北京師范大學(xué)《物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)北京師范大學(xué)《物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在相對(duì)論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過(guò)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(huì)釋放出巨大的能量2、對(duì)于熱力學(xué)過(guò)程中的可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程，以下關(guān)于其區(qū)別和判斷標(biāo)準(zhǔn)，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程的區(qū)別在于過(guò)程是否能夠反向進(jìn)行，只要能夠反向進(jìn)行的過(guò)程就是可逆過(guò)程B.可逆過(guò)程是一種理想過(guò)程，在實(shí)際中不存在，不可逆過(guò)程則是普遍存在的，判斷標(biāo)準(zhǔn)是看過(guò)程是否引起了外界的變化C.可逆過(guò)程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過(guò)程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程的區(qū)別在于能量轉(zhuǎn)化的效率，效率高的是可逆過(guò)程，效率低的是不可逆過(guò)程3、在電磁學(xué)的磁場(chǎng)中，畢奧-薩伐爾定律用于計(jì)算電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。對(duì)于一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流I，距離導(dǎo)線為r處一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(guò)程中，等壓過(guò)程和等容過(guò)程具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于等壓過(guò)程和等容過(guò)程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過(guò)程中，系統(tǒng)不對(duì)外做功C.等壓過(guò)程中內(nèi)能的變化與等容過(guò)程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過(guò)程和等容過(guò)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(gè)電感為L(zhǎng)的線圈，通過(guò)的電流為I。若電流在極短時(shí)間內(nèi)從I變?yōu)?，線圈兩端產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的大小為多少？（）A.0B.LC.LID.無(wú)法確定6、關(guān)于靜電場(chǎng)中的電勢(shì)，在一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，等勢(shì)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(dòng)光學(xué)中，薄膜干涉是一種常見(jiàn)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(huì)如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無(wú)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(shí)間變化的基本方程。以下關(guān)于薛定諤方程的性質(zhì)，不準(zhǔn)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(duì)論效應(yīng)9、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于一個(gè)變化的磁場(chǎng)在其周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)，以下關(guān)于該感應(yīng)電場(chǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線B.感應(yīng)電場(chǎng)的方向與磁場(chǎng)變化率的方向有關(guān)C.感應(yīng)電場(chǎng)的強(qiáng)度與磁場(chǎng)變化的快慢成正比D.感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷不做功10、對(duì)于狹義相對(duì)論中的質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于其表達(dá)式和物理意義，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.質(zhì)能關(guān)系為E=mc^2，表明質(zhì)量和能量是相互獨(dú)立的物理量，沒(méi)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(duì)應(yīng)著一定的能量，在核反應(yīng)等過(guò)程中得到了廣泛的驗(yàn)證C.質(zhì)能關(guān)系只適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體，對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)的物體，質(zhì)量和能量的關(guān)系可以忽略不計(jì)D.質(zhì)能關(guān)系中的光速c是一個(gè)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(dāng)光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，有可能發(fā)生全反射。對(duì)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(duì)12、對(duì)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(guò)程中的應(yīng)用，哪一項(xiàng)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(gè)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(duì)它所做的功之和，在絕熱膨脹和等溫壓縮等過(guò)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(guò)程，對(duì)于實(shí)際氣體和液體則不適用D.熱力學(xué)第一定律無(wú)法解釋熱機(jī)效率不能達(dá)到100%的原因13、對(duì)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(yàn)方法以及偏振光的應(yīng)用，表述錯(cuò)誤的是（）A.自然光通過(guò)偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動(dòng)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(yàn)光是否為偏振光D.光的偏振現(xiàn)象在通信領(lǐng)域沒(méi)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(dòng)性的重要表現(xiàn)。對(duì)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以下關(guān)于干涉條紋特點(diǎn)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(zhǎng)成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無(wú)關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時(shí)，條紋間距增大15、關(guān)于波動(dòng)的能量傳播，在一列機(jī)械波傳播的過(guò)程中，以下哪個(gè)物理量隨波的傳播而向前傳遞？（）A.波源的振動(dòng)能量B.波源的振動(dòng)頻率C.波源的振動(dòng)速度D.波源的振動(dòng)加速度二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情況，請(qǐng)分別討論當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)方向平行、垂直和夾角為任意角度時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并解釋其原因？2、（本題5分）解釋相對(duì)論中的質(zhì)能等價(jià)關(guān)系，即質(zhì)量和能量是等價(jià)的，并可以相互轉(zhuǎn)化。并舉例說(shuō)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(duì)交流電路的影響？4、（本題5分）簡(jiǎn)述相對(duì)論的基本假設(shè)及主要結(jié)論，分析相對(duì)論在現(xiàn)代物理學(xué)中的地位。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)分析靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)的基本性質(zhì)、高斯定理和安培環(huán)路定理，研究它們?cè)谇蠼怆姶艌?chǎng)問(wèn)題中的應(yīng)用。2、（本題5分）電磁學(xué)中的邊值問(wèn)題在求解電磁場(chǎng)分布時(shí)經(jīng)常遇到，探討邊值問(wèn)題的類型（如第一類、第二類邊值問(wèn)題）、解法和在實(shí)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(xì)論述熱力學(xué)第一定律，解釋其能量守恒的內(nèi)涵，通過(guò)實(shí)例分析其在熱機(jī)、制冷機(jī)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(duì)論中，相對(duì)論速度變換公式對(duì)于理解高速運(yùn)動(dòng)物體的相對(duì)速度具有重要意義，分析其推導(dǎo)過(guò)程、與經(jīng)典速度變換的區(qū)別以及在粒子碰撞等過(guò)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(dá)式以及其在發(fā)電機(jī)、變壓器等電磁設(shè)備中的工作原理和實(shí)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(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的均勻細(xì)桿，可繞通過(guò)其中點(diǎn)的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，求細(xì)桿從水平位置下擺至豎直位置時(shí)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(dòng)摩擦因數(shù)為μ，斜面傾角為θ，求物體滑到底端時(shí)的速度大小和所用時(shí)間。3