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大学物理-近代物理习题

大学物理-近代物理习题
大学物理-近代物理习题

(1805)两个火箭相向运动,它们相对于静止观察者的速率者是3c/4 (c 为真空中的光速)。试求两火箭相互接近的速率。

**设静止观察者为K系,火箭1为K'系,火箭2为运动物体,K'相对K系的速度u=3c/4,火箭2在K系中的速度4

3c v x -=,根据狭义相

对论地速度变换公式,火箭2相对K'系的速度为c c

uv u

v u x

x x 96.01'2

-=--=两火箭的接近速率为0.96c***

(1806)两只飞船相向运动,它们相对地面的速率都是v ,在A船中有一根米尺,米尺顺着飞船的运动方向放置,问B船中的观察者测得米尺的长度是多少?

**设地球为K系,飞船B为K'系,飞船A中的尺则为运动物体,若u=v 为K'系相对K系的速率,则v v x -=是尺相对地球的速率,尺在K'系中的速率为

2

2

2221211'c

v v

c v v v c uv u v v x x x +-=+--=--=

这就是尺相对观察者的速率,用12v 表示之,2

21212c

v v v +=

则B中观察者测得A中米尺的长度是

1)1(411022

2

22222

22

2

120=+-=+-=-

=l v c v c c

c

v v c

v l l **

(1807)一光源在K'系的原点O'发出一光线,此光线X'Y'平面内与X'轴的夹角为θ'。设K'系与K系相应有坐标轴互相平行,K'系相对K系以速度u 沿X轴正方向运动,试求此光线在K系中的传播方向。** 由题意,'sin ','cos 'θθc v c v y x ==,根据相对论速度变换公式

22

'cos 1'cos '1'c uc u

c c

uv u v v x x x θθ++=++=

22

2

222'

cos 11'sin '11'c uc c

u c c

uv c u v v x

y y θθ+-=

+-=

光线与X轴的夹角是

u

c c

u c arctg v v arctg x y +-=='cos 1'sin 2

2

θθθ** 1808C

(10分)设K'系相对惯性系K以速率u 沿X轴正方向运动,K'系和K系的相应坐标平行,如果从K'系中沿Y'轴正向发出一光信号,求在K系中观察到该光讯号的传播速率和传播方向。** 已知0',',0'===z y x v c v v ,按狭义相对论的速度变换公式:

0'11'1'11''1'22

2

2

222

2

2=+-=-=+-==++=c

uv c

u v v c u c c

uv c u v v u c uv u v v x

z z x

y y x x x

在K系中光讯号的速度大小c c

u c u v v v v z

y x =-+=++=)1(22

2

2

2

2

2

光讯号传播与X轴的夹角c

u

v v x 11

cos cos

--==α,即36.87°。 (1809)火箭A以0.8c 的速率相对地球向正北方向飞行,火箭B以0.6c 的速率相对地球向正西方向飞行(c 为光速)。求在火箭B中观察A的速度的大小和方向。

**选地球为K系,火箭B为K'系,正东方向为X和X'轴的正向,正北方向为Y和Y'轴的正向。火箭A为运动物体。则K'对K系的速度u=-0.6c ,0,8.0,0===z y

x v c v v 根据狭义相对论的速度变换公式:

11'64.011'6.01'2

2222=--==--==--=c

uv v v c c uv v v c c uv u

v v x z z x y y x x x ββ在火箭B中测得A的

速度→

'

v 的大小为c

v v v v z y x 877.0'''|'|2

22=++=

,→

'

v 与X'轴之间的夹角为

ο83.46|

'|'cos 1

==→

-v v x α**

(1812)在惯性系中,有两个静止质量都是0m 的粒子A和B,它们以相同的速率v 相向运动,碰撞后合成为一介粒子,求这个粒子的静止质量0m '**

设粒子A的速度为→A v ,粒子B的速度为→

B v ,合成粒子的运动速度为→

'v , 则动量守恒得

2

202

2

0220'1''11c

v v m c v v m c v v m B

B A

A -=

-+

-→

因v v v B A ==,且→

→-=B A v v ,所以→

'v =0。

即合成粒子是静止的,由能量守恒得

202

2202

220'11c m c

v c m c

v c m =-+

-解出

2

2

0012'c v m m -=

,即3.33倍。**

(1813)若光子的波长和电子的德布罗意波长λ相等,试求光子的质量与电子的质量之比。** 光子动量)1(/λh c m P r r == 电子动量)2(/λh v m P e e == 两者波长相等,即)3(v

m c m e r =得到

c

v

m m e r =

电子质量)4(12

2

0c v m m e -=

式中0m 为电子的静止质量,由(2)(4)两

式解出

22

22

01h

c m c v λ+

=

代入(3)式得2

2

22

011h c m m m e

r

λ+=

即0.024倍。**

(1814)在什么速度下粒子的相对论动量是非相对论动量的二倍;在什么速度下粒子的动能等于其静止能量?**按题意,

v m c v v m v

m mv 02

2

00212=-=,即

c v c v c

v c v 866.0,75.025.01,5.012222

22===-=-,动能20202c m c m mc E k =-=即 202

2

202

02212c m c

v c m c

m mc =-=,则c v 866.0=。**

(1815)在实验室测得电子的速度是0.8c ,c 为真空中的光速,假设一观察者相对实验室以0.6c 的速率运动,其方向与电子运动方向相同,试求该观察者测得的电子的动能和动量是多少?(电子的静止质量kg m e 311011.9-?=)**设实验室为K系,观察者为K'系中,电子为运动物体,则K'对K系的速度为u=0.6c ,电子对K系的速度为c v x 8.0=,电子对K'系的速度c c

uv u

v v x

x x 385.01'2

=--=

观察者测得电子动能为s m kg /? J

c v c m E x k 152

2201085.6)1'11(

-?=--=动量s m kg c v v m mv p x /1014.1'1222

20??=-=

=-**

(1832)动能是1kev 的电子,若想要同时测得其位置和动量,如果

位置限制在m 1010-范围内,试计算动量不确定量的百分比。(

kg

m s J h e 3134101.9,1063.6--?=??=)**由不确定关系式

h

p x x ≥??,知

s m kg x

h p /1063.624

??=?≥?-,

由经典的动能动量关系式m p mv E k 22122==s ,得电子的动量

s

m kg mE p k /1071.1223??==-,动量不确定量的百分比为

%8.38≥?p

p

** (1833)一质量为m 的微观粒子被约束在长度为L的一维线段上,试根据不确定关系式估算该粒子所具有的最小能量值,并由此计算在直径为m

1410-的核内质子和中子的最小能量。

kg

m s J h p 27341067.1,1063.6--?=??=)**根据不确定关系式

η

≥??x p x 有

η

≥??x mv x ,即

x

m v x ?≥

,粒子的最小能量应满足2

222

2)(21)(21mL x m m v m E x mn

ηη=?≥?=,在核内,质子与中子的最小能量

J

E mn 14104.3-?≥。**

(1834)一电子处于原子某能态的时间为s 810-,计算该能态的能量的最小不确定量,设电子从上述能态跃迁到基态对应的能量为eV 39.3,试确定所发射的光子的波长及此波长的最小不确定量。(s J h ??=-341063.6)**根据不确定关系式η≥??t E ,得eV t

E 710659.0-?=?≥?η

,根据光子能量与波长的关系

λ

νc

h

h E ==,得光子的波长

m E hc 71067.3-?==

λ,波长的最小不确定量为m E

E hc 1521013.7-?=?=?λ** (1901)试求出一维无限深方势阱中粒子运动的波函数

),3,2,1(sin

)(???==ψn a

x

n A x n π的归一化形式,式中

a 是势阱宽度。**所谓归

一化就是让找到粒子的概率在可能找到的所有区域内进行积分,并使之等于100%,即?+∞∞-=ψψ1)()(*dx x x ,对我们的问题是a

A dx a x

n A a

2

1sin 0

2

2==?π,于是得到归一化的波函波

???==

ψ,3,2,1sin 2)(n a

x n a x n π**

(1902)已知粒子处于宽度为a 和一维无限深方势阱中运动的波函数为???==

ψ,3,2,1sin 2)(n a

x

n a x n π试计算1=n 时,在4

3421a

x a x =→=

区间找到粒

子的概率。

(1902)

(1903)

**找到粒子的概率为818.0sin 2)()(*434

2434

11==ψψ?

