1、大学物理（2）期末复习应考指南巴南电大 叶江运第一部分 课程考核说明1.考核目的重点考核学生对基本概念，基本知识，基本技能的理解和掌握程度。2.考 核 方 式本课程期末考试为开卷笔试，考试时间为 90分钟（1 月 7日 8：3010：00） 。3.命 题 依 据以 教 学 大 纲 、 教 材 、 实 施 意 见 和 平 时 作 业 册 。4.考 试 要 求考核学生对基本概念，基本知识，基本技能的理解和掌握。5.试题类型及比重选择题(15%)、填空题(25%)、分析计算(60%).理论核心部分占 90分，当 代 物理 前 沿 专 题 部 分 占 10 分 （ 全 为 填 空 题 ）6.适用范围、
2、教 材此复习指导适用于成人专科土木工程专业。本 课 程 使 用 教 材 为 大 学 物 理（ 理 论 核 心 部 分 ） （ 李 椿 夏 学 江 主 编 ） （ 1998 年 3 月 版 ） 和 大 学物 理 （ 当 代 物 理 前 沿 专 题 部 分 ） （ 吴 铭 磊 等 编 ） (03 年 1 版 )， 两 书 均 由高 等 教 育 出 版 社 出 版 。 实 验 教 材 为 大 学 物 理 （ 实 验 部 分 ） ， 丁 慎 训 编 ，中 央 电 大 出 版 社 出 版 。第二 部分 期 末 复 习 重 点 范 围第 八 章 ： 稳 恒 磁 场 （ 接 大 学 物 理 （ 1） ） （
3、 第 二 册 P43）1 理 解 磁 场 的 高 斯 定 理 。 （ P54）2 理 解 真 空 中 磁 场 的 安 培 环 路 定 理 。 （ P56）3 深 入 理 解 洛 伦 兹 公 式 ， 掌 握 带 电 粒 子 垂 直 射 入 均 匀 磁 场 时 作 圆 周 运 动的 特 点 。 掌 握 安 培 公 式 及 计 算 磁 场 通 电 直 导 线 的 作 用 力 和 对 通 电 线 圈 的 作 用力 矩 的 方 法 。 （ P58）第 九 章 ： 电 磁 感 应 （ 第 二 册 P82）1 理 解 感 应 电 动 势 的 概 念 。 深 入 理 解 楞 次 定 律 和 法 拉 第 电 磁
4、 感 应 定 律 ，熟 练 其 应 用 。 （ P82）2 理 解 电 动 势 、 动 生 电 动 势 和 感 生 电 动 势 的 概 念 。 （ P90）第 十 章 ： 电 磁 场 和 电 磁 波 （ 第 二 册 P109）1 了 解 麦 克 斯 韦 位 移 电 流 假 设 。 （ P109）2 了 解 真 空 中 麦 克 斯 韦 方 程 组 的 积 分 形 式 。 （ P111）3 理 解 平 面 电 磁 波 的 基 本 性 质 。 （ P113）第 十 一 章 ： 波 动 （ 第 三 册 P1）1 深 入 理 解 简 谐 振 动 的 概 念 和 角 频 率 、 振 幅 及 相 位 的 物
5、 理 意 义 。（ P1）2 理 解 简 谐 振 动 的 旋 转 矢 量 描 述 法 。 （ P3）3 理 解 同 一 直 线 上 同 频 率 简 谐 振 动 合 成 的 基 本 规 律 。 （ P13）4 理 解 简 谐 波 ， 波 形 曲 线 ， 横 波 和 纵 波 的 概 念 ,理 解 简 谐 波 的 特 征 量 的意 义 。 （ P18）5 理 解 平 面 简 谐 波 的 表 达 式 （ P20）6 理 解 惠 更 斯 原 理 。 （ P28）7 理 解 波 的 迭 加 原 理 。 理 解 波 的 干 涉 的 条 件 。 （ P32）第 十 二 章 ： 光 波 （ 第 三 册 P58）
