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Grado y clase
Número de estudiante
Apellido
Hengyang Normal Colegio Universitario en el segundo semestre de 2007.
"Física universitaria" (2) Pregunta B del examen final (Hoja de respuestas)
Título No. 12345 Firma combinada
Hacer trampa
Revisión
Puntuación del revisor
1. Preguntas de opción múltiple: (3 puntos por cada pregunta, * * * 30 puntos)
1. corriente en el vacío El vector de potencial eléctrico del elemento al punto P es, entonces la intensidad de inducción magnética generada por el punto P es (B).
(1); (B) y: (C) y (4).
2. En un campo magnético uniforme con una intensidad de inducción magnética de ; (B) y: (C) y (D) 0.
3. las corrientes en los dos cables son I1=4 A e I2=1 A. Según la ley del circuito de Ampere, la curva cerrada C que se muestra en la figura tiene = (A).
(A)3μ0; (B)0;
(C)-3μ0; (D)5μ0.
4. a El cilindro transporta corriente I, y la corriente I se distribuye uniformemente en la sección transversal. Entonces la magnitud de la intensidad de la inducción magnética en el punto p en el exterior del cilindro (r >; a) es (a)
(a); (B) y:
(C) y: (D)10.
5. El diagrama de forma de onda en un momento determinado es como se muestra en la figura La siguiente afirmación es correcta (B)
(A) El punto A tiene la mayor energía potencial y la menor energía cinética;
(B) El punto B tiene el mayor potencial. energía y energía cinética.
(C) A y C tienen la energía potencial y la energía cinética máximas.
(d) El punto B tiene la energía cinética máxima y la energía potencial mínima;
6. Retire el vibrador de resorte horizontal 5 cm de la posición de equilibrio, libérelo del estado estático, realice una vibración armónica simple y comience a cronometrar. Si la dirección de tracción se selecciona como la dirección del eje positivo y se expresa mediante una ecuación de vibración, entonces la fase inicial y la amplitud de esta vibración armónica simple son (b).
(1),;(B),;
(C),;(D).
7. Un objeto está en movimiento armónico simple, vibrando La ecuación es x=Acos(ωt+π/4). Cuando t=T/4 (T es el período), la aceleración del objeto es (d).
(1); (B) y: (C) y: (D)10.
8. La curva desplazamiento-tiempo del movimiento armónico simple es como se muestra en la figura. La ecuación de vibración de la vibración armónica es la siguiente
(A)x = 4 cos 2πt(m)
(B)x = 4 cos(πt-π); )(m) ;
(C)x = 4 cosπt(m);
x=4cos(2πt+π)(m).
9 El borde de la onda coseno se propaga en la dirección negativa del eje X. Se sabe que la ecuación de vibración en X = -1 m es y=Acos(ωt+). Si la velocidad de la onda es u, la ecuación de onda es (c).
(1); (B) y:
(C) y: (4)
10. Como se muestra en la figura, dos placas de vidrio planas. OA y OB forman una cuña de aire, y una luz monocromática plana incide verticalmente sobre la cuña. Cuando el ángulo θ entre las placas A y B aumenta, el patrón de interferencia será (c).
(a) El espaciado de las franjas de interferencia aumenta y se mueve en la dirección O
(B) El espaciado de las franjas de interferencia disminuye y se mueve en la dirección B; p>
(c ) El espaciado de las franjas de interferencia disminuye y se mueve en la dirección O;
(d) El espaciado de las franjas de interferencia aumenta y se mueve en la dirección O.
Revisor de puntuación
Rellene los espacios en blanco: (Cada pregunta vale 3 puntos, ***18 puntos)
1. Alrededor de un cable largo y recto con un. corriente de I La intensidad de la inducción magnética es.
2. Las condiciones de coherencia de las ondas coherentes son la misma dirección de vibración, la misma frecuencia y diferencia de fase constante.
3. El tiempo necesario para que el resonador se mueva desde la posición de equilibrio hasta el punto más lejano es T/4 (expresado en ciclos), y el tiempo necesario para recorrer la mitad de la distancia es T/12 (expresado en ciclos).
