華南理工大學《電磁場與電磁波》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《電磁場與電磁波》2021-2022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20個小題，每小題1分，共20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、在電磁感應(yīng)的現(xiàn)象研究中，關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的內(nèi)涵及應(yīng)用，以下哪種描述是恰當?shù)?？（）A.法拉第電磁感應(yīng)定律指出，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，楞次定律則確定了感應(yīng)電流的方向，總是阻礙磁通量的變化B.法拉第電磁感應(yīng)定律只適用于閉合回路中的磁通量變化，楞次定律對于復雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象無法給出準確的電流方向判斷C.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動勢的大小和方向只由法拉第電磁感應(yīng)定律決定，楞次定律沒有實際作用D.法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律都是經(jīng)驗定律，缺乏理論基礎(chǔ)和嚴格的數(shù)學推導2、在電磁學中，一個邊長為L的正方形導線框，在勻強磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，若磁場的磁感應(yīng)強度為B，線框轉(zhuǎn)動平面與磁場方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω3、對于熱力學第一定律，以下關(guān)于其表述以及在不同熱學過程中的應(yīng)用，哪一項是正確的？（）A.熱力學第一定律指出，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.熱力學第一定律表明，一個熱力學系統(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.熱力學第一定律只適用于理想氣體的熱學過程，對于實際氣體和液體則不適用D.熱力學第一定律無法解釋熱機效率不能達到100%的原因4、對于靜電屏蔽現(xiàn)象，在一個金屬殼內(nèi)部放置一個帶電體，以下哪種說法是正確的？（）A.殼外電場不受殼內(nèi)帶電體的影響B(tài).殼內(nèi)電場不受殼外電場的影響C.殼內(nèi)殼外電場均不受影響D.殼內(nèi)殼外電場相互影響5、在電磁學的磁場對電流的作用中，安培力的大小與電流強度、導線長度、磁感應(yīng)強度以及電流與磁場的夾角有關(guān)。當電流與磁場垂直時，一段長度為L的直導線通有電流I，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ6、在相對論力學中，對于物體的動能和質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于高速運動物體的動能表達式、質(zhì)能方程的意義和應(yīng)用的闡述，錯誤的是（）A.高速運動物體的動能不再是經(jīng)典力學中的表達式B.質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化C.質(zhì)能方程為核能的利用提供了理論基礎(chǔ)D.物體的速度越大，其動能與經(jīng)典力學計算結(jié)果差異越小7、在電磁學的知識體系中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質(zhì)。一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果磁通量在極短時間內(nèi)從Φ1變化到Φ2，以下哪個表達式能正確計算感應(yīng)電動勢的大?。浚ǎ〢.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t8、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，與等容升溫過程相比，哪個過程吸收的熱量更多？（）A.等壓過程B.等容過程C.吸收的熱量一樣多D.取決于氣體的種類9、在研究磁場對電流的作用時，安培力的大小可以用公式F=BIL計算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F10、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。一個絕熱封閉系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)生不可逆過程，系統(tǒng)的熵會怎樣變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少11、在熱力學第二定律的探討中，關(guān)于熵增加原理及其在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，以下哪種表述是正確的？（）A.熵增加原理指出，在任何自發(fā)的熱力學過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的，這意味著熱量總是從高溫物體自發(fā)地流向低溫物體B.熵增加原理表明，封閉系統(tǒng)的熵不可能減少，熵的變化只與系統(tǒng)的初末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)C.雖然熵增加原理適用于大多數(shù)熱力學過程，但在某些特殊情況下，系統(tǒng)的熵可能會減少D.熵增加原理只是一種理論假設(shè)，在實際的熱現(xiàn)象中無法得到驗證12、在磁場中，一根通有電流I、長度為L的直導線，垂直于磁場方向放置，若磁感應(yīng)強度為B，那么導線所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.無法確定13、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運動的慣性系中是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.取決于兩個慣性系的相對速度大小14、在波動光學的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理來減少反射光，增加透射光。對于一種折射率為1.38的薄膜材料，要使其在波長為550nm的光下起到增透效果，薄膜的最小厚度應(yīng)該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm15、在研究靜電場的高斯定理時，通過一個閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)包含的電荷量有什么關(guān)系？（）A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比16、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個原子中，不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個原子的同一軌道上，最多能容納幾個電子？（）A.1B.2C.3D.417、在電磁學領(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18、在波動光學中，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19、在量子力學的應(yīng)用中，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和能級的理論，以下哪種說法是準確的？（）A.原子的能級是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級是分立的，電子只能在特定的能級之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學中的原子結(jié)構(gòu)理論無法解釋原子光譜的精細結(jié)構(gòu)和復雜現(xiàn)象D.原子的能級結(jié)構(gòu)和電子躍遷與原子核的性質(zhì)無關(guān)，只取決于電子的運動狀態(tài)20、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。克勞修斯表述指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質(zhì)C.等待足夠長的時間D.以上都不對二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于一個在非慣性參考系中運動的物體，如何引入慣性力來分析物體的受力和運動情況？2、（本題5分）在研究電荷在電場中的運動時，電勢能是一個重要的概念。請解釋電勢能的定義和物理意義，說明電勢能與電場力做功的關(guān)系，并通過一個具體例子計算電荷在電場中的電勢能變化。3、（本題5分）在研究熱力學第二定律的微觀解釋時，說明熵增加原理與微觀狀態(tài)數(shù)的關(guān)系，并舉例說明在自發(fā)過程中熵的變化。4、（本題5分）在熱力學第一定律中，系統(tǒng)從外界吸收熱量、對外做功以及內(nèi)能的變化之間存在一定的關(guān)系，請闡述這個關(guān)系，并舉例說明其在實際中的應(yīng)用。5、（本題5分）闡述在波動光學中菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射的區(qū)別和聯(lián)系，并說明它們在光學實驗中的應(yīng)用條件。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（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。2、（本題5分）一理想氣體進行如圖所示的循環(huán)過程，其中1-2為等壓過程，2-3為絕熱過程，3-1為等溫過程。已知1點狀態(tài)參量為P1、V1、T1，2點狀態(tài)參量為P2、V2、T2，3點狀態(tài)參量為P3、V3、T3。求該循環(huán)的效率。3、（本題5分）在楊氏雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，縫屏距離為D，波長為λ的單色光垂直入射。計算相鄰明條紋或暗條紋的間距，并討論當波長、縫間距和縫屏距離變化時條紋間距的變化規(guī)律。4、（本題5分）一根長為2m，質(zhì)量為1kg的均勻細桿，可繞其一端在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。已知細桿的轉(zhuǎn)動慣量為I=1/3mL^2，初始時細桿水平靜止，現(xiàn)對其施加一個垂直于細桿的力F=5N，作用時間為2s。求力撤去時細桿的角速度。5、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷等容過程，壓強從p1變?yōu)閜2，溫度從T1變?yōu)門2。已知該氣體的摩爾質(zhì)量為M，求氣體吸收的熱量和內(nèi)能的變化。四、論述題（本大