6、1 理 解 光 程 和 光 程 差 的 概 念 。 （ P59）2 掌 握 双 缝 干 涉 实 验 中 明 纹 中 心 与 暗 纹 中 心 的 条 件 公 式 。 掌 握 相 邻 明 纹中 心 或 相 邻 暗 纹 中 心 的 间 距 公 式 。 理 解 双 缝 干 涉 实 验 中 光 强 曲 线 的 意 义 。（ P65）3 理 解 薄 膜 干 涉 的 基 本 原 理 ,掌 握 计 算 增 透 膜 最 小 厚 度 的 方 法 。 理 解 形成 等 厚 干 涉 条 纹 的 原 理 ,掌 握 光 线 正 入 射 时 计 算 劈 尖 干 涉 条 纹 的 简 单 问 题 的方 法 。 （ P67）4
7、理 解 单 缝 夫 琅 禾 费 衍 射 现 象 ,掌 握 暗 纹 中 心 位 置 公 式 及 光 强 分 布 曲 线的 意 义 。 （ P79）5 掌 握 应 用 光 珊 公 式 进 行 计 算 的 基 本 方 法 。 （ P80）6 理 解 用 偏 振 片 获 得 和 判 断 线 偏 振 光 的 基 本 方 法 。 理 解 马 吕 斯 定 律 。 理解 布 儒 斯 特 定 律 。 （ P97）第 十 三 章 ： 波 和 粒 子 （ 第 三 册 P125）1 理 解 光 电 效 应 的 实 验 规 律 。 （ P125）2 理 解 爱 因 斯 坦 的 光 子 理 论 及 爱 因 斯 坦 光 电
8、 效 应 方 程 。 （ P126）3 理 解 光 的 波 粒 二 象 性 。 （ P131）4 理 解 德 布 罗 意 物 质 波 假 说 。 （ P134）5 理 解 波 函 数 的 概 念 及 波 函 数 的 统 计 诠 释 。 （ P136）第 十 四 章 ： 经 典 力 学 （ 第 三 册 P149）1 了 解 经 典 力 学 中 的 同 时 性 的 概 念 。 （ P149）2 了 解 伽 利 略 相 对 性 原 理 。 （ P153）第 十 五 章 ： 狭 义 相 对 论 （ 第 三 册 P156）1 理 解 爱 因 斯 坦 狭 义 相 对 性 原 理 及 光 速 不 变 原 理
9、 。 （ P156）2 理 解 极 限 速 度 的 概 念 。 （ P157）大 学 物 理 (当 代 物 理 前 沿 专 题 部 分 )的 要 求根 据 大 学 物 理 课 程 教 学 大 纲 ,当 代 物 理 前 沿 专 题 部 分 为 必 修 内 容 。 中 央电 大 在 专 题 部 分 提 供 33 学 时 的 内 容 ,学 生 根 据 自 己 情 况 选 择 其 中 18 学 时 。学 生 在 学 习 这 部 分 内 容 时 ,以 文 字 教 材 为 基 础 ,主 要 体 会 其 中 的 物 理 图 像 和科 学 精 神 ,对 各 种 基 本 概 念 和 内 容 只 要 求 了 解
10、及 识 记 ,不 要 求 掌 握 公 式 的 推导 和 公 式 的 应 用 ,对 其 中 的 理 论 或 技 术 应 用 ,只 要 求 定 性 和 宏 观 的 了 解 。第三部分 综合练习参见重庆电大大学物理（2） 平时作业。(此课程平时作业册已印刷成册，教学班可到教材中心购买，也可到重庆电大主页教学平台，以”student0” 作为用户名和密码进入，再选土木工程专业，便可找到该课程及资源。)一填空题1.1如果一个电子通过空间某一区域时不偏转，这个区域中_不一定_没有磁场(不一定或一定)。1.2有一无限长载流直导线在空间产生磁场，在此磁场中作一个以载流导线为轴线的圆柱形闭合高斯面。则通过此闭合
11、的磁感应通量_等于_零。(填等于或不等于)1.3电量为 q的负电荷在均匀磁场中运动(如图所示)，磁感应强度 B和电荷运动方向都平行于纸面，其夹角为 ，若此电荷所受洛仑兹力的大小为 F，则电荷运动的速度的大小 V=_ _，力 F的方向是_垂直纸面向外_。qBF1.4在一个显像管里，电子沿水平方向向上的分量由南向北运动，该处的地磁场在竖直方向上的分量向下，电子因受地磁场的影响，运动轨道将向_ 西_偏转(填东、南、西、北)。1.5如图所示，矩形载流线圈受直流导线产生的磁场作用，将 向左 运动。1.6V 和 B 成_ _或 90_角度时，作用在运动电荷 q 上磁场力最大；成 2或 0 角度时，磁场力最