?

a a a

a dx a

x a dx x x π** (1905)一弹簧振子,振子质量kg m 310-=,弹簧的倔强系数110-?=m N k ,设它作简谐振动的能量等于kT (k 为玻尔兹曼常数),K T 300=。试按量子力学结果计算此振子的量子数n ,并说明在此情况下振子的能量实际上可以看作是连续改变的。(s

J h K J k ??=??=---341231063.6,

1038.1)**

按量子力学中的线性谐振子能级公式可得

111092.32

1221)2

1

(?≈-=-=

=+m

k h kT h kT n kT

h n πνν相邻能级间隔J h 3210055.1-?=ν此能量间隔与振子能量kT 相比较,11

1092.311?=

n kT

h ν实在太小了,因此可以

看作是连续改变的。**

(1906)已知氢原子的核外电子在在1s 态的定态波函数为

a

r e

a

-

=

ψ3

1001

π式中2

2

0e

m h a e πε=试求沿径向找到电子的概率为最大时的位

置坐标值。(2121201085.8---???=m N C ε,s J h ??=-3410626.6,kg m e 31101.9-?=,C e 19106.1-?=)

**氢原子1s 态的定态波函数为球对称的,在径向dr

r r +→区间找到电子的概率为dr r w 2

2

1004||πψ=即a

r

e

r w 22

-

∝沿径向对w 求极大,

0)22()(2222=-==--a r

a r e a r r e r dr d dr dw 得m e m h a r e 10

2

2010529.0-?==

=πε** (4170)一体积为V 0,质量为0m 的立方体沿其一棱方向相对于观察者A 以速度v 运动。求:观察者A 测得其密度是多少?

**设立方体的长、宽、高分别以x 0,y 0,z 0表示,观察者A 测得立方体的长、宽、高分别为0022

,,1z z y y c

v x x ==-=相应的体积为22

01c

v V xyz V -==,观察者A 测得立方体的质量2

2

01c v m m -=

,故相应

密度)

1(22

00c

v V m V

m -==

ρ**

(4191)在氢原子光谱的巴耳末线系中有一频率为Hz 141015.6?的谱线,它是氢原子从能级=n E ______eV 跃迁到能级=k E ________eV 而发出的。(普朗克常量s J h ??=-341063.6;基本电荷C e 19106.1-?=)**-0.85; -3.4**

(4192)在氢原子光谱中,赖曼系(由各激发态跃迁到基态所发射的各谱线组成的谱线系)的最短波长的谱线所对应的光子能量为________eV ,巴耳末系的最短波长的谱线所对应的光子的能量为________eV 。**13.6; 3.4**

(4193)设氢原子光谱的巴尔末系中第一条谱线(αH )的波长为αλ,第二条谱线(βH )的波长为βλ,试证明:帕邢系(由各高能态跃迁到主量子数为3的定态所发射的各谱线组成的谱线系)中的第一条谱

线的波长为βαβαλλλλλ-=**根据巴尔末公式:)1

21(1

22n

R -=λ,得第一条

谱线波长为

)31

21(

1

2

2-=R α

λ,第二条谱线波长为)4121(122-=R β

λ,而帕邢系中第一条谱线的波长应为

)41

31(

1

2

234

-=R λ,由342324111λλλ=-,可得

β

αβ

αλλλλλ-=

34** (4200)设大量氢原子处于n=4的激发态,它们跃迁时发射出一簇光谱线。这簇光谱线最多可能有________条,其中最短的波长是___________ο

A 。(普朗克常量s J h ??=-341063.6)**6,975**

(4201)图示被激发的氢原子跃迁到低能级时,可发出波长为1λ、2λ、

3λ的辐射,其频率1ν、2ν和3ν的关系等式是三个波长的关系等式是______**1

2

3

1

231

1

1

λλλννν+

=

+=**

(4202)氢原子光谱的巴耳末系中,有一光谱线的波长为ο

A 4340,试求:(1)与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特?(2)该谱线是氢原子由能级n E 跃迁到k E 能级产生的,n 和k 各为多少?(3)最高能级为5E 的大量氢原子,最多可以发射几个线系,共几条谱线?请在氢原子能级图中表示出来,并说明波长最短的是哪一条谱线。**(1)eV hc

h 86.2==

λ

ν(2)由于此谱线是巴耳末线系,其k=2又因为

)

6.13(4.32

12

21eV E eV

E E k -=-==

νh E n

E E k n +==

21

所以

51

=+=

ν

h E E n k (3)可发射四个线系,共有10条谱线。见图,波长

最短的是赖曼系中由n=5跃迁到n=1的谱线。**

(4245)由于相对论效应,如果粒子的能量增加,粒子在磁场中的回旋周期将随能量的增加而增大,计算动能为410MeV 的质子在磁感应强度为1T 的磁场中的回旋周期。(质子的静止质量为271067.1-?kg ,

J 106.1eV 119-?=)**J 106.1MeV 1094-?==k E ,质子的2701067.1-?=m kg ,B=1T 。

根据202c m mc E K -=,所以2

0c

E m m k +

=,回旋周期71065.72-?==qB m

T πs . ** (4246)波长为λ的单色光照射某金属M 表面发生光电效应,发射的光电子(电量绝对值为e ,质量为m )经狭缝S 后垂直进入磁感应强度为→

B 的均匀磁场(如图示),今已测出电子在该磁场中作圆运动的最大半径为R . 求(1)金属材料的逸出功;(2)遏止电势差。**

(1)A mv h +=221ν,因为R v m Bev 2=,所以m B

v Re =,故m B e R hc A 2222-=λ。

(2)因为2

2

1||mv U e a =,所以m B e R e mv U a 22||2222==**

(4248)已知中子的质量是kg m 271067.1-?=,当中子的动能等于温度T=300K 的热平衡中子气体的平均动能时,其德布罗意波长为_____________。(s J h ??=-34

1063.6,1

23

1038.1--??=K J k )**ο

A 46.1**

(4250)波长为ο

A 1=λ的伦琴辐射光子的质量为_________kg 。(s J h ??=-341063.6)**321021.2-?**

(4357)在O 参照系中,有一个静止的长方形,其面积为100cm 2。观测者O’以0.8c 的匀速度沿正方形的对角线运动。求O’所测得的该图形的面积。**令O 系中测得正方形边长为a ,以对角线为X 轴正方向(如图),则边长在坐标轴上投影的大小为a a a a y x 2

2

,22==

。面积可表示为:x y a a S ?=2。在以速度v 相对于O 系沿X 正方向运动的O’系中a a a a c

v a a y y x

x 22

'226.01'22==?=-=,

在O’系中测得的图形为菱形,其面积亦可表示为260''2'cm a a S x y =?=。**

(4362)静止时边长为50cm 的立方体,当它沿着它的一个棱边平行的方向相对于地面以匀速度s m /104.28?运动时,在地面上测得它的体

积是_______**0.075m 3**

(4364)一艘宇宙飞船的船身固有长度为m L 900=,相对于地面以v=0.8c (c 为真空中光速)的匀速度在一观测站的上方飞过。(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少?(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少?**(1)观测站测得飞船船身

的长度为m c

v L L 54122

0=-=,则s v L t 711025.2-?==?。(2)宇航员测得

飞船船身的长度为0L ,则s v

L t 70

21075.3-?==

?** (4366)在惯性系S 中,有两事件发生地同地点,且第二事件比第一事件晚发生2=?t 秒钟;而在另一惯性系S’中,观测第二事件比第一事件晚发生3'=?t 秒钟,那么在S’系中发生两件事地地点之间的距离是多少?**令S’系与S 系的相对速度为v ,有2

2

1'c v t t -?=

?,则

s m t t c v /1024.2)'

(

182

?=??-?=那么,在S ’系测得两事件之间的距离为m t t c t v x 8221072.6'''?=?-?=??=?**

(4367)一发射台向东西两侧距离均为0L 的两个接收站E 与W 发射讯号,今有一飞机以匀速度v 沿发射台与两接收站的连线由西向东飞行,试问在飞机上测得两接收站接收到发射台同一讯号的时间间隔是多少?**在地面参照系:0=-=

?c

L

c L t 在飞机参考系:2

222

221'1'c

v c vx t t c

v c vx t t E

E E W

W W --

=

--

=

,222

012'''c v c v L t t t E

W -=-=?**

(4368)在K 惯性系中观测到相距m x 8109?=?的两地点相隔s t 5=?发生两事件,而在相对于K 系沿X 方向以匀速运动的K’系中发现此两事件恰好发生在同一地点。试求在K’系中此两事件的时间间隔。**设两系的相对速度为v ,由2

2

2222

2

1111'1'c v vt x x c v

vt x x --=

--=

,及题意''21x x =,

可得2211vt x vt x -=-,即t v x ?=?,又:2

21'

c

v

t t -?=?,即22

1'c v t t -?=?,代入得s c

x t t 4)(

)('2

2=?-?=?** (4369)K 惯性系中观测者记录到两事件的空间和时间间隔分别是

m x x 60012=-和m t t 712108-?=-,为了使两事件相对于K 系沿正X 方

向匀速运动的K ’系来说是同时发生的,K’系必需相对于K 系以多大

的速度运动?**设相对速度为v ,由2222221'c v x c v t t --

=

,2

212111'c

v x c v t t --=。则有:2

2

12212121)(''c

v x x c v

t t t t ---

-=

-由题意:

''12t t =有:4.0=c v 则:c v 4.0=** (4370)在K 惯性系中,相距m x 6105?=?的两个地方发生两事件,时间间隔s t 210-=?;而在相对于K 系沿正X 方向匀速运动的K ’系中

