(最后稿)首届大学生物理创新竞赛初赛试卷

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(1) 在什么角度下红蓝两谱线还会同时出现? (2) 在什么角度下只有红谱线出现?(本题15分)

5、用波长为?的平行单色光垂直照射图中所示的装置,观察空气薄膜上下表面反射光形成的等厚干涉条纹.试在装置图下方的方框内画出相应的干涉条纹,只画暗条纹,表示出它们的形状,条数和疏密. (本题15分)

?空气平玻璃7? / 4柱面平凹透镜圆柱面

四 回答问题(每题10分,共20分)

1. 用简单例子说明:楞次定律是能量守恒的必然结果.换句话说,如果电磁感应的

规律正好与楞次定律相反,则能量守恒定律便不成立.(本题10分)

2、某人把真空中一列沿x轴正方向传播的平面偏振电磁波波动方程写成

?Ey?x22?1?Ey2?0?0?t2 和

?H?x22z?1?H?t22z?0?0

你认为他写的方程对吗?如果不对,请写出正确结果.(本题10分)

解答

一 选择题(每题2分,共20分) D、D、B、D、B、C、D、B、C、C 二 填空题(每空2分,共30分)

1、v?v0r0r 2、

12I 3、f?q22?0s 4、

Q8?0qd 5、

4??0R(2?R?d)22 ;由O

点指向缺口 。 6、科里奥利 ; 逆 7、UC?UD 8、U2

9、气体分子的平均速率 10、? 11、5 12、0.02 ; 60

三 计算题(共80分)

??dLd1、解:M??(3t2k)?6tkdtdt2 5分

L?mR??33??2t26 5分

(rad)?d????dt?00?0t6dt?32 5分

2、解:(1) 观测站测得飞船船身的长度为

L?L01?(v/c)2?54 m 5分 则 ?t1 = L/v =2.25×107 s 5分

(2) 宇航员测得飞船船身的长度为L0,

-

则 ?t2 = L0/v =3.75×10-7 s 5分

3、解:标准状态,气化P0=1atm,气温为0 0c,空气平均mol质量?(1)、舱内空气的质量: M???VV09?10?28.9?10?22.4?33?28.9?10?3千克/摩尔。

?1(千克)1.6 5分

(2)、由气体状态方程可得:P0V?M?RT 2分

PN2V?PN2P0MMN2?NN2RT 2分

2 ??M???N2?0.76?28.928?0.784 4

?0.784?4atm? 1分 ?PN?0.78440P2(3)、依瑞利判据知人眼的最小分辨角为

???1.22?D?2.2?10?5rad 5分

?5 可分辨最小间距:?y?L????350000?2.2?10看不到长城!

?77(米) 5分

4、解:∵ a+b= (1 / 300) mm = 3.33 ?m

(1) (a + b) sin??=k???????????∴ k?= (a + b) sin24.46°= 1.38 ?m

∵ ?R=0.63─0.76 ?m; ?B=0.43─0.49 ?m

对于红光,取k=2 , 则 ?R=0.69 ?m 2分 对于蓝光,取k=3,??则 ?B=0.46??m 2分 红光最大级次 kmax= (a + b) / ?R=4.8, 3分 取kmax=4则红光的第4级与蓝光的第6级还会重合.设重合处的衍射角为?? , 则 sin???4?R/?a?b??0.828 ∴ ??=55.9° 3分

(2) 红光的第二、四级与蓝光重合,且最多只能看到四级,所以纯红光谱的第一、三级将出现. sin?1??R/?a?b??0.207 ?1 = 11.9° 3分 sin?3?3?R/?a?b??0.621 ?3 = 38.4° 2分

5、解:答案见图

条纹的形状 5分 条数 5分 疏密 5分

四 回答问题(每题10分,共20分)

v? N S S N1、答:

例如在磁棒靠近线圈时,线圈中产生感应电流,按楞次定律,线圈电流方向应如图所示,这样线圈阻碍磁棒靠近,使磁棒的动能转化为线圈的磁场能和线圈中因有电流而生的热. 4分 如果与楞次定律相反,线圈中感应电流的磁场将吸引磁棒,使磁棒加速,动能增加.这增加的动能、磁场能和线圈中生的热都系无中生有,显然违反能量守恒定律. 6分 2、答:此人写的波动方程是错误的,正确的写法是

?Ey?x222??0?0?Ey?t222

?Hz?x2??0?0?Hz?t2 , 每方程各5分


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