4. Desde una perspectiva microscópica, la fuerza no electrostática que genera la fuerza electromotriz cinética es la fuerza de Lorentz.
5. Cuando las dos ecuaciones de dinámica armónica son x1=0,03cosωt y X2 = 0,04 cos (ω t+π/2) (Si), su amplitud combinada es 0,05 m..
6. Las tres cantidades características que describen la vibración armónica simple son amplitud, frecuencia angular y fase inicial.
Calificación del revisor
Tres. Preguntas de respuesta corta: (6 puntos por cada pregunta, ***12 puntos)
1. Cuando se duplica la amplitud del oscilador de resorte, intente analizar cómo se verán afectadas las siguientes cantidades físicas: período de vibración. , Velocidad máxima, aceleración máxima, energía de vibración.
Solución de referencia: El periodo del oscilador de resorte es T=2π 1 minuto, el cual solo está relacionado con las propiedades internas del sistema y no tiene nada que ver con factores externos, por lo que no tiene nada que ver con la amplitud. 1 punto
Vmax =ωA, cuando A se duplica, Vmax también se duplica. 1 punto
Amax=ω2A. Cuando A se duplica, amax también se duplica. 1 punto
E= kA2. Cuando A se duplica, E se cuadriplica. 1 punto
2. ¿Cuáles son las formas de dividir la luz emitida por una misma fuente de luz en dos partes y convertirse en luz coherente? ¿Cuáles son las características de estos métodos y dar ejemplos?
Solución de referencia: existen dos métodos para dividir la luz emitida por la misma fuente de luz en dos partes para convertirla en luz coherente: método de división del frente de onda y método de división de amplitud. El método de división del frente de onda se refiere a un método que utiliza dos partes del mismo frente de onda emitido por la fuente de luz original como dos fuentes de subluz para obtener luz coherente, como el experimento de interferencia de doble rendija de Young. 2 puntos; el método de amplitud fraccionaria se refiere a un método que utiliza la reflexión y la refracción para "dividir" la luz emitida por una fuente de luz ordinaria en el mismo punto para obtener una luz coherente, como la interferencia de una película delgada.
Revisor de puntuación
IV. Preguntas de cálculo: (1 pregunta 7 puntos, preguntas pequeñas 8 puntos, ***31 puntos)
1. La bola está conectada a un resorte ligero y realiza un movimiento armónico simple con amplitud A a lo largo del eje X. La expresión de vibración está representada por la función coseno. Si t=0, el estado de movimiento de la pelota es el siguiente:
(1)x0 =-A; (2) moviéndose a través de la posición de equilibrio en la dirección positiva de X; X = A/2, Muévase en la dirección negativa de X. Intente determinar la fase inicial correspondiente.
Solución: (1) =π1 minuto (2) =-π/21; (3) = π/31.
El diagrama fasor es el siguiente: Figura (1) ) 1 ; Figura (2) 1; Figura (3) 2 puntos
2. Oscilador de resorte horizontal con amplitud A=2.0×10-2m y período t = 0.50s. p>
(1) Cuando el objeto pasa por x=1.0×10-2m, se mueve en la dirección negativa;
(2) Cuando el objeto pasa por X =-1.0×10- 2 m, se mueve en dirección positiva.
Escribe las expresiones de vibración en las dos situaciones anteriores respectivamente.
Opción 1: Método del diagrama de fases. De la pregunta = 4π2 puntos
(1)φ1=, su expresión de vibración x 1 = 2.0×10-2 cos(4πt+)(m)3 puntos.
(2)φ2= o-, su expresión de vibración x 1 = 2.0×10-2 cos(4πt+)(m)3 puntos.
Solución 2: Método de análisis. (1) Porque cuando T=0, x0 = 1.0× 10-2m = a/2, v0
De x0=Acosφ=, sabemos cosφ=, φ =+-,
Por v0 =-ω asinφ < 0, donde sinφ>0, entonces φ = 1 punto.
La expresión de vibración es x 1 = 2.0×10-2 cos(4πt+)(m)2 minutos.
