湖南科技學院《電磁場與電磁波》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《電磁場與電磁波》2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、在研究靜電平衡的導體時，導體內(nèi)部的電場強度為零。如果在導體內(nèi)部放入一個電荷，導體內(nèi)部的電場強度會如何變化？（）A.仍為零B.不為零C.無法確定D.以上都不對2、在磁場的研究中，一個通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強度為B，以下關于磁力矩大小的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關B.當圓環(huán)平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關3、關于相對論性質(zhì)量，當一個物體的速度接近光速時，其質(zhì)量會怎樣變化？（）A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小4、在波動光學中，單縫衍射現(xiàn)象具有獨特的特征。以下關于單縫衍射中暗紋位置的確定，不正確的是？（）A.暗紋位置由衍射角與縫寬的關系決定B.中央明紋兩側(cè)的第一條暗紋對應的衍射角滿足一定條件C.暗紋的位置與入射光的波長無關D.縫寬越小，衍射條紋越寬，暗紋位置也會發(fā)生變化5、在熱力學第三定律中，絕對零度不能達到。如果一個系統(tǒng)的溫度接近絕對零度，那么其熵會趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負值D.無窮大6、在相對論中，質(zhì)速關系表明物體的質(zhì)量會隨著速度的增加而增加。以下關于質(zhì)速關系的理解，不準確的是？（）A.當物體的速度接近光速時，其質(zhì)量會趨于無窮大B.質(zhì)速關系是狹義相對論的重要推論之一C.質(zhì)速關系說明在低速情況下，經(jīng)典力學的質(zhì)量概念仍然適用D.物體的質(zhì)量增加是由于其動能的增加導致的7、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關于泡利不相容原理的應用，不準確的是？（）A.解釋了原子的殼層結構B.確定了每個原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預測元素的化學性質(zhì)D.對原子核的結構沒有影響8、在熱力學的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量9、在量子物理中，對于微觀粒子的波粒二象性，以下關于粒子的波動性和粒子性的關系，哪一項描述是不準確的？（）A.在某些情況下表現(xiàn)出波動性，在某些情況下表現(xiàn)出粒子性B.波動性和粒子性不能同時表現(xiàn)出來C.波動性和粒子性是微觀粒子的固有屬性D.對微觀粒子的描述需要同時考慮波動性和粒子性10、關于熱力學過程中的絕熱過程和等溫過程，以下對于絕熱壓縮和等溫壓縮過程中壓強變化、內(nèi)能變化和做功情況的分析，不正確的是（）A.絕熱壓縮過程壓強增加較快B.等溫壓縮過程內(nèi)能不變C.絕熱壓縮過程外界對系統(tǒng)做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.絕熱壓縮和等溫壓縮過程外界做功相同11、在電學中，一個電容器充電后與電源斷開，然后將兩極板間的距離增大，那么電容器的電容、電壓和電場強度會如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場強度不變B.電容增大，電壓減小，電場強度減小C.電容不變，電壓不變，電場強度不變D.電容減小，電壓不變，電場強度減小12、對于熱學中的熱平衡定律，以下關于兩個溫度不同的物體相互接觸達到熱平衡時的溫度變化、熱量傳遞和熵的變化的解釋，不正確的是（）A.最終達到熱平衡時，兩個物體溫度相同B.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱平衡過程中總熵增加D.熱平衡定律只適用于固體之間的熱傳遞13、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著重要的應用。假設一定量的理想氣體在初始狀態(tài)時，壓強為P1，體積為V1，溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程后，壓強變?yōu)镻2，體積變?yōu)閂2，溫度變?yōu)門2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2與T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.1614、在波動光學中，關于薄膜干涉現(xiàn)象，例如肥皂泡表面的彩色條紋，以下對于產(chǎn)生干涉的條件、條紋特點和應用的描述，錯誤的是（）A.薄膜的上下表面反射的光發(fā)生干涉B.條紋的間距與薄膜厚度和入射光波長有關C.干涉條紋是等間距的明暗相間條紋D.薄膜干涉可用于檢測光學元件表面的平整度15、在光學儀器的原理分析中，關于顯微鏡和望遠鏡的放大原理和分辨本領，以下哪種說法是正確的？（）A.顯微鏡通過物鏡形成放大的實像，目鏡再將其放大為虛像，其分辨本領取決于物鏡的數(shù)值孔徑；望遠鏡通過物鏡形成縮小的實像，目鏡將其放大為虛像，分辨本領取決于目鏡的焦距B.顯微鏡和望遠鏡的放大原理相同，都是通過物鏡和目鏡的組合將物體放大，分辨本領只與物鏡的質(zhì)量有關C.顯微鏡的放大倍數(shù)越高，分辨本領越強；望遠鏡的口徑越大，分辨本領越弱D.