观测到这两件事却是同时发生的。试计算在K ’系中发生这两事件的地点间的距离'x ?是多少?**设两系的相对速度为v ,由

2

21

2112

222221'1'c

v

x c v t t c

v x c v t t --

=

--=,及题意:''21t t =,可得222121x c v t x c v t -=-即

x c v t ?=?2,又22222

)(1't c x c

v x x ?-?=-?=?,代入上式:

m t c x x 622104)()('?=?-?=?**

(4371)在惯性系K 中发生两事件,它们的位置和时间的坐标分别是(x 1,t 1)及(x 2,t 2),且t c x ?>?;若在相对于K 系沿正X 方向匀速运动的K’系中发现这两事件却是同时发生的。试证明在K’系中发生这两事件的位置间的距离是:222't c x x ?-?=?(式中12x x x -=?,

12t t t -=?,c 表示真空中的光速)**设两系的相对速度为v 。由

2

2

12112

222221'1'c

v x c v t t c

v x c v

t t --

=

--

=

,及题意:

''21t t =,可得222121x c v t x c v t -=-,即x c v t ?=?2,又2

2

1'c

v x x -?=?。把

x

t

c

c v ??=,代入上式:222)('t c x x ?+?=?**

(4372)在惯性系K 中发生两事件,它们的位置和时间的坐标分别是(x 1,t 1)及(x 2,t 2),且t c x ?>?;若在相对于K 系沿正X 方向匀速运动的K’系中观测,这两事件恰好是发生在同一地点上,试证明这两事件在K ’系中看来它们的时间间隔是:2

2)(

'c

x t t ?-?=?(式中12x x x -=?,12t t t -=?,c 表示真空中的光速)。**设两系的相对速度

为v 。根据洛仑兹变换2

2

1112

2

2221'1'c v vt x x c v vt x x --=

--=

,由题意:''21x x =,则:

2211vt x vt x -=-,故:t v x ?=?,又:2

2

1'c v t t -?=

?,得:

2222)()(1'c x

t c

v t t ?-?=-?=?。**

(4373)静止的μ子的平均寿命约为s 60102-?=τ。今在8km 的高空,由于π介子的衰变产生一个速度为v=0.998c (c 为真空中光速)的μ子,试论证此μ子有无可能到达地面。**考虑相对论效应,以地球为参照系,μ子的平均寿命:

s c

v 62

2

106.311-?=-=

ττ,

则μ子的平均飞行距离:km v L 46.9=?=τ,μ子的飞行距离大于高度,有可能到达地面。**

(4378)火箭相对于地面以v=0.6c (c 为真空中光速)的匀速度向上飞离地球,在火箭发射't ?=10秒钟后(火箭上的钟),该火箭向地面发射一导弹,其速度相对于地面为1v =0.3c ,问火箭发射后多长时间,导弹到达地球?(地球上的钟)。计算中假设地面不动。**按地球的钟,导弹发射的时间是在火箭发射后s c v

t t 5.121'2

2

1=-?=

?这段时间火箭

在地面上飞行距离:1t v S ??=导弹相对地球速度c v 3.01=,则导弹飞到地球的时间是s v S

t 251

2==

?那么从火箭发射后到导弹到达地面的时间是s t t t 5.3721=?+?=?**

(4380)宇宙飞船相对于地球以速度u=0.5c ,(c 为真空中光速)飞

行,今飞船向前发射一枚火箭,火箭相对于飞船的速度为v’=0.5c ,即火箭的速度为光速,这枚火箭就是光子火箭。这一结论对不对?如有错误请改正。**题中所述的结论的伽利略变换得到的,但这是不对的,要用相对论速度变换:54'1'2

c

c

uv u v v =++=

,即火箭的速度为0.8c 。**

(4392)用单色光照射某一金属产生光电效应,如果入射光的波长从

1λ=400nm 减到2λ=360nm (1nm=910-m ),遏止电压改变多少?数值

加大还是减少?(普朗克常量s J h ??=-341063.6,基本电荷

C e 19106.1-?=)**由爱因斯坦方程A mv h +=

221ν又||2

1

2a U e mv =所以A hc

U e a -=λ

||,即)1

1

(

|)||(|1

2

12λλ-

=-hc U U e a a 遏止电压改变

V e hc U a 345.0)1

1(||1

2=-=

?λλ数值加大。** (4393)以波长λ=410nm (1nm=910-m )的单色光照射某一金属,产生的光电子的最大动能K E =1.0eV ,求能使该金属产生光电效应的单色光的最大波长是多少?(普朗克常量s J h ??=-341063.6)**设能使该金属产生光电效应的单色光最在波长为0λ由00=-A h ν可得

A hc A hc

=

=-00

0λλ又按题意K E A hc

=-λ得nm E hc hc K

6120=-=

λ

λ** (4394)在光电效应实验中,测得光电子动能K E 与入射光频率ν的关系曲线如图所示,试证:普朗克常量QS

RS h =

。(即直线的斜率)**由爱因斯坦方程A mv h +=22

1

ν及逸出功

νh A =得

0220212

1νννννν-=-==

-K E mv

h mv h h 因为0νν=时0=K E 由图可知入射光

频率为ν时

h QS

RS

E K ==-0νν。**

(4414)处于第一激发态的氢原子被外来单色光激发后,发射的光谱中,仅观察到三条巴尔末系光谱线,试求这三条光谱线中波长最长的那条谱线的波长以及外来光的频率。(里德伯恒量1710097.1-?=m R )**因为巴尔末系中观察到三条光谱线,所以只可能是从n=5的轨道,从n=4的轨道,从n=3的轨道分轨道分别跃迁到n=2的轨道而发出的。由22222222221)121(-?=-=n n R n

Rc n n

λν,得222

22221-?=n n R n λ,所求的波

长为氢原子从n=3的轨道迁到n=2的轨道发出的谱线的波长,上式

代入n=3得

nm m 4311056.6723=?=-λ,外来光应使氢原了多n=2的轨道跃迁到n=5的轨道,且nm 43125=λ,所以其频率为:Hz c

1425

251091.6?==

λν。**

(4417)测得氢原子光谱中的某一谱线系的极限波长为

nm K 7.364=λ)101(9

ο

A nm -=试推证此极限波长属于巴尔末系。(里德伯

恒量1710097.1-?=m R )**

]

1

1[

1

2

2n k R -=λ

当∞→n 得极限波长21k R k =λ所以22≈==R k R k k k λλ可见:该波长属于巴尔末系**

(4418)氢原子发射一条波长为ο

A 4340=λ的光谱线。试问该谱线属于哪一谱线系?氢原子是从哪个能级跃迁到哪个能级辐射出该光谱线的?(里德伯恒量1

7

10097.1-?=m R )**ο

A 4340属于可见光范围,谱线

属于巴尔末系或)121(

1

2

2~

n R -==

λ

ν 1414112

-=-=R R R

n λλλ,代入数值可得225≈n ,

可见该辐射是氢原子从n=5的能级跃迁到n=2的能级的辐射。**

(4429)戴维逊-革末电子衍射实验装置如图所示,自热阴极K 发射出的电子束经U=500V 的电势差加速后投射到某种晶体上,在掠射角ο20=φ时,测得电子流强度出现第二次极大值,试计算电子射线的德布罗意波长及晶体的晶格常数。(电子质量kg m e 31101.9-?=普朗克常量s J h ??=-341063.6,基本电荷C e 19106.1-?=)**nm U

m h p

h e 0549.02===

λ据φλsin 2d k =得φ

λ

sin 2k d =

代入k=2,得d=0.161nm**

(4430)已知粒子在无限深势阱中运动,其波函数为:

)0(sin 2)(a x a

x a x ≤≤=

πψ求:发现粒子几率最大的位置。**先求粒子

的位置几率密度a

x

a

x π2

2sin 2

|)(|=ψ求最大位置:

2

2cos

12sin 2|)(|22a x

a

a x a x ππ-==

ψ当12cos -=a x π时2|)(|x ψ有最大值。在

a x ≤≤0范围内可得

ππ=a x 2所以a x 2

1

=。** (4431)α粒子在磁感应强度为B=0.025T 的均匀磁场中沿半径

R=0.83cm 为的圆形轨道运动。(1)试计算其德布罗意波长。(2)若使质量m=0.1g 的小球以与α粒子相同的速率运动,则其波长为多少?(α粒子的质量kg m 271064.6-?=α,普朗克常量s J h ??=-341063.6,基本电荷C e 19106.1-?=)**(1)德布罗意公式:mv

h

=

λ由题意可知α粒子受磁场力作用作圆周运动。所以,qRB v m R v m qvB ==αα,2

另q=2e ,eRB v m 2=α故nm eRB

h

21000.12-?==

αλ(2)由上一问可得αm eRB v 2=对于质量为m 的小球m mv

h

341064.6-?==

λ** (4434)在一维无限深势阱中运动的粒子,由于边界条件的限制,势阱宽度d 必须等于德布罗意半波长的整数倍。试利用这一条件导出能

量量子化公式???==

,3,2,182

22n md h n E n [提示:非相对论动能和动量的关

系m p E K 22=]**依题意d n =2λ,则有n d 2=λ。由于λh p =,则d nh

p 2=。故

2

22282md h n m p E ==即???==,3,2,182

2

2n md h n E n **

(4435)同时测量能量为1keV 的作一维运动的电子的位置与动量时,若位置的不确定值在0.1nm (m nm 9101-=)内,则动量的不确定值的百分比

P

P

?至少为何值?(电子质量kg m e 31101.9-?=,J eV 19106.11-?=,普朗克常量s J h ??=-341063.6)**1keV 的电子,其动量为