12、小。1.7稳恒磁场高斯定理的表达式为_ _，它表明稳恒磁场是_无源0)(sdB_场。2.1麦克斯韦感生电场假设的物理意义为_变化的磁场_能够在空间激发感生电场，位移电流假设的物理意义为_变化的电场_能够在空间激发磁场。2.2电磁波是_横_波(填横或纵)，电矢量 和磁矢量 相互_垂直_(填垂EB直或平行)， 和 的相位_相同_(填相同或相反)，电磁波的能流密度矢量EB（ ） 。S012.3在磁场变化的空间_一定_有电场存在；变化磁场激发的电场_不一定_(填一定或不一定)是变化的电场。2.4在麦克斯韦方程组中，方程 中的 为总电场强度，它包含LmdtlEE了由 电荷 产生的静电场，也包含了由 变化
13、的磁场 产生的感生电场。2.5变化的电场激发的磁场称为感生磁场，它与传导电流激发的磁场性质_相同_(填相同或不同) ，它是_无源_(填有源或无源)场。2.6麦克斯韦方程组的积分形式为（ ） ， （ ） ， （qsdEs0)(1)(0sdE） ， （ ） 。)()(sLdtBldE )(0)( sL tBIl 2.7麦克斯韦关于电磁场理论的两条基本假设是：（1）涡旋电场（随时间变化的磁场会在周围空间激发涡旋电场） ；（2）位移电流（随时间变化的电场会激发磁场） 。3.1当 频率 相同， 振动方向 相同，波源振动有恒定相位差的简谐叠加时，可产生波的干涉。3.2光的偏振现象从实验上证实了光波是 横
14、（填横或纵向）波。3.3一简波谐波之表达式为 ，其中 x 与 y 的单位为 cm，t)105.cos(10ty的单位为 s。则此波沿 X 轴负 方向传播；波速 v=_cm/s，频率_HZ。3.4根据马吕斯定律，当入射偏振光的光振动方向与偏振片的偏振化方向平行时，偏振光的光强 最大 (填最大或最小)；当入射 光是自然光时，通过偏振片后，其光强变为原入射光强的 50%（或 1/2） 。3.5当自然光以布儒斯特角入射到两种介质的界面上时，折射光为 部分 (填线或部分)偏振光。3.6单缝的缝宽 a 增大时，其夫琅禾费衍射图样的中央明纹的角宽度 变小 (填变大、变小或变小) 。4.1爱因斯坦建立了光量子
15、的概念，即光的 能量 在空间的颁布是不连续的，为 T的光辐射是由能量大小为 e= h 的离散量子所组成。4.2光具有波粒二象性，频率为 v的光波的光子能量 e= h ，质量 m = 0 ，动量 P = h/c=h/ 。4.3在光电效应实验中，阴级材料的逸出功为 A，则光电效应的红限频率 0A/h 。4.4德布罗意物质波假说提出：一切实物粒子都具有 波粒二象 性，这个假设后来被 电子衍射 验所验证。4.5不确定关系的存在是物体本身 波粒二象 性的反映。4.6真空中的 光子的速度 是一切运动物体的极限速度。因为一切实物粒子的静止质量均 不等于 （填等于或不等于）零，所以其运动速度 u0时，电流为顺
16、时针方向；当 4C+D0时，电流为逆时针方向。2.6已知通过一线圈的磁场通量随时间变化的规律为 =6t 2+7t1。试问当 t20s 时，线圈中的磁感应电动势为多少？解：由法拉弟电磁感应定律有：大小为： 当 t=2.0s时，=12t+7=122+7=31(V)712)76(2tdtdt2.7一半径为 R长螺线管，其内部空间的感应强度是均匀的，并以的规律变化，试求螺线管的某一横截面内，半径为 r（rR）的tnIdtBcos0圆周上的感应电动势。解：由法拉弟电磁感应定律,半径为 r(rR)的圆周上的感应电动势的大小为： tnIrtSnIdtBdtBSdtB coscos020)( 3.1用有两个波
