分） p型半导体中杂质原子所形成的局部能级(也称受主能级)，在能带结构中应处于 (A) 满带中。 (B) 导带中。 (C) 禁带中，但接近满带顶。 (D) 禁带中，但接近导带底。 共 9页 二、填空题（共5小题，共15分） 1、（本题2分） 在静电场中，场强沿任意闭合路径的线积分等于零，即 ?
4、L?E?dl?0，这表明静电场中的电力线 。 2、（本题3分） ?在磁感强度为B 的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S边 ?线所在平面的法线方向单位矢量n与的B夹角为? ，则通过半球 面S的磁通量(取弯面向外为正)为 。 3、（本题4分） 在没有自由电荷与传导电流的变化电磁场中 ?H?dl? L?.?E?dl?L。 4、（本题3分） 描述微观粒子运动的波函数为 ?(r,t)，则*表 示 。 须满足的标准化条件是 其归一化条件是 。 5、（本题3分） ? 按照原子的量子理论，原子可以通过 和 。 两种辐射方式发光，而激光是由 方式产生的。 共 9页 三计算题（共7小题，共计70分） 1、（本题
5、15分） 一半径为R的带电球体，其体电荷密度分布为 qr ? (rR) 4?R ?0 (r>R) 试求：(1)带电球体的总电量；(2)球内外各点的场强；(3)球内外各点的电势。 共 9页 2、（本题10分） 如图所示：磁导率为?1圆柱形载流导体，电流为I 的磁介质中，求柱内、外任一点的B?和H?。 磁导率为?r 3、（本题10分） 轨道的半径为 r ，电子的电荷为e ，质量为me ? B0的均匀外磁场中，设B0的磁力矩M? 4、（本题10分） 共 9页 电量Q均匀分布在半径为a、长为L（L >> a ）的绝缘薄壁长圆筒表面上，圆筒以角速度 绕中心转轴旋转。一个半径为2a 、电
6、阻为R 的单匝圆形线圈套在圆筒上。若圆筒转速按照 = 0( 1 t / t0 ) 的规律随时间线性减小，求圆形线圈中感应电流的大小和方向。 共 9页 5、（本题10分） 已知：长为l ，宽为a 的线圈，放在距长直导线为d 的位置。 求：若线圈中电流为 I?I0sin?t ，求直导线中的感应电动势。 l 共 9页 6、（本题10分） 气体放电管中，用携带能量为12.2eV的电子轰击处于基态的氢原子， （1）试计算此时氢原子可能辐射的谱线的波长。 （2）在氢原子能级图上画出跃迁谱线并指明所属的线系。 （普朗克常量h?6.63?10?34J?s，1eV?1.60?10?19J ) 共 9页 7、（本
7、题5分） 如图所示：有一个宽度l0 = 2mm 的空气隙的铁心，螺绕环的截面积为 2S = 10cm，平均长度为l = 60cm，从 B-H 曲线查得B = 1T 处的H = 1000A/m。求要产生B = 1T 时所需的励磁电流的安匝数。2） （?0?4?10?7NA 20112012学年第一学期 大学物理（2-2）期末试卷 （信控学院） 一、选择题 1、C 2、B 3、C 4、D 5、C 二、填空题 1、不闭合 2、 ?r2B cosa A卷答案 ?D?B?dS, ?dS（注：少矢量符号扣1分） 3、?t?tss 4、粒子在t时刻在r处附近出现的概率密度。 单值，有限，连续 ? ?dV?1
8、 2 5、自发辐射、受激辐射，受激辐射 三、计算题 1、解 (1)因为电荷分布具有球对称性，把球体分成许多个薄球壳，其中任一球壳厚度为dr，体积为4?r2dr。在此球壳内电荷可看成均匀分布。此球壳所带电量为 dq?dV? 则总电量为 4q3rdr R4 RQ?dq?dV?04q3rdr?q 3 分 4R (2)在球内作半径为r的高斯球面，按高斯定理有 E1?4?r?21?0?r0qrqr4qr22 4?rdr?E1?R4?0R44?0R4 qr2 得 E1? (rR) 3分 4?0R4 在球外作半径为r的高斯球面，按高斯定理有 E24?r2?q?0 q 得 E2?4?0r2 (r>R)
9、3分 共 9页 (3)球内电势 U1?E1?dr?E2dr? r R R?R r ?qr2qdr?dr 42?R4?0R4?0r ?r3? ?4?3? (r<R) 3分 4q q qr3 3?0R12?0R12?0R?R? 球外电势 U? qq2?r E2?dr? r 4?dr? 0r2 4? 0r 2、 解 在导体外取圆形回路为安培回路，则 ? H?dl? L ?2?rH 2?rH?I ?H?I 2?r ?B?H? B?rI 0?rH? ?0?2?r 在导体内取圆形回路为安培回路，则 2?rH?I内 II2 r2内?R2 ?r?R2I ?H? Ir 2?R2 B?1Ir 2?R 2 3、 解:电子在 oz平面内作速率为v的圆周运动(如图)， 则 e2v2 4?2 ?me 0r r v?e 4? 2分 0rme 电子运动的周期 T?2?rv?2?r4?0rme e 1分 pe2则原子的轨道磁矩2er m?IS?T?r?4? 0me 共 9页 3分 1分 1分 1分 1分 2分 2分 1分 1分 3分 ?pm的方向与y轴正向相反 1分 ?设B0方向与x轴正向平行，则系统所受力矩 ?e2B0 M?pm?B0?4 4、 解：薄壁长圆筒表面的电荷旋转时等效为密绕螺线管： r?k 3分 ?0me B?0nI