1231071.12--???==s m kg mE p K 据不确定关系式:η≥??x p 得12310106.0--???=?=

?s m kg x

p η

[若不确定关系式写成h x p ≥???,则

%39=?p p 或2

η≥???x p 则%1.3=?p p ,均可视为正确]** (4442)光子的波长为ο

A 3000=λ,如果确定此波长的精确度610-=?λ

λ

试求此光子位置的不确定量。**光子动量λ

h

p =,按题意,动量数值

的不确定量为λ

λ

λλλ?=

?-=

?h h

p 2根据测不准关系得:

λ

λ

πλ

π?=?≥?22p

h

x 故m x 048.0≥?**

(4448)设在碰撞中原子可交出其动能一半,如果要用加热的方式使基态氢原子大量激发,试估计至少要把它加热到多高温度?(玻尔兹曼常数1231038.1--??=K J k )**当加热到温度T 时,氢原子的平均动能

kT E 23=

,碰撞时可交出动能2

1

2321?=kT E ,因此用加热的方式使之激发,则要求温度1T 满足1214

3

E E kT -≥式中eV E eV E 4.36.1321-=-=所以

K T 51106.1?≥。**

(4502)功率为P 的点光源,发出波长为λ的单色光,在距光源为d 处,每秒钟落在垂直于光线的单位面积上的光子数为多少?若

ο

A 6630=λ,则光子的质量为多少?(普朗克常量341063.6-?=h J ·S )

解:设光源每秒钟发射的光子数为n ,每个光子的能量为hv 则由λ/nhc nhv P == 得:)/(hc P n λ=

令每秒种落在垂直于光线的单位面积的光子数为n 0,则)4/()4/(/220hc d P d n s n n π=π==λ 3分

光子的质量36221033.3)/()/(/-?====λλc h c hc c hv m kg 2分 (4511)在地球表面测得单位时间内太阳辐射到每单位面积的能量为2/1340m W s =(1)已知地日距离为m d 11105.1?=,计算太阳发射的总功率。(2)把太阳看作绝对黑体,计算太阳的温度。(太阳的半径为

m R s 8100.7?=,斯忒藩-玻尔兹曼常数4281067.5---???=K m W σ)**(1)

W s d P 2621079.34?==π(2)太阳的辐出度272

/1015.64)(m W R P T M s

B ?==

π对于绝

对黑体4)(T T M B σ=故太阳的温度K

T M T B 34

107.5)

(?==σ

**

(4603)某一宇宙射线中的介子的动能207c M E k =,其中0M 是介子的静止质量。试求在实验室中观察到它的寿命是它固有寿命的多少倍。**实验室参照系中介子的能量02020087E c M c M E E E k =+=+=设介子的速度为v ,又有2

2

02

2

202

11c v E c v

c M Mc E -=

-=

=可得

8112

2

=-=c v E E 令固有

寿命为0τ,则实验室寿命02

2

81τττ=-=

c v **

(4604)设快速运动的介子的能量约为E=3000MeV ,而这种介子在静止时的能量为MeV E 1000=,若这种介子的固有寿命是s 60102-?=τ,求它运动的距离(真空中光速s m /109979.28?)。**根据

2

2

02

2

202

11c v E c v c m mc E -=

-=

=可得

30110

2

2

==

-E E

c v 由此求出

s m v /10998.28?≈又介子运动的时间02

2

301τττ=-=

c v ,因此它运动的距

离m v l 410798.1?≈=τ**

(4612)如图所示,一频率为ν的入射光子与起始静止的自由电子发生碰撞和散射,如果散射光子的频率为'ν,反冲电子的动量为p ,则

大学物理近代物理学基础公式大全

一. 狭 义相对论 1. 爱因斯坦的两个基本原理 2. 时空坐标变换 3. 45(1(2)0 m m γ= v = (3)0 E E γ= v =(4) 2222 C C C C v Pv Pv Pv P E E E E ==== 二. 量子光学基础 1. 热辐射 ① 绝对黑体:在任何温度下对任何波长的辐射都能完全吸收的物体。 吸收比:(T)1B αλ、= 反射比:(T)0B γλ、= ② 基尔霍夫定律(记牢) ③ 斯特藩-玻尔兹曼定律 -vt x C v = β

B B e e :单色辐射出射度 B E :辐出度,单位时间单位面积辐射的能量 ④ 唯恩位移定律 m T b λ?= ⑤ 普朗克假设 h εν= 2. 光电效应 (1) 光电效应的实验定律: a 、n I ∝光 b 、 0 00a a a a e U ek eU e U ek eU e U ek eU e U ek eU νννν----==== (23、 4 三. 1 ② 三条基本假设 定态,,n m n m h E E h E E νν=-=- ③ 两条基本公式 2210.529o n r n r n A == 12213.6n E E eV n n -== 2. 德布罗意波 20,0.51E mc h E MeV ν=== 22 mc mc h h νν== 电子波波长:

h mv λ= 微观粒子的波长: h h mv mv λλ= === 3. 测不准关系 x x P ???≥h 为什么有?会应用解题。 4.波函数 ① 波函数的统计意义: 例1① ② 例2.① ② 例3.π 例4 例5,,设 S 系中粒子例6 例7. 例8. 例9. 例10. 从钠中移去一个电子所需的能量是2.3eV ,①用680nm λ=的橙光照射,能否产生光电效应?②用400nm λ=的紫光照射,情况如何?若能产生光电效应,光电子的动能为多大?③对于紫光遏止电压为多大?④Na 的截止波长为多大? 例11. 戴维森革末实验中,已知电子束的动能310k E MeV =,求①电子波的波长;②若电子束通过0.5a mm =的小孔,电子的束状特性是否会被衍射破坏?为什么? 例12. 试计算处于第三激发态的氢原子的电离能及运动电子的德布罗意波长。 例13. 处于基态的氢原子,吸收12.5eV 的能量后,①所能达到的最高能态;②在该能态上氢原子的电离能?电子的轨道半径?③与该能态对应的极限波长以及从该能态向低能态跃迁时,可能辐射的光波波长?

大学物理试题及答案()

第2章 刚体的转动 一、 选择题 1、 如图所示,A 、B 为两个相同的绕着轻绳的定滑轮.A 滑轮挂一质量为M 的物体,B 滑轮受拉力F ,而且F =Mg .设A 、B 两滑轮的角加速度分别为?A 和?B ,不计滑轮轴的摩擦,则有 (A) ?A =?B . (B) ?A >?B . (C) ?A <?B . (D) 开始时?A =?B ,以后?A <?B . [ ] 2、 有两个半径相同,质量相等的细圆环A 和B .A 环的质量分布均匀,B 环的质量分布不均匀.它们对通过环心并与环面垂直的轴的转动惯量分别为J A 和J B ,则 (A) J A >J B . (B) J A <J B . (C) J A = J B . (D) 不能确定J A 、J B 哪个大. [ ] 3、 如图所示,一匀质细杆可绕通过上端与杆垂直的水平光滑固定轴O 旋转,初始状态为静止悬挂.现有一个小球自左方水平打击细杆.设小球与细杆之间为非弹性碰撞,则在碰撞过程中对细杆与小球这一系统 (A) 只有机械能守恒. (B) 只有动量守恒. (C) 只有对转轴O 的角动量守恒. (D) 机械能、动量和角动量均守恒. [ ] 4、 质量为m 的小孩站在半径为R 的水平平台边缘上.平台可以绕通过其中心的竖直光滑固定轴自由转动,转动惯量为J .平台和小孩开始时均静止.当小孩突然以相对于地面为v 的速率在台边缘沿逆时针转向走动时,则此平台相对地面旋转的角速度和旋转方向分别为 (A) ??? ??=R J mR v 2 ω,顺时针. (B) ?? ? ??=R J mR v 2ω,逆时针. (C) ??? ??+=R mR J mR v 22ω,顺时针. (D) ?? ? ??+=R mR J mR v 22ω,逆时针。 [ ] 5、 如图所示,一静止的均匀细棒,长为L 、质量为M ,可绕通过棒的端点且垂直于棒长的光滑固定轴O 在水平面内转动,转动惯量为231ML .一质量为m 、速率为v 的子弹在水平面内沿与棒垂直的方向射出并穿出棒的自由端,设穿过棒后子弹的速率为v 2 1,则此时棒的角速度应为 (A) ML m v . (B) ML m 23v .

