2022年強基計劃物理訓練試卷（一）

一、選擇題：在給出的4個選項中，有的小題只有一個符合題目要求，有的小題有多個符合題目要求。

• 1．物體的運動狀態可用位置x和動量p描述，稱為相，對應p-x圖像中的一個點。物體運動狀態的變化可用p-x圖像中的一條曲線來描述，稱為相軌跡。假如一質點沿x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運動，則對應的相軌跡可能是（　　）

  A．

  B．

  C．

  D．
  組卷：475引用：9難度：0.7

  解析

• 2．北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年建成。同步輻射光具有光譜范圍寬（從遠紅外到X光波段，波長范圍約為10^-5m～10^-11m,對應能量范圍約為10^-1eV～10⁵eV）、光源亮度高、偏振性好等諸多特點，在基礎科學研究、應用科學和工藝學等領域已得到廣泛應用。速度接近光速的電子在磁場中偏轉時，會沿圓弧軌道切線發出電磁輻射，這個現象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。以接近光速運動的單個電子能量約為10⁹eV，回旋一圈輻射的總能量約為10⁴eV。下列說法正確的是（　　）

  A．同步輻射的機理與氫原子發光的機理一樣

  B．用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離

  C．蛋白質分子的線度約為10-8m,不能用同步輻射光得到其衍射圖樣

  D．盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小
  組卷：993引用：4難度：0.4

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• 3．如圖所示，A、B兩籃球從相同高度同時拋出后直接落入籃筐，落入籃筐時的速度方向相同，下列判斷正確的是（　　）

  A．A比B先落入籃筐

  B．A、B運動的最大高度相同

  C．A在最高點的速度比B在最高點的速度小

  D．A、B上升到某一相同高度時的速度方向相同
  組卷：472引用：6難度：0.7

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• 4．一球面均勻帶有正電荷，球內的電場強度處處為零，如圖所示，O為球心，A、B為直徑上的兩點，OA=OB，現垂直于AB將球面均分為左右兩部分，C為截面上的一點，移去左半球面，右半球面所帶電荷仍均勻分布，則（　　）

  A．O、C兩點電勢相等

  B．A點的電場強度大于B點

  C．沿直線從A到B電勢先升高后降低

  D．沿直線從A到B電場強度逐漸增大
  組卷：1877引用：5難度：0.6

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• 5．一列簡諧橫波沿x軸傳播，在t=0時刻和t=1s時刻的波形分別如圖中實線和虛線所示。已知x=0處的質點在0～1s內運動的路程為4.5cm。下列說法正確的是（　　）

  A．波沿x軸正方向傳播

  B．波源振動周期為1.1s

  C．波的傳播速度大小為13m/s

  D．t=1s時，x=6m處的質點沿y軸負方向運動
  組卷：1620引用：6難度：0.6

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三、計算題：寫出必要的文字說明和演算過程，只寫最后結果的不得分。

• 16．一種探測氣體放電過程的裝置如圖甲所示，充滿氖氣（Ne）的電離室中有兩電極與長直導線連接，并通過兩水平長導線與高壓電源相連．在與長直導線垂直的平面內，以導線為對稱軸安裝一個用阻值R₀=10Ω的細導線繞制、匝數N=5×10³的圓環形螺線管，細導線的始末兩端c、d與阻值R=90Ω的電阻連接．螺線管的橫截面是半徑a=1.0×10^-2m的圓，其中心與長直導線的距離r=0.1m,氣體被電離后在長直導線回路中產生順時針方向的電流I，其I—t圖像如圖乙所示．為便于計算，螺線管內各處的磁感應強度大小均可視為B=

  k

  I

  r

  ，其中k=2×10^-7T?m/A。
  
  （1）求0～6.0×10^-3s內通過長直導線橫截面的電荷量Q；
  （2）求3.0×10^-3s時，通過螺線管某一匝線圈的磁通量Φ；
  （3）若規定c→R→d為電流的正方向，在不考慮線圈自感的情況下，通過計算，在答題紙上畫出通過電阻R的i_R-t圖像；
  （4）若規定c→R→d為電流的正方向，考慮線圈自感，在答題紙上定性畫出通過電阻R的i_R-t圖像。
  組卷：790引用：2難度：0.4

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• 17．霍爾元件是一種重要的磁傳感器，可用在多種自動控制系統中。長方體半導體材料厚為a、寬為b、長為c,以長方體三邊為坐標軸建立坐標系xyz,如圖所示。半導體中有電荷量均為e的自由電子與空穴兩種載流子，空穴可看作帶正電荷的自由移動粒子，單位體積內自由電子和空穴的數目分別為n和p。當半導體材料通有沿+x方向的恒定電流后，某時刻在半導體所在空間加一勻強磁場，磁感應強度的大小為B，沿+y方向，于是在z方向上很快建立穩定電場，稱其為霍爾電場，已知電場強度大小為E，沿-z方向。
  （1）判斷剛加磁場瞬間自由電子受到的洛倫茲力方向；
  （2）若自由電子定向移動在沿+x方向上形成的電流為I_n，求單個自由電子由于定向移動在z方向上受到洛倫茲力和霍爾電場力的合力大小F_nz；
  （3）霍爾電場建立后，自由電子與空穴在z方向定向移動的速率分別為v_nz、v_pz，求Δt時間內運動到半導體z方向的上表面的自由電子數與空穴數，并說明兩種載流子在z方向上形成的電流應滿足的條件。
  組卷：1404引用：2難度：0.3

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