(2) Debido a que T=0, entonces x0 =-1.0× 10-2m = a/2, v0 > 0.1 punto
De x0 = acos φ =-, Sepa que cos φ =-, φ =+ (o,),
Por v 0 =-ωasinφ>, con sen φ
Su expresión de vibración
x 1 = 2.0×10-2 cos(4πt+)(m)= 2.0×10-2 cos(4πt-)(m)2 puntos.
3. Como se muestra en la figura, las bobinas están enrolladas de manera uniforme y densa alrededor de un anillo de madera con una sección transversal rectangular (los diámetros interior y exterior del anillo de madera son R1 y R2 respectivamente, y el El espesor es H. La madera no influye en la distribución del campo magnético). * * * Hay n círculos. Encuentre la distribución del campo magnético dentro y fuera del anillo después de aplicar la corriente I. ¿Cuál es el flujo magnético a través de la sección transversal del tubo?
Solución: Seleccione el bucle de Ampere apropiadamente y luego analice el campo magnético fuera del bucle y dentro del bucle en dos situaciones de acuerdo con el teorema del bucle de Ampere. El círculo perpendicular al eje central del anillo de madera y con el eje central como centro es el bucle de amperios l.
Si el perímetro está fuera del anillo, porque = 0, se puede obtener del teorema del circuito de Ampere que B = 0 fuera del anillo.
Si la circunferencia está dentro del anillo, el radio es r (r1
Dos puntos, b? 2πr=μ0NI
Por lo tanto, b = μ 0ni/ (2π r ) Hay 2 puntos en el anillo.
Para encontrar el flujo magnético que pasa a través de la sección del tubo del anillo, primero podemos considerar el flujo magnético que pasa a través de la tira estrecha con un ancho de sección transversal dr. y la altura H en el tubo anular es d φ = bhdr = dr2 minutos
El flujo magnético que pasa por toda la sección transversal del tubo es φ = 2 minutos
4. La superficie de la lente con un índice de refracción de n1 = 1,52 está recubierta con una capa de MgF2 para antirreflectante de n2 = 1,38. Si esta película es adecuada para luz con una longitud de onda de λ = 550 nm. ¿Espesor mínimo de la película?
Solución 1: ¿El revestimiento antirreflectante sirve para compensar la interferencia de la luz reflejada, aumentando así la intensidad de la luz transmitida? 2n2h = (2k+1), k = 0, 1, 2,...entonces h=(2k+1) 3 puntos
Cuando k =01, el espesor mínimo del anti-. se puede obtener un revestimiento reflectante
hmin = = = 9,96×10-8(m)= 99,6 nm2
Opción 2: para el revestimiento antirreflectante, la interferencia de la luz reflejada es. cancelado, es decir, la interferencia de la luz transmitida es constructiva. Por lo tanto, el espesor de la película antirreflectante también se puede obtener mediante la mejora de la interferencia de la luz transmitida cuando la luz se refleja dos veces en las superficies superior e inferior de MgF2 (allí). es una pérdida de media onda) 2 minutos después, cuando se transmite a la lente y se encuentra con la luz transmitida que pasa directamente a través de MgF2, la diferencia de trayectoria óptica de las dos luces transmitidas es 2n2h+λ/2. interferencia, hay
2n2h+ = kλ, k=1, 2, 3,... entonces h = (k-) 3 puntos
Cuando k=11, el. espesor mínimo de la película antirreflectante hmin = = = 9,96×10-8( m) = 99,6 nm2
Revisor de puntuación
Pregunta de prueba del verbo (abreviatura de verbo): ( ***9 puntos)
Como se muestra en la figura, longitud Hay una corriente I en el cable recto, y otra bobina rectangular con ***N vueltas, ancho A, longitud L, se mueve hacia el hacia la derecha a una velocidad v. Se demuestra que cuando la distancia desde el lado izquierdo de la bobina rectangular al cable largo y recto es D, la fuerza electromotriz se induce en la bobina
Solución 1: usar la fuerza electromotriz fórmula de fuerza para resolver.