西南大学物理专业近代物理实验课程

西南大学物理专业近代物理实验课程

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物理专业近代物理实验课程 教学大纲 物理科学与技术学院 二〇〇六年十月 《近代物理实验》教学大纲 课程名称(中文)近代物理实验 课程性质独立设课课程属性专业基础 实验指导书名称《近代物理实验》 学时学分:总学时90总学分 4 实验学时90 实验学 分4 应开实验学期 3 年级五~六学期 先修课程《原子物理学》,《原子核物理学》,《固体物理》,《量子力学》,《激光技术》等

一.课程简介及基本要求 近代物理实验是继“普通物理实验”和“无线电电子学实验”之后的一门 重要的专业实验基础课程。近代物理学实验也是介于普通物理学实验与现代科学技术研究实验之间、具有承上启下作用的重要环节。近代物理学实验涉及物理学中各项基础课程和专业课程知识,实验课程内容有一些是20世纪著名的、开拓物理学新的发展方向和方法的实验,使学生了解前人的物理思想和探索过程;有些是与近代科学技术常用实验方法有关的新实验,使学生了解有关新的实验技术和方法;还有一些实验反映物理学院系科研的部分成果。通过学习和掌握这些内容,对进一步掌握物理学概念、运用现代科学技术的实验方法有十分重要意义。近代物理学实验课程着眼于培养学生将来从事科学研究和各项实际科学活动所必备的物理实验技能。 二.课程实验目的要求 《近代物理实验》是一门面向理工科物理与材料科学类专业开设的专业技术基础实验课程。学生通过本课程学习,掌握一些比较先进的和比较综合性的实验方法和技能。加强理论与实验相结合,锻炼学生综合运用各种技术的能力,培养科学工作作风;进一步加深对有关物理学概念和规律的理解,扩大知识面,培养学生独立进行科学实验的能力;丰富和活跃学生的物理思想,锻炼学生对物理现象的洞察力和分析力,正确认识物理实验在物理学创立和发展中的地位和作用;正确认识物理概念、物理规律的产生、完善和发展过程与物理实验密切关系;了解和掌握近代物理学中常用的实验方法、实验技术、实验仪器和相关科学知识;进一步培养学生正确和良好的实验操作习惯和严谨的科学素质。使学生具有利用近代物理学实验方法和技术,观测物理现象和研究探索未知世界物理规律的创造性能力。 三.适用专业 物理学、材料物理等物理类本科生。 四.主要仪器设备: X-射线晶体分析仪、真空镀膜设备、组合式多功能光栅光谱仪、光谱分析仪、扫描隧道显微镜、相对论效应实验仪、正电子湮没寿命谱仪、磁共振实验装置、激光拉曼光谱仪等 五.实验方式与基本要求 1.本课程以实验室为课堂,以完成教学实验项目为主,教学内容按照分支学科设置专题实验项目,由专题实验项目指导教师负责实验课程教学。 2.该课程要求学生在进入实验室进行实验之前,必须对于所做实验进行预

大学物理试题库及答案详解【考试必备】

第一章 质点运动学 1 -1 质点作曲线运动,在时刻t 质点的位矢为r ,速度为v ,速率为v,t 至(t +Δt )时间内的位移为Δr , 路程为Δs , 位矢大小的变化量为Δr ( 或称Δ|r |),平均速度为v ,平均速率为v . (1) 根据上述情况,则必有( ) (A) |Δr |= Δs = Δr (B) |Δr |≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有|d r |= d s ≠ d r (C) |Δr |≠ Δr ≠ Δs ,当Δt →0 时有|d r |= d r ≠ d s (D) |Δr |≠ Δs ≠ Δr ,当Δt →0 时有|d r |= d r = d s (2) 根据上述情况,则必有( ) (A) |v |= v ,|v |= v (B) |v |≠v ,|v |≠ v (C) |v |= v ,|v |≠ v (D) |v |≠v ,|v |= v 分析与解 (1) 质点在t 至(t +Δt )时间内沿曲线从P 点运动到P′点,各量关系如图所示, 其中路程Δs =PP′, 位移大小|Δr |=PP ′,而Δr =|r |-|r |表示质点位矢大小的变化量,三个量的物理含义不同,在曲线运动中大小也不相等(注:在直线运动中有相等的可能).但当Δt →0 时,点P ′无限趋近P 点,则有|d r |=d s ,但却不等于d r .故选(B). (2) 由于|Δr |≠Δs ,故t s t ΔΔΔΔ≠r ,即|v |≠v . 但由于|d r |=d s ,故t s t d d d d =r ,即|v |=v .由此可见,应选(C). 1 -2 一运动质点在某瞬时位于位矢r (x,y )的端点处,对其速度的大小有四种意见,即 (1)t r d d ; (2)t d d r ; (3)t s d d ; (4)2 2d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x . 下述判断正确的是( ) (A) 只有(1)(2)正确 (B) 只有(2)正确

(完整版)大学物理题目答案

第一章 质点运动学 T1-4:BDDB 1 -9 质点的运动方程为2 3010t t x +-=22015t t y -= 式中x ,y 的单位为m,t 的单位为s. 试求:(1) 初速度的矢量表达式和大小;(2) 加速度的矢量表达式和大小 解 (1) 速度的分量式为 t t x x 6010d d +-== v t t y y 4015d d -==v 当t =0 时, v o x =-10 m·s-1 , v o y =15 m·s-1 , 则初速度的矢量表达式为1015v i j =-+v v v , 初速度大小为 1 2 02 00s m 0.18-?=+=y x v v v (2) 加速度的分量式为 2s m 60d d -?== t a x x v , 2s m 40d d -?-==t a y y v 则加速度的矢量表达式为6040a i j =-v v v , 加速度的大小为 22 2 s m 1.72-?=+=y x a a a 1 -13 质点沿直线运动,加速度a =4 -t 2 ,式中a 的单位为m·s-2 ,t 的单位为s.如果当t =3s时,x =9 m,v =2 m·s-1 ,求(1) 质点的任意时刻速度表达式;(2)运动方程. 解:(1) 由a =4 -t 2及dv a dt =, 有 2d d (4)d a t t t ==-? ??v , 得到 31 143 t t C =-+v 。 又由题目条件,t =3s时v =2,代入上式中有 31 14333C =?-+2,解得11C =-,则31413t t =--v 。 (2)由dx v dt =及上面所求得的速度表达式, 有 31 d vd (41)d 3 t t t t ==--? ??x 得到 242 1212 x t t t C =--+ 又由题目条件,t =3s时x =9,代入上式中有2421 9233312 C =?-?-+ ,解得20.75C =,于是可得质点运动方程为

大学物理期末考试题库

1某质点的运动学方程x=6+3t-5t 3,则该质点作 ( D ) (A )匀加速直线运动,加速度为正值 (B )匀加速直线运动,加速度为负值 (C )变加速直线运动,加速度为正值 (D )变加速直线运动,加速度为负值 2一作直线运动的物体,其速度x v 与时间t 的关系曲线如图示。设21t t →时间内合力作功 为A 1,32t t →时间内合力作功为A 2,43t t → (C ) (A )01?A ,02?A ,03?A (B )01?A ,02?A , 03?A (C )01=A ,02?A ,03?A (D )01=A ,02?A ,03?A 3 关于静摩擦力作功,指出下述正确者( C ) (A )物体相互作用时,在任何情况下,每个静摩擦力都不作功。 (B )受静摩擦力作用的物体必定静止。 (C )彼此以静摩擦力作用的两个物体处于相对静止状态,所以两个静摩擦力作功之和等于 零。 4 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动,经过时间T 转动一圈,那么在2T 的时间内,其平 均速度的大小和平均速率分别为(B ) (A ) , (B ) 0, (C )0, 0 (D )T R π2, 0 5、质点在恒力F ρ作用下由静止开始作直线运动。已知在时间1t ?内,速率由0增加到υ; 在2t ?内,由υ增加到υ2。设该力在1t ?内,冲量大小为1I ,所作的功为1A ;在2t ?内, 冲量大小为2I ,所作的功为2A ,则( D ) A .2121;I I A A <= B. 2121;I I A A >= C. 2121;I I A A => D. 2121;I I A A =< 6如图示两个质量分别为B A m m 和的物体A 和B 一起在水平面上沿x 轴正向作匀减速直 线运动,加速度大小为a ,A 与B 间的最大静摩擦系数为μ,则A 作用于B 的静摩擦力 F 的大小和方向分别为(D ) 轴正向相反与、轴正向相同 与、轴正向相同 与、轴正向相反 与、x a m D x a m x g m x g m B B B B ,,C ,B ,A μμT R π2T R π2T R π2t

大学物理试题

宝鸡文理学院试题 课程名称 大学物理 适 用 时 间 试卷类别 B 适用专业、年级、班 一.填空题(每空1分,共20分) 1. 质量m= 2.0kg 的物体,其运动方程为 () j t i t r 8422-+=(SI 制),则物 体的轨迹方程为__________,物体的速度矢量为 v =_________ _米/秒;t=2秒时物体的受力大小为________牛顿。 2. 保守力做功的大小与路径________,势能的大小与势能零点的选择 ______(填有关或无关)。势能在数值上等于初末过程中____________ 所做功的负值。 3. 转动惯量是刚体_____________的量度,它取决于刚体的____________ 及其____________的分布。 4. 惯性力是在___________中形式地应用牛顿第二定律而引入的力,其大小 等于质点的___________与其________ 的乘积。 5. 系统机械能守恒的条件是__ 。 6. 狭义相对论的两个基本假设是 和 。 7. 有两种气体,它们的密度不同,但它们的分子平均平动能相同,则两种 气体的温度 ,压强 (填相同或不相同)。 8. 在一热力学过程中理想气体的内能增加了E 2 – E 1=220J ,其中从外界吸热 Q=400J ,则它对外做功A=______J 。 9. 若理想气体的分子数密度是n,平均平动能为ε,则理想气体的压强P 公 式为 。 10. 热力学第二定律的克劳修斯表述是: 。 二。选择题(每题3分,共30分) 1、在一定时间间隔内,若质点系所受________,则在该时间间隔内质点系的动量守恒。 A. 外力矩始终为零 B. 外力作功始终为零 C. 外力矢量和始终为零 D. 内力矢量和始终为零 2、一质点运动方程 j t i t r )318(2-+=,则它的运动为 。 A 、匀速直线运动 B 、匀速率曲线运动 C 、匀加速直线运动 D 、匀加速曲线运动 3. 圆柱体定滑轮的质量为m ,半径为R ,绕其质心轴转动的角位移为 2ct bt a ++=θ,a 、b 、c 为常数,作用在定滑轮上的力矩为

