北京師范大學(xué)《物理實驗設(shè)計》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京師范大學(xué)《物理實驗設(shè)計》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在相對論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準確的是？（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質(zhì)能方程給出C.質(zhì)能方程表明質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量D.在核反應(yīng)中，質(zhì)量的虧損會釋放出巨大的能量2、對于熱力學(xué)過程中的可逆過程和不可逆過程，以下關(guān)于其區(qū)別和判斷標準，哪一項是準確的？（）A.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否能夠反向進行，只要能夠反向進行的過程就是可逆過程B.可逆過程是一種理想過程，在實際中不存在，不可逆過程則是普遍存在的，判斷標準是看過程是否引起了外界的變化C.可逆過程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于能量轉(zhuǎn)化的效率，效率高的是可逆過程，效率低的是不可逆過程3、在電磁學(xué)的磁場中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。對于一段長度為L的直導(dǎo)線，通有電流I，距離導(dǎo)線為r處一點的磁感應(yīng)強度大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與I和r有關(guān)B.只與I、r和L有關(guān)C.與I、r、L以及導(dǎo)線的形狀有關(guān)D.與I、r、L、導(dǎo)線的形狀以及周圍介質(zhì)有關(guān)4、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。以下關(guān)于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對外做功C.等壓過程中內(nèi)能的變化與等容過程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同5、在電磁學(xué)中，自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。一個電感為L的線圈，通過的電流為I。若電流在極短時間內(nèi)從I變?yōu)?，線圈兩端產(chǎn)生的自感電動勢的大小為多少？（）A.0B.LC.LID.無法確定6、關(guān)于靜電場中的電勢，在一個點電荷形成的電場中，等勢面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面7、在波動光學(xué)中，薄膜干涉是一種常見的現(xiàn)象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定8、在量子力學(xué)的發(fā)展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)隨時間變化的基本方程。以下關(guān)于薛定諤方程的性質(zhì)，不準確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數(shù)C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應(yīng)9、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對于一個變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生的電場，以下關(guān)于該感應(yīng)電場的性質(zhì)和特點的說法，錯誤的是（）A.感應(yīng)電場的電場線是閉合曲線B.感應(yīng)電場的方向與磁場變化率的方向有關(guān)C.感應(yīng)電場的強度與磁場變化的快慢成正比D.感應(yīng)電場對處于其中的電荷不做功10、對于狹義相對論中的質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于其表達式和物理意義，哪一項是恰當?shù)?？（）A.質(zhì)能關(guān)系為E=mc^2，表明質(zhì)量和能量是相互獨立的物理量，沒有直接的聯(lián)系B.質(zhì)能關(guān)系指出能量和質(zhì)量可以相互轉(zhuǎn)化，一定的質(zhì)量對應(yīng)著一定的能量，在核反應(yīng)等過程中得到了廣泛的驗證C.質(zhì)能關(guān)系只適用于高速運動的物體，對于低速運動的物體，質(zhì)量和能量的關(guān)系可以忽略不計D.質(zhì)能關(guān)系中的光速c是一個可以變化的量，取決于參考系的選擇11、在光學(xué)的折射現(xiàn)象中，當光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，有可能發(fā)生全反射。對于一定的入射角，哪種情況下更容易發(fā)生全反射？（）A.光密介質(zhì)的折射率較大B.光疏介質(zhì)的折射率較大C.入射角較小D.以上都不對12、對于熱力學(xué)第一定律，以下關(guān)于其表述以及在不同熱學(xué)過程中的應(yīng)用，哪一項是正確的？（）A.熱力學(xué)第一定律指出，熱量可以從低溫物體自發(fā)地傳遞到高溫物體，而不引起其他變化B.熱力學(xué)第一定律表明，一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功之和，在絕熱膨脹和等溫壓縮等過程中有著重要應(yīng)用C.熱力學(xué)第一定律只適用于理想氣體的熱學(xué)過程，對于實際氣體和液體則不適用D.熱力學(xué)第一定律無法解釋熱機效率不能達到100%的原因13、對于光的偏振現(xiàn)象，以下關(guān)于自然光、偏振光的產(chǎn)生和檢驗方法以及偏振光的應(yīng)用，表述錯誤的是（）A.自然光通過偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動方向在垂直于傳播方向的平面內(nèi)是固定的C.可以用偏振片檢驗光是否為偏振光D.光的偏振現(xiàn)象在通信領(lǐng)域沒有應(yīng)用14、在光學(xué)領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動性的重要表現(xiàn)。對于楊氏雙縫干涉實驗，以下關(guān)于干涉條紋特點的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關(guān)D.當雙縫間距減小時，條紋間距增大15、關(guān)于波動的能量傳播，在一列機械波傳播的過程中，以下哪個物理量隨波的傳播而向前傳遞？（）A.波源的振動能量B.波源的振動頻率C.波源的振動速度D.波源的振動加速度二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）對于一個帶電粒子在均勻磁場中運動的情況，請分別討論當粒子速度與磁場方向平行、垂直和夾角為任意角度時的運動軌跡，并解釋其原因？2、（本題5分）解釋相對論中的質(zhì)能等價關(guān)系，即質(zhì)量和能量是等價的，并可以相互轉(zhuǎn)化。并舉例說明其在核能利用和高能物理中的應(yīng)用。3、（本題5分）在電磁學(xué)中，討論電容元件對交流電路的影響？4、（本題5分）簡述相對論的基本假設(shè)及主要結(jié)論，分析相對論在現(xiàn)代物理學(xué)中的地位。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細分析靜電場和靜磁場的基本性質(zhì)、高斯定理和安培環(huán)路定理，研究它們在求解電磁場問題中的應(yīng)用。2、（本題5分）電磁學(xué)中的邊值問題在求解電磁場分布時經(jīng)常遇到，探討邊值問題的類型（如第一類、第二類邊值問題）、解法和在實際電磁系統(tǒng)（如波導(dǎo)、電容器）中的應(yīng)用。3、（本題5分）詳細論述熱力學(xué)第一定律，解釋其能量守恒的內(nèi)涵，通過實例分析其在熱機、制冷機等熱工設(shè)備中的應(yīng)用以及能量轉(zhuǎn)化和守恒的情況。4、（本題5分）在相對論中，相對論速度變換公式對于理解高速運動物體的相對速度具有重要意義，分析其推導(dǎo)過程、與經(jīng)典速度變換的區(qū)別以及在粒子碰撞等過程中的應(yīng)用。5、（本題5分）論述電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達式以及其在發(fā)電機、變壓器等電磁設(shè)備中的工作原理和實際應(yīng)用，分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象在現(xiàn)代生活中的重要性。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一長為L、質(zhì)量為M的均勻細桿，可繞通過其中點的水平軸轉(zhuǎn)動，求細桿從水平位置下擺至豎直位置時的角速度和角加速度。2、（本題10分）質(zhì)量為m的物體從高為h的斜面頂端以初速度v?沿斜面下滑，斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為μ，斜面傾角為θ，求物體滑到底端時的速度大小和所用時間。3