17、长成分的光束做杨氏干涉实验，其中一种波长为，已知双缝间矩为 0.600mm ，观察屏与缝之间的距离为 1.20m，屏nm501上 1的第 6 级明纹中心与未知波长的光的第 5 级明纹中心重合，求：(1)屏上 1的第 3 级明纹中心的位置。(2)未知光的波长。 解：(1)由杨氏双缝实验明纹中心条件公式 dsin=k(k=0,1,2)可得：)(103.50916.0233 mykydD (2)又dsin=k(k=0,1,2)可得：dsin=6 1=5 =6/5 1=660（nm）3.2在杨氏双缝实验中，屏与双缝间的距离 D=1m，用钠光灯作单色光源()，如肉眼仅能分辨两条纹的间距为 0.15nm，
18、现用肉眼观察干涉条nm.598纹，问双缝的最大间距是多少？解： dDy )(67.398.51.0myD3.3在玻璃(n=1.5)上镀 n=2.0 的单层膜。以波长为 500nm的单色光垂直入射。膜层至少要镀多厚时反射光最强？膜层至少镀多厚时反射光最弱？解：因光波从光疏媒质射向光密媒质时，反射光在入射点有相位突变。因此在镀膜的上表面处，两束光波的光程差为： 2tn膜(1)当光程差满足关系式 = k(k=1,2)时，出现反射光的2tn膜相长干涉，即反射光最强。当 k=1时，得最小厚度，即 )(5.62450mtn膜膜 (2) 当光程差满足关系式 = （2k+1） /2 (k=1,2)时，2t膜出
19、现反射光的相消干涉，即反射光最弱。当 k=1时，得最小厚度，)(1522023 nmttnn膜膜 3.4复色光入射到光栅上，若其中一光波的第三级主极大和 =690nm 的红光的第二级主极刚好重合，且衍射角均为 300。求：(1)未知波长 为多少？ (2)光栅常数 d 是多少？ 解：(1)根据光栅公式 dsin=k(k=0, 1, 2)由题意得： dsin30=3 dsin30=2 3=2 =3/2=(32) 690=460(nm)(2)由式得： d=2/sin30 =26900.5=2760(nm)=2.76(m)3.5一透镜的折射率 nG1.60，为使垂直入射的波长 500nm 的光尽可能少
20、反射，在透镜表面镀了一层折射率为 nF1.38 的透明薄膜，求镀膜的最小厚度。解：设镀膜厚度为 t,在本题中，从空气到镀膜和从镀膜到玻璃，折射率的数值都增大。因此入射光在镀膜的上下表面的反射光均有相位突变，两束光垂直反射到空气时的光程差为：=2nt依题意，反射光相消干涉的条件：=2nt=（2k+1 ）/2 (k=0，1,2) t=(/4n)（2k+1）当 k=0时，厚度最小 t=(/4n)（2k+1）=/4n=500/41.38 =90.583.6波长为 680.3nm的平行光垂直照射到 12cm长的两块玻璃片上，两玻璃片的一边相互接触，另一边被厚度 0.048mm的纸片隔开。试问在这 12c
21、m内呈现多少条明条纹。解：由于 角很小，故入射光、折射光、反射光几乎在一条直线上。空气劈尖的夹角 =d/l相邻明级或暗级条纹间的距离为： dlll22玻璃板上明级条数为： 18.495103.6842dll考虑到第一级明纹与劈尖的间距不等于明级间的距离，故需验证。根据相长干涉的条件 )12()()( 42122 kktkttk取 141得：t=0.04779(mm) k 取 142得：t=0.04813(mm) 12cm 内明条纹为 141条。3.7以波长为 589.3nm的纳黄光垂直射到光栅上，测得第二级谱线的偏角为 2808， 。试求此波长的谱线最多能观察到第几级？（ ） 715.08si
22、n解：根据光栅公式 dsin=k(k=0, 1, 2) 由题意得：d= k/sin根据正弦函数的有界性可知，k的最大值由 dkdsin,si,1sin即决 定2.4715.082ii kkd级数取整数，所以能观察到 =589.3nm 的第四级谱线。3.8波长为 589.3nm的钠光垂直入射到平面光栅上，测得第二级谱线的偏角为 2808。用另一未知波长的单色光入射时，它的第一级谱线的偏角是 13o32。求未知波长。 （sin28 o8=0.4715，sin13 o32=0.2340）解：设已知波长为 1，未知波长为 2；由 dsin=k(k=0, 1, 2) 并根据题意，得： dsin28 8=