大学物理考试题库-大学物理考试题

马文蔚( 112 学时) 1-9 章自测题 第 1 部分:选择题 习题 1 1-1 质点作曲线运动,在时刻t质点的位矢为r ,速度为 v ,t 至 t t 时间内的位移为r ,路程为s,位矢大小的变化量为r (或称r ),平均速度为v ,平均速率为v 。 (1)根据上述情况,则必有() (A )r s r (B )(C)(D )r s r ,当t0 时有 dr ds dr r r s ,当t0 时有 dr dr ds r s r ,当t0 时有 dr dr ds (2)根据上述情况,则必有() (A )(C)v v, v v( B)v v, v v v v, v v(D )v v, v v 1-2 一运动质点在某瞬间位于位矢r ( x, y) 的端点处,对其速度的大小有四种意见,即 (1)dr ;( 2) dr ;(3) ds ;(4)( dx )2( dy )2 dt dt dt dt dt 下列判断正确的是: (A )只有( 1)(2)正确(B )只有( 2)正确 (C)只有( 2)(3)正确(D )只有( 3)( 4)正确 1-3 质点作曲线运动,r 表示位置矢量,v 表示速度, a 表示加速度,s表示路程,a t表示切向加速度。对下列表达式,即 (1)dv dt a ;(2) dr dt v ;(3) ds dt v ;(4)dv dt a t。 下述判断正确的是() (A )只有( 1)、( 4)是对的(B )只有( 2)、(4)是对的 (C)只有( 2)是对的( D)只有( 3)是对的 1-4 一个质点在做圆周运动时,则有() (A )切向加速度一定改变,法向加速度也改变 (B )切向加速度可能不变,法向加速度一定改变 (C)切向加速度可能不变,法向加速度不变 (D )切向加速度一定改变,法向加速度不变 1-5 如图所示,湖中有一小船,有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边

清华大学《大学物理》习题库试题及答案__07_热学习题

清华大学《大学物理》习题库试题及答案热学习题 一、选择题 1.4251:一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为T ,气体分子的质量为m 。根据 理想气体的分子模型和统计假设,分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m kT x 32=v (B) m kT x 3312=v (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v [ ] 2.4252:一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为T ,气体分子的质量为m 。根据 理想气体分子模型和统计假设,分子速度在x 方向的分量的平均值 (A) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 0 [ ] 3.4014:温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系: (A) ε和w 都相等 (B) ε相等,而w 不相等 (C) w 相等,而ε不相等 (D) ε和w 都不相等 [ ] 4.4022:在标准状态下,若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ,则其内能之比E 1 / E 2为: (A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 3 [ ] 5.4023:水蒸气分解成同温度的氢气和氧气,内能增加了百分之几(不计振动自由度和 化学能)? (A) 66.7% (B) 50% (C) 25% (D) 0 [ ] 6.4058:两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位 体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内的气体质 量ρ,分别有如下关系: (A) n 不同,(E K /V )不同,ρ不同 (B) n 不同,(E K /V )不同,ρ相同 (C) n 相同,(E K /V )相同,ρ不同 (D) n 相同,(E K /V )相同,ρ相同 [ ] 7.4013:一瓶氦气和一瓶氮气密度相同,分子平均平动动能相同,而且它们都处于平 衡状态,则它们 (A) 温度相同、压强相同 (B) 温度、压强都不相同 (C) 温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强 (D) 温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强 [ ] 8.4012:关于温度的意义,有下列几种说法:(1) 气体的温度是分子平均平动动能的 量度;(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义;(3) 温度的高低 反映物质内部分子运动剧烈程度的不同;(4) 从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的 冷热程度。这些说法中正确的是 (A) (1)、(2)、(4);(B) (1)、(2)、(3);(C) (2)、(3)、(4);(D) (1)、(3) 、(4); [ ] 9.4039:设声波通过理想气体的速率正比于气体分子的热运动平均速率,则声波通过 具有相同温度的氧气和氢气的速率之比22 H O /v v 为 (A) 1 (B) 1/2 (C) 1/3 (D) 1/4 [ ] 10.4041:设图示的两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子的速率分布曲线;

大学物理期末考试题库

1某质点的运动学方程x=6+3t-5t 3 ,则该质点作 ( D ) (A )匀加速直线运动,加速度为正值 (B )匀加速直线运动,加速度为负值 (C )变加速直线运动,加速度为正值 (D )变加速直线运动,加速度为负值 2一作直线运动的物体,其速度x v 与时间t 的关系曲线如图示。设21t t →时间合力作功为 A 1,32t t →时间合力作功为A 2,43t t → 3 C ) (A )01?A ,02?A ,03?A (B )01?A ,02?A , 03?A (C )01=A ,02?A ,03?A (D )01=A ,02?A ,03?A 3 关于静摩擦力作功,指出下述正确者( C ) (A )物体相互作用时,在任何情况下,每个静摩擦力都不作功。 (B )受静摩擦力作用的物体必定静止。 (C )彼此以静摩擦力作用的两个物体处于相对静止状态,所以两个静摩擦力作功之和等于 零。 4 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动,经过时间T 转动一圈,那么在2T 的时间,其平均 速度的大小和平均速率分别为(B ) (A ) , (B ) 0, (C )0, 0 (D ) T R π2, 0 5、质点在恒力F 作用下由静止开始作直线运动。已知在时间1t ?,速率由0增加到υ;在2t ?, 由υ增加到υ2。设该力在1t ?,冲量大小为1I ,所作的功为1A ;在2t ?,冲量大小为2I , 所作的功为2A ,则( D ) A .2121;I I A A <= B. 2121;I I A A >= C. 2121;I I A A => D. 2121;I I A A =< 6如图示两个质量分别为B A m m 和的物体A 和B 一起在水平面上沿x 轴正向作匀减速直线 运动,加速度大小为a ,A 与B 间的最大静摩擦系数为μ,则A 作用于B 的静摩擦力F 的 大小和方向分别为(D ) 轴正向相反与、轴正向相同 与、轴正向相同 与、轴正向相反 与、x a m D x a m x g m x g m B B B B ,,C ,B ,A μμT R π2T R π2T R π2t

大学物理学习方法 大学物理怎么学

大学物理学习方法大学物理怎么学 物理学不但紧密联系着现代社会,同时也深刻影响着人的发展。下面品才网小编为您整理了大学物理的学习方法,希望对大家有所帮助,欢迎大家阅读和参考。 大学物理学习方法大学物理怎么学 大学物理学习方法 1. 力学部分:该部分以牛顿运动定律为主线,各部分之间联系密切,强调矢量的概念、微积分方法在力学中的运用。如由牛顿运动定律可推出动量定理、功能原理、角动量定理等,借助于对质点的研究方法可对刚体进行研究,质点、刚体的角动量,角动量定理及角动量守恒。这部分的难点主要有(1)变力作用下牛顿定律的积分问题,在求解这类问题时要注意正确分离变量、作合适的变量替换等。(2)质点、刚体的角动量和角动量守恒,在求解这类问题时要注意角动量的矢量性,注意角动量与动量、角动量守恒与动量守恒的区别。 2. 热学部分:该部分主要是从微观和宏观的角度阐述热力学系统的热运动规律,微观理论解释热运动的本质,宏观理论描述系统状态变化的规律,两部分彼此联系、互相补充。这部分的难点主要有(1)速率分布函数的理解,应注意从分子运动的特点和速率分布函数的定义来分析理解。(2)热力学第二定律的统计意义及熵的概念的理解,应从系统的宏观状态与微观状态数之间的关系出发,结合热力学过程自动进行的方向性来理解。 1