顯微鏡和望遠鏡的分辨本領與入射光的波長、光學系統(tǒng)的缺陷等因素無關16、在波動光學中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關于光的偏振的應用，不準確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強度B.可以通過偏振現(xiàn)象判斷光是自然光還是偏振光C.偏振光在通信領域有廣泛的應用D.光的偏振現(xiàn)象對所有光學儀器的性能都沒有影響17、在量子力學中，不確定關系限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量。對于一個微觀粒子，如果其位置的不確定量為Δx，那么其動量的不確定量Δp至少為多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)18、在研究平拋運動時，水平方向和豎直方向的運動需要分別分析。一個物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過時間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來的2倍C.水平位移增大到原來的4倍D.水平位移減小到原來的一半19、在電場的研究中，一個點電荷在空間中產(chǎn)生電場。若在該點電荷附近放置一個試探電荷，以下關于試探電荷所受電場力的特點，哪一項描述是不準確的？（）A.電場力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場力的方向與電場強度的方向相同C.電場力的大小與點電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場力對試探電荷做功與路徑無關20、在電磁學中，對于一個平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時保持極板上的電荷量不變。以下關于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項說法是不正確的？（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時，電容減小會導致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化21、在電磁學領域，對于一個變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生的電場，以下關于該感應電場的性質(zhì)和特點的說法，錯誤的是（）A.感應電場的電場線是閉合曲線B.感應電場的方向與磁場變化率的方向有關C.感應電場的強度與磁場變化的快慢成正比D.感應電場對處于其中的電荷不做功22、在牛頓力學的研究中，物體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，它的速度會發(fā)生變化。以下關于速度變化量的計算，哪個公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt23、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功的關系密切。一個帶正電的粒子在電場中移動，電場力做正功，其電勢能會如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少24、在相對論力學中，相對論動量和相對論能量的表達式與經(jīng)典力學有所不同。以下關于相對論動量和能量的關系，不準確的是？（）A.相對論能量和相對論動量滿足一定的關系式B.當速度遠小于光速時，相對論動量和能量近似等于經(jīng)典力學中的表達式C.相對論能量總是大于相對論動量D.相對論動量和能量的表達式只適用于高速運動的粒子25、在相對論中，長度收縮效應是指物體沿運動方向的長度會變短。一個長度為L0的物體，在相對觀察者以速度v運動時，觀察者測得的長度L會如何變化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.無法確定二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）結合熱力學過程（如等溫、等壓、絕熱過程），分析理想氣體狀態(tài)方程在這些過程中的應用，推導相關的熱力學公式。2、（本題5分）說明熱力學中的理想氣體的絕熱過程的特點及計算方法，分析絕熱過程在熱力學中的應用。3、（本題5分）對于一個在豎直方向上做拋體運動的物體，已知其初速度和重力加速度，如何分析物體上升和下落過程中的速度、位移和時間的變化？4、（本題5分）相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。請解釋質(zhì)能方程的含義，并討論其在現(xiàn)代物理學和實際應用中的重要性？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個無限大均勻帶電平面，電荷面密度為σ，計算其周圍的電場強度。2、（本題5分）在真空中有兩個平行的金屬板，板間距為d，分別帶有電荷量為+Q和-Q的電荷。計算兩板之間的電場強度和電勢差。3、（本題5分）一長為L、質(zhì)量為M的均勻細桿，可繞距一端為c的水平軸轉(zhuǎn)動，求細桿從水平位置下擺至與豎直方向成θ角時的角速度和角加速度。4、（本題5分）在一個LC振蕩電路中，電感L=50mH，電容C=20μF。初始時電容器充電至電壓為100V。求電路的振蕩周期和振蕩過程中電流的最大值。5、（本題5分）質(zhì)量為m的物體從高為h的粗糙斜面頂端由靜止開始下滑，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。四、論述題（本大