湖南省大学生物理竞赛试卷

---○---○---

---○---○---

……… 评卷密封线…………… 密封线内不要答题，

密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理…………… 评卷密封………线 ………

第三届湖南省大学物理竞赛试卷

总分120分 时间150分钟 2016年5月21日

一、判断题（20分，每小题2分）判断下列说法的正确性，正确的

两者连接后，与未用导线连接相比，系统静电场能量将减小。 [ ]

8. 由于磁场对运动电荷有作用力F qv B =⨯r r

r ， 因此我们

可以利用磁场对带电粒子的作用来增大粒子的动能。

[ ]

9. 根据麦克斯韦电磁场理论，真空中电磁波的电场强度与磁感应强度大小之比等于光在真空中的速率c ，即

E

c B

=。真空中电磁波的能量密度22

00

122B w E εμ=+

，因此电磁波的能量中，电场能量所占的比例大于磁场能量。 [ ]

10. 一维无限深势阱中运动的粒子，其归一化定态波函数为

2()sin n x x a a πψ=， 其能量为 222

2

2n n E ma π=h ，因此当取0n = 时，粒子的最

小可能能量(零点能)00E =. [ ] 二、填空题（20分，每小题4分）

1. 2.0 mol 的单原子理想气体经历了一可逆过程，该过程的温度与熵的关系如图2-1所示，则在该过程中（a ）气体吸收的热量为 ；（b ）气体所做的功为 。

2. 如图2-2所示，边长为a 的正方形线圈载有电流I ，处在水平方向的均匀外磁场B r

中，线圈可以绕通过中心的竖直光滑轴OO ? 转动，转动惯量为

图1-7

J。则线圈在平衡位置附近作微小摆动的周期为。

图2-1图2-2图2-3

3. 如图2-3所示，二胡的“千斤”（弦的上方固定点）和“码子”（弦的下方固定点）之间的距离是L= m。其上一根弦的质量线密度为?= ?10?4 kg/m，拉紧它的张力F = N。则此弦所发出的声音的基频及三次谐频分别为；。

4. 测量星球表面温度的方法之一是将星球看成绝对黑体，利用维恩位移定律，通过测量其单色辐出度的峰值波长?m来决定温度T。天狼星是天空最亮的星，如测得其?m=?m, 则其表面温度为；由斯特藩?玻尔兹曼定律，天狼星单位面积的辐射功率为。

5.根据量子力学理论，氢原子中电子的角动量在外磁场方向上的投影为

z l L m =h ，当角量子数2l = 时，L z 的可能取值为 ；电子

的自旋角动量在外磁场方向上的可能取值为 。

三、选择题（30分，每小题3分）

1.

电子的静能为, 将其从静止通过?106 V 的加速电场后，它的动量为[ ]

(A) 0.64 MeV /c ； (B) 1.04 MeV /c ；(C) 1.44 MeV /c ； (D) 1.84 MeV /c

2.

一质点做简谐振动，已知振动周期为T ，则其振动动能变化的周期为 [ ]

(A) T /4； (B) T /2； (C) T ； (D) 2T .

3. 一简谐波沿x 轴负向传播，设振幅为A ，角频率为?，波数为k (=2?/?)，则

该

简

谐

波

的

波

函

数

为

[ ]

(A)sin cos y A kx t ω=； (B)cos sin y A kx t ω=； (C)sin()y A kx t ω=-； (D)sin()y A kx t ω=+.

4. 一卡诺制冷机工作在o 210C T =-和o 121C T =之间, 则每消耗 的功可以

从冷库中吸取的热量为

[ ]

(A)6.48kJ ； (B)7.48kJ ； (C) 8.48kJ ； (D)9.48kJ . 5. 在一个均匀带负电的球面外，放置一电偶极子，其电偶极矩p r

的方向如图3-5 所示。当电偶极子被释放后，该电

偶极子将 [ ]

(A) 沿逆时针方向旋转直到p r

沿径向指向球面而停止； (B) 沿逆时针方向旋转至p r 沿径向指向球面，同时沿球面径向向着球面移动；

(C) 沿逆时针方向旋转至p r 沿径向指向球面，同时沿球面

径向远离球面移动；

(D) 沿顺时针方向旋转至p r 沿径向朝外，同时沿球面径向向着球面移动。

6. 如图3-6 所示，在点电荷(0)q 的电场中，若取P 点处为电势零点，则M

点的电势为[

图3-5

]

(A)

04q a

πε ； (B)

08q a

πε； (C)

04q a

πε-； (D)

08q a

πε-.

图3-6

7. 氢原子可以看成电子在平面内绕核做半径为R 的匀速圆周运动的带电系统。已知电子电量为e , 质量为e m , 速率为v , 则圆心处的磁感应强度的大小为 [ ] (A)

024ev R μπ ； (B) 0224ev R μπ； (C) 028ev R μπ； (D) 022

8ev

R

μπ. 8. 已知加在某电容器极板上的电压变化率为32.010 V /s ⨯，在电容器内产生

的位移电流为 35.010A -⨯， 则该电容器的电容为 [ ]

(A) 2.5μF ； (B) 2.0μF ； (C) 1.0μF ； (D) 0.4μF .

9. 用频率为? 的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大初动能为E k ；若改用频率为2? 的单色光照射此金属时，则逸出光电子的最大初动能为

[ ]

(A)2k E ； (B)2k h E ν-； (C)k h E ν-； (D)k h E ν+. 10. 1924年法国青年物理学家德布罗意在光的波粒二象性的启发下，提出