3. 电磁学部分:该部分主要是从场的观点阐述静电场、稳恒磁场的基本概念、基本规律,电磁现象的内在联系、物理本质。这部分的主要难点有(1)任意带电体场强的求解,在求解这类问题时应注意带电体电荷元的划分、场强的矢量性、坐标系的合理选取等问题。(2)有导体存在时静电场的分布及导体上的电荷分布,在求解这类问题时应注意合理应用静电平衡时导体内场强、电势分布的特点及场强、电势的叠加原理。(3)由毕奥-萨伐尔定律求某种载流体产生的磁场,求解这类问题时应注意定律的矢量性,与静电场强计算的相同点、不同点。(4)感生电场、位移电流的理解,要注意他们的产生条件、相互关系、存在空间等问题。 4. 波动光学部分:该部分主要是从光的波动性出发阐述光的干涉、衍射、偏振等现象的基本规律。这部分的主要难点是光栅的衍射规律,应从分析光的多缝干涉和单缝衍射规律入手理解光栅的衍射、缺级、分辨本领等。 5. 近代物理学部分:该部分主要介绍描述物体高速运动规律的狭义相对论和描述微观物体运动规律的量子物理基础。相对论部分的难点是相对论运动学,对这部分的理解应从相对论的时空观出发,正确理解惯性系的等价性,时间、空间的测量以及运动的相对性。量子物理部分的难点是(1)实物粒子的波粒二象性及德布罗意物质波的统计解释,可结合光的波粒二象性、光与实物粒子的区别、统计概率的概念以及当今量子力学界对量子力学的理论基础的争论来理解这部分内容。(2)对薛定谔方程的理解,可将量子力学研究问题的方法与经

大学物理考试试题

一、选择题 (每小题2分,共20分) 1. 关于瞬时速率的表达式,正确的是 ( B ) (A) dt dr =υ; (B) dt r d = υ; (C) r d =υ; (D) dr dt υ= r 2. 在一孤立系统内,若系统经过一不可逆过程,其熵变为S ?,则下列正确的是 ( A ) (A) 0S ?>; (B) 0S ?< ; (C) 0S ?= ; (D) 0S ?≥ 3. 均匀磁场的磁感应强度B 垂直于半径为r 的圆面,今以该圆面为边界,作以半球面S ,则通过S 面的磁通量的大小为 ( B ) (A )2πr 2B; (B) πr 2B; (C )0; (D )无法确定 4. 关于位移电流,有下面四种说法,正确的是 ( A ) (A )位移电流是由变化的电场产生的; (B )位移电流是由变化的磁场产生的; (C )位移电流的热效应服从焦耳—楞次定律; (D )位移电流的磁效应不服从安培环路定律。 5. 当光从折射率为1n 的介质入射到折射率为2n 的介质时,对应的布儒斯特角b i 为 ( A ) 2 1 1 2 (A)( );(B)( );(C) ;(D)02 n n arctg arctg n n π 6. 关于电容器的电容,下列说法正确..的是 ( C ) (A) 电容器的电容与板上所带电量成正比 ; (B) 电容器的电容与板间电压成反比; (C)平行板电容器的电容与两板正对面积成正比 ;(D) 平行板电容器的电容与两板间距离成正比 7. 一个人站在有光滑转轴的转动平台上,双臂水平地举二哑铃。在该人把二哑铃水平收缩到胸前的过程中,人、哑铃与转动平台组成的系统 ( C ) (A )机械能守恒,角动量不守恒; (B )机械能守恒,角动量守恒; (C )机械能不守恒,角动量守恒; (D )机械能不守恒,角动量也不守恒; 8. 某气体的速率分布曲线如图所示,则气体分子的最可几速率v p 为 ( A ) (A) 1000 m ·s -1 ; (B )1225 m ·s -1 ; (C) 1130 m ·s -1 ; (D) 1730 m ·s -1 得分

清华大学《大学物理》习题库试题及答案--04-机械振动习题

一、选择题: 1.3001:把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开,使摆线与竖直方向成一微小角度 θ ,然后由静止放手任其振动,从放手时开始计时。若用余弦函数表示其运动方程,则该单 摆振动的初相为 (A) π (B) π/2 (C) 0 (D) θ 2.3002:两个质点各自作简谐振动,它们的振幅相同、周期相同。第一个质点的振动方程为x 1 = A cos(ωt + α)。当第一个质点从相对于其平衡位置的正位移处回到平衡位置时,第二个质点正在最大正位移处。则第二个质点的振动方程为: (A) )π21cos(2++=αωt A x (B) ) π21 cos(2-+=αωt A x (C) ) π23 cos(2-+=αωt A x (D) )cos(2π++=αωt A x 3.3007:一质量为m 的物体挂在劲度系数为k 的轻弹簧下面,振动角频率为ω。若把此弹簧分割成二等份,将物体m 挂在分割后的一根弹簧上,则振动角频率是 (A) 2 ω (B) ω2 (C) 2/ω (D) ω /2 (B) 4.3396:一质点作简谐振动。其运动速度与时间的曲线如图所示。若质点的振动规律用余弦函数描述,则其初相应为 (A) π/6 (B) 5π/6 (C) -5π/6 (D) -π/6 (E) -2π/3 5.3552:一个弹簧振子和一个单摆(只考虑小幅度摆动),在地面上的固有振动周期分别为T 1和T 2。将它们拿到月球上去,相应的周期分别为1T '和2T '。则有 (A) 11T T >'且22T T >' (B) 11T T <'且22T T <' (C) 11T T ='且22T T =' (D) 11T T ='且22T T >' 6.5178:一质点沿x 轴作简谐振动,振动方程为 ) 31 2cos(1042π+π?=-t x (SI)。从t = 0时刻起,到质点位置在x = -2 cm 处,且向x 轴正方向运动的最短时间间隔为 (A) s 81 (B) s 61 (C) s 41 (D) s 31 (E) s 21 7.5179:一弹簧振子,重物的质量为m ,弹簧的劲度系数为k ,该振子作振幅为A 的简谐振动。当重物通过平衡位置且向规定的正方向运动时,开始计时。则其振动方程为: (A) )21/(cos π+=t m k A x (B) ) 21/cos(π-=t m k A x (C) ) π21/(cos +=t k m A x (D) )21/cos(π-=t k m A x (E) t m /k A x cos = 8.5312:一质点在x 轴上作简谐振动,振辐A = 4 cm ,周期T = 2 s ,其平衡位置取 v 2 1

大学物理近代物理题库及答案

一、选择题:(每题3分) 1、 有下列几种说法: (1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的. (2) 在真空中,光的速度与光的频率、光源的运动状态无关. (3) 在任何惯性系中,光在真空中沿任何方向的传播速率都相同. 若问其中哪些说法是正确的, 答案是 (A) 只有(1)、(2)是正确的. (B) 只有(1)、(3)是正确的. (C) 只有(2)、(3)是正确的. (D) 三种说法都是正确的. [ ] 2、宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行,某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号,经过t (飞船上的钟)时间后,被尾部的接收器收 到,则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速) (A) c ·t (B) v ·t (C) 2)/(1c t c v -??(D) 2)/(1c t c v -??? [ ] 3、一火箭的固有长度为L ,相对于地面作匀速直线运动的速度为v 1,火箭上 有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为v 2的子弹.在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是:(c 表示真空中光速) (A) 2 1v v +L . (B) 2v L . (C) 12v v -L . (D) 21 1)/(1c L v v - . [ ] 4、(1)对某观察者来说,发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件, 对于相对该惯性系作匀速直线运动的其它惯性系中的观察者来说,它们是否同时

发生? (2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件,它们在其它惯性系中是否同时发生? 关于上述两个问题的正确答案是: (A) (1)同时,(2)不同时. (B) (1)不同时,(2)同时. (C) (1)同时,(2)同时. (D) (1)不同时,(2)不同时.[] 5、有一直尺固定在K′系中,它与Ox′轴的夹角′=45°,如果K′系以匀速度沿Ox方向相对于K系运动,K系中观察者测得该尺与Ox轴的夹角 (A) 大于45°.(B) 小于45°. (C) 等于45°. (D) 当K′系沿Ox正方向运动时大于45°,而当K′系沿Ox负方向运动时小于45°.[] 6、边长为a的正方形薄板静止于惯性系K的Oxy平面内,且两边分别与x,y 轴平行.今有惯性系K'以0.8c(c为真空中光速)的速度相对于K系沿x轴作匀速直线运动,则从K'系测得薄板的面积为 (A) 0.6a2.(B) 0.8 a2. (C) a2.(D) a2/0.6 .[] 7、一匀质矩形薄板,在它静止时测得其长为a,宽为b,质量为m0.由此可