23、2 1dsin13 32= 2得：dsin28 8/ dsin13 32 =2 1/ 2 2= (dsin13 32/ dsin28 8)2 1=584.9(nm)3.9复色光入射到光栅上，若其中一光波的第三级主极大与波长为的第二级主极大重合，求此光波的波长。nmR60解：设此光波的波长为 ， 由 dsin=k(k=0, 1, 2)根据题意得：dsin=3 ，dsin=2 R 3= 2 R =2/3 R =（2/3）600=400(nm) 3.10一束自然光通过偏振化方向互成 600的两个偏振片，若每个偏振片吸收 10%可通过的光线，求出射光强与入射光强之比。解：设入射自然光的光强为 I1，出
24、射光的光强为 I0；经过起偏器 P1后光强减为一半，考虑到吸收，则经过 P1后的光强 ，经过检偏器%)(cos212后，根据马吕斯定律并考虑到吸收，则有： 12002120 9.05.)(6s%)(6cos%)0(cos III .104.1某金属的逸出功为 1.8eV，当用波长为 400nm 的光照射时，从金属表面逸出的电子的最大动能为多少？遏止电压为多大？（ h=6.6310-34J.s， e=1.6010-19C ,me=9.1110-31Kg） 解：(1)由爱因斯坦光子理论，可得入射光子的能量为 )(1.3)0965.41910436.98 eVJhc 根据爱因斯坦光电效应方程得，逸出
25、电子的最大动能 )(21 eVAmv(2)由光电子的最大初动能与载止电压的关系得： )(3.1906.132121mvUecec4.2波长为 390nm的紫光照射到一金属表面，产生的光电子速度为，试求光电子的动能及该金属的逸出功。(电子静止质量150.6s，普朗克常量 ) kgme39 sJh342.解：(1)光电子的动能： (1075.)10.6(0. 95312121vEe(2) 由爱因斯坦光子理论，可得入射光子的能量为 )92.910396.84 Jhc 在根据爱因斯坦光电效应方程 Ahmv1逸出功 )(1035.1075.063.5 99192 JA 4.3已知钾的逸出功为 2.25e
26、V，如以波长为 3.610-7m 的光来照射，试求逸出的光电子的最大初动能为多少？ （普朗克常量 ）sh462.（电子电量 e1.610 19 C）解：由爱因斯坦光子理论，可得入射光子的能量为)(45.3)(1052.9106.32784 eVJhc 根据爱因斯坦光电效应方程得: .(.5121 eVAvme4.4 粒子在磁感应强度 的大小为 0.025T 的均匀磁场中，沿半径为BR0.83cm 的圆形轨道运动，圆形轨道平面与 互相垂直。试求其德布罗意波的波长。 （ 粒子的电量 q2e）解：根据题意得 ( 粒子作匀速圆周运动的向心力由 粒子所受磁vmr2场力提供) qBP=mv=qBr=21.610 -190.0250.8310-2=6.6410-23(kgms-1)由德布罗意波波长公式得： )(10978.)(10978. 321064.32 nmPh 4.5已知电子沿 x 方向运动，速度为 Vx200m.s -1，速度的不准确度为0.01%。求测量电子 x 坐标所能达到的最小不准确度 x 的大小。解：根据题意,电子动量的不确定度为)/(108.201.9%0.)(01. 323 smkgvmpxex 根据海森伯不确定关系有： 4hxP )(.23108.43643mXPh电子 x坐标所能达到的最小不准确度 x 的大小为：2.910 -3m