Método 1: La distribución del campo magnético de un cable largo y recto con corriente I es B=μ0I/2πx, y la dirección es hacia adentro perpendicular al plano superior y. lados inferiores de la bobina, dado que la dirección de la bobina es perpendicular a la dirección de la bobina, cuando la bobina se traslada hacia la derecha, no se generará ninguna fuerza electromotriz inducida en los lados superior e inferior de la bobina (los lados superior e inferior Los cables no cortan líneas magnéticas), solo se generarán los lados izquierdo y derecho. La fuerza electromotriz cinética se genera en los lados izquierdo y derecho en la misma dirección, ambos son paralelos al papel, por lo que la fuerza electromotriz total. en la bobina es
=?1-?2 = n [- ] 3 puntos
=N[ ]
= n [-] = = 3 puntos
>0, entonces? dirección y? La dirección de 1 es la misma, que son 3 minutos en el sentido de las agujas del reloj.
Método 2: cuando la distancia desde el lado izquierdo de la bobina hasta el cable largo y recto es d, la intensidad de inducción magnética en el lado izquierdo de la bobina es B1=μ0I/2πd, y la dirección es perpendicular al papel y hacia adentro. Cuando la bobina se mueve a velocidad v, la fuerza electromotriz en el conductor izquierdo es
1=N =N =NvB1 =Nv L.
3 minutos en el sentido de las agujas del reloj. La intensidad de inducción magnética en el lado derecho de la bobina es B2 =μ0i/2π(d+A), y la dirección es perpendicular a la superficie del papel y hacia adentro. A medida que la bobina se mueve, la fuerza electromotriz en el conductor derecho es
2 =N =N =NvB2 =Nv L.
El sentido es de 3 minutos en sentido antihorario.
Por lo tanto, la fuerza electromotriz inducida en la bobina es
=?1-?2= Nv L-Nv L=
> 0, es decir? dirección y? La dirección de 1 es la misma, 3 minutos en el sentido de las agujas del reloj.
Método tres: ¿por? =, la ruta de integración l es en el sentido de las agujas del reloj, hay
=N[ ]
=N[ ]=N()
= NV L-NV L = 6 puntos
>0, es decir? La dirección de es la misma que la dirección del camino cerrado L, que es de 3 minutos en el sentido de las agujas del reloj.
Solución 2: Utilizar la ley de inducción electromagnética de Faraday para resolver.
Debido a que el campo magnético del cable largo y recto es un campo magnético no homogéneo B=μ0I/2πr, la dirección del campo magnético es perpendicular al plano de la bobina y hacia adentro. Por lo tanto, tome una pequeña ranura DS = Ldr de longitud L y ancho dr a una distancia del conductor recto largo R, y la dirección de bobinado del camino de retorno es en el sentido de las agujas del reloj, luego el flujo magnético pasa a través de la ranura
dφ= = BDS cos 0 =
El flujo magnético que pasa por todo el plano de la bobina (cuando la distancia desde el lado izquierdo de la bobina hasta el cable largo y recto es X) es
φ = 3 puntos
p>
La fuerza electromotriz inducida en la bobina viene dada por la ley de inducción electromagnética de Faraday de la siguiente manera
=-
Cuando la distancia desde el lado izquierdo de la bobina hasta el conductor recto largo es x=d, la fuerza electromotriz inducida en la bobina es
= 3 puntos
¿Porque? > 0, ¿y qué? La dirección es la misma que la del desvío, es decir, 3 minutos en el sentido de las agujas del reloj.
La dirección de la fuerza electromotriz inducida también se puede juzgar por la ley de Lenz: cuando la bobina se traslada hacia la derecha, el campo magnético se debilita gradualmente y el flujo magnético que pasa a través de la bobina disminuye, por lo que el campo magnético generado por la corriente inducida dificultará la reducción del flujo magnético original. Es decir, el campo magnético de la corriente inducida debe ser el mismo que el campo magnético original, por lo que la dirección de la fuerza electromotriz es en el sentido de las agujas del reloj.