清华大学《大学物理》习题库试题及答案__02_刚体习题

一、选择题 1.0148:几个力同时作用在一个具有光滑固定转轴的刚体上,如果这几个力的矢量和 为零,则此刚体 (A) 必然不会转动 (B) 转速必然不变 (C) 转速必然改变 (D) 转速可能不变,也可能改变 [ ] 2.0153:一圆盘绕过盘心且与盘面垂直的光滑固定轴O 以角速度ω按图示方向转动。 若如图所示的情况那样,将两个大小相等方向相反但不在同一条直线的力F 沿盘面同时作用到圆盘上,则圆盘的角速度ω (A) 必然增大 (B) 必然减少 (C) 不会改变 (D) 如何变化,不能确定 [ ] 3.0165:均匀细棒OA 可绕通过其一端O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所 示。今使棒从水平位置由静止开始自由下落,在棒摆动到竖直位置的过程中,下述说法哪一 种是正确的? (A) 角速度从小到大,角加速度从大到小 (B) 角速度从小到大,角加速度从小到大 (C) 角速度从大到小,角加速度从大到小 (D) 角速度从大到小,角加速度从小到大 [ ] 4.0289:关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是 (A )只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关 (B )取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关 (C )取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置 (D )只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关 [ ] 5.0292:一轻绳绕在有水平轴的定滑轮上,滑轮的转动惯量为J ,绳下端挂一物体。 物体所受重力为P ,滑轮的角加速度为α。若将物体去掉而以与P 相等的力直接向下拉绳 子,滑轮的角加速度α将 (A) 不变 (B) 变小 (C) 变大 (D) 如何变化无法判断 [ ] 6.0126:花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为J 0, 角速度为0ω。然后她将两臂收回,使转动惯量减少为31 J 0。这时她转动的角速度变为: (A) 031ω (B) () 03/1ω (C) 03ω (D) 03ω [ ] 7.0132:光滑的水平桌面上,有一长为2L 、质量为m 的匀质细杆,可绕过其中点且垂 直于杆的竖直光滑固定轴O 自由转动,其转动惯量为31 mL 2,起初杆静止。桌面上有两个质 量均为m v 相向运动,如图所示。当两小球同时与杆的两个端点发生完全非 弹性碰撞后,就与杆粘在一起转动,则这一系统碰撞后的转动角速 度应为: (A) L 32v (B) L 54v (C) L 76v (D) L 98v (E) L 712v [ ] 8.0133:如图所示,一静止的均匀细棒,长为L 、质量为M ,可绕通过棒的端点且垂 O v 俯视图

大学物理近代物理练习题

10量子力学 一、选择题 1.4185:已知一单色光照射在钠表面上,测得光电子的最大动能是1.2 eV ,而钠的红限波长是5400 ?,那么入射光的波长是 (A) 5350 ? (B) 5000 ? (C) 4350 ? (D) 3550 ? [ ] 2.4244:在均匀磁场B 内放置一极薄的金属片,其红限波长为λ0。今用单色光照射,发现有电子放出,有些放出的电子(质量为m ,电荷的绝对值为e )在垂直于磁场的平面内作半径为R 的圆周运动,那末此照射光光子的能量是: (A) (B) (C) (D) [ ] 3.4383:用频率为ν 的单色光照射某种金属时,逸出光电子的最大动能为E K ;若改用频率为2ν 的单色光照射此种金属时,则逸出光电子的最大动能为: (A) 2 E K (B) 2h ν - E K (C) h ν - E K (D) h ν + E K [ ] 4.4737: 在康普顿效应实验中,若散射光波长是入射光波长的1.2倍,则散射光光子能量ε与反冲电子动能E K 之比ε / E K 为 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 [ ] 5.4190:要使处于基态的氢原子受激发后能发射赖曼系(由激发态跃迁到基态发射的各谱线组成的谱线系)的最长波长的谱线,至少应向基态氢原子提供的能量是 (A) 1.5 eV (B) 3.4 eV (C) 10.2 eV (D) 13.6 eV [ ] 6.4197:由氢原子理论知,当大量氢原子处于n =3的激发态时,原子跃迁将发出: (A) 一种波长的光 (B) 两种波长的光 (C) 三种波长的光 (D) 连续光谱 [ ] 7.4748:已知氢原子从基态激发到某一定态所需能量为10.19 eV ,当氢原子从能量为-0.85 eV 的状态跃迁到上述定态时,所发射的光子的能量为 (A) 2.56 eV (B) 3.41 eV (C) 4.25 eV (D) 9.95 eV [ ] 8.4750:在气体放电管中,用能量为12.1 eV 的电子去轰击处于基态的氢原子,此时氢原子所能发射的光子的能量只能是 (A) 12.1 eV (B) 10.2 eV (C) 12.1 eV ,10.2 eV 和 1.9 eV (D) 12.1 eV ,10.2 eV 和 3.4 eV [ ] 9.4241: 若α粒子(电荷为2e )在磁感应强度为B 均匀磁场中沿半径为R 的圆形轨道运动,则α粒子的德布罗意波长是 (A) (B) (C) (D) [ ] 10.4770:如果两种不同质量的粒子,其德布罗意波长相同,则这两种粒子的 (A) 动量相同 (B) 能量相同 (C) 速度相同 (D) 动能相同 [ ] 11.4428:已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动,其波函数为: ( - a ≤x ≤a ),那么粒子在x = 5a /6处出现的概率密度为 (A) 1/(2a ) (B) 1/a (C) (D) [ ] 12.4778:设粒子运动的波函数图线分别如图(A)、(B)、(C)、(D)所示,那么其中确定粒子 动量的精确度最高的波函数是哪个图? [ ] 0λhc 0λhc m eRB 2)(2 +0λhc m eRB +0λhc eRB 2+)2/(eRB h )/(eRB h )2/(1eRBh ) /(1eRBh a x a x 23cos 1)(π?= ψa 2/1a /1x (A) x (C) x (B) x (D)

大学物理考试试题与解答

西华大学课程考核半期试题卷 试卷编号 ( 2011__ 至 2012____ 学年 第__1__学期 ) 课程名称: 大学物理A(2) 考试时间: 80 分钟 课程代码: 7200019 试卷总分: 100 分 考试形式: 闭卷 学生自带普通计算器: 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 总分 得分 评卷 教师 一.(10分)一电子绕一带均匀电荷的长直导线以2×104 m ·s -1 的匀速率作圆周运动.求带电直线上的线电荷密度.(电子质量0m =9.1×10-31 kg ,电子电量e =1.60×10-19 C) 解: 设均匀带电直线电荷密度为λ,在电子轨道处场强 r E 0π2ελ= 电子受力大小 r e eE F e 0π2ελ = = ∴ r v m r e 2 0π2=ελ 得 132 0105.12π2-?== e mv ελ1m C -? 二.(20分)如图所示,有一带电量为Q=8.85×10-4C, 半径为R=1.00m 的均匀带电细圆环水平放置。在 圆环中心轴线的上方离圆心R 处,有一质量为m=0.50kg 、带电量为q=3.14×10-7C 的小球。当小球从静止下落到圆心位置时,它的速率为多少m/s ?[重力加速度g=10m/s 2,ε0=8.85×10-12C 2/(N.m 2)] 序号: 年级专业: 教学班号: 学号: 姓名: 装 订 线

图11 解:设圆环处为重力势能零点,无穷远处为电势能零点。 初始状态系统的重力势能为mgR ,电势能为 R qQ 240πε 末状态系统的动能为22 1 mv ,电势能为R qQ 04πε 整个系统能量守恒,故 R qQ mv R qQ mgR 02042124πεπε+= + 解得: 4.13/v m s = = = 三.(20分)一根很长的同轴电缆,由一导体圆柱(半径为a )和一同轴的导体圆管(内、外半径分别为b ,c )构成,如图所示.使用时,电流I 从一导体流去,从另一导体流回.设电流都是均匀地分布在导体的横截面上,求:(1)导体圆柱内(r <a ),(2)两导体之间(a <r <b ),(3)导体圆筒内(b <r <c )以及(4)电缆外(r >c )各点处磁感应强度的大小. 解: ? ∑μ=?L I l B 0d (1)a r < 2202R Ir r B μπ= 2 02R Ir B πμ= (2) b r a << I r B 02μπ= r I B πμ20=

大学物理考试题库完整

普通物理Ⅲ 试卷( A 卷) 一、单项选择题 1、运动质点在某瞬时位于位矢r 的端点处,对其速度的大小有四种意见,即 (1)t r d d ; (2)dt r d ; (3)t s d d ; (4)22d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x . 下述判断正确的是( ) (A) 只有(1)(2)正确 (B) 只有(2)正确 (C) 只有(2)(3)正确 (D) 只有(3)(4)正确 2、一个质点在做圆周运动时,则有( ) (A) 切向加速度一定改变,法向加速度也改变 (B) 切向加速度可能不变,法向加速度一定改变 (C) 切向加速度可能不变,法向加速度不变 (D) 切向加速度一定改变,法向加速度不变 3、如图所示,质量为m 的物体用平行于斜面的细线联结置于光滑的斜面上,若斜面向左方作加速运动,当物体刚脱离斜面时,它的加速度的大小为( ) (A) g sin θ (B) g cos θ (C) g tan θ (D) g cot θ 4、对质点组有以下几种说法: (1) 质点组总动量的改变与内力无关; (2) 质点组总动能的改变与内力无关; (3) 质点组机械能的改变与保守内力无关. 下列对上述说法判断正确的是( ) (A) 只有(1)是正确的 (B) (1) (2)是正确的 (C) (1) (3)是正确的 (D) (2) (3)是正确的 5、静电场中高斯面上各点的电场强度是由:( ) (A) 高斯面内的电荷决定的 (B) 高斯面外的电荷决定的 (C) 空间所有电荷决定的 (D) 高斯面内的电荷的代数和决定的 6、一带电粒子垂直射入均匀磁场中,如果粒子的质量增加为原来的2倍,入射速度也增加为原来的2倍,而磁场的磁感应强度增大为原来的4倍,则通过粒子运动轨道所围面积的磁通量增大为原来的:( ) (A) 2倍 (B) 4倍 (C) 0.5倍 (D) 1倍 7、一个电流元Idl 位于直角坐标系原点 ,电流沿z 轴方向,点P (x ,y ,z )的磁感强度沿 x 轴的分量 是: ( )

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