華南理工大學《高分子物理實驗》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《高分子物理實驗》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、在熱力學的卡諾循環(huán)中，由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。如果卡諾熱機的高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，其效率η可以表示為？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T12、在波動學中，駐波是由兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但相位相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦上產(chǎn)生的駐波，其波長與弦長之間存在怎樣的關(guān)系？（）A.波長等于弦長的整數(shù)倍B.波長等于弦長的半整數(shù)倍C.波長與弦長無關(guān)D.波長是弦長的兩倍3、在相對論中，考慮兩個相對運動的慣性系S和S'，在S系中同時發(fā)生的兩個事件，在S'系中觀測可能不同時發(fā)生。以下關(guān)于這種時間相對性的解釋，哪一項是不正確的？（）A.時間的相對性是由光速不變原理導致的B.可以通過洛倫茲變換來計算時間的差異C.這種時間差異只在高速運動時才明顯D.時間的相對性與觀察者的位置無關(guān)4、對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，以下關(guān)于導體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件和大小的分析，不正確的是（）A.只要導體在磁場中運動就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B.感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比C.導體切割磁感線的速度越大，感應(yīng)電動勢越大D.當導體平行于磁感線運動時，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢5、對于電場中的電勢能和電勢差，以下關(guān)于電荷在電場中電勢能的變化、電勢差的定義和計算，以及它們與電場強度的關(guān)系的表述，不準確的是（）A.正電荷在電勢高處電勢能大，負電荷在電勢低處電勢能大B.電勢差等于電場中兩點電勢之差C.電場強度越大，電勢差越大D.電荷在電場中移動時，電勢能的變化等于電場力做的功6、在波動學中，一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波速為v，波長為λ，周期為T。某一時刻的波形圖如圖所示。以下關(guān)于經(jīng)過時間t后波形的移動距離，哪一項計算是不準確的？（）A.移動距離為vtB.當t=nT（n為整數(shù)）時，波形不變C.移動距離與波長和周期無關(guān)D.可以通過波速和時間的乘積計算移動距離7、在剛體力學的研究中，關(guān)于剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律和轉(zhuǎn)動慣量的影響因素，以下哪種描述是準確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律與牛頓第二定律類似，轉(zhuǎn)動慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠，轉(zhuǎn)動慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動的情況，對于變速轉(zhuǎn)動則不適用，轉(zhuǎn)動慣量對剛體的轉(zhuǎn)動沒有實質(zhì)作用8、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9、關(guān)于氣體分子運動論，對于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關(guān)于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無限大10、對于量子力學的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為11、在相對論的理論框架下，時間和空間的概念發(fā)生了深刻的變化。一個高速運動的物體，其長度會在運動方向上發(fā)生收縮。如果一個靜止時長為L0的物體，以速度v運動時，其長度L會如何變化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v2/c2)C.L=L0√(1+v2/c2)D.L=L0/√(1-v2/c2)12、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)模浚ǎ〢.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13、關(guān)于熱力學第一定律，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，以下關(guān)于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關(guān)14、對于靜電場的性質(zhì)，以下關(guān)于電場強度和電勢的概念以及它們之間的關(guān)系，哪一個是正確的？（）A.電場強度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量，電場強度的方向總是指向電勢降低的方向B.電場強度和電勢沒有直接關(guān)系，它們分別獨立描述電場的不同特性，電場強度大的地方電勢一定高C.電勢的大小與電場強度的大小成正比，電場強度為零的地方電勢也一定為零D.電場強度和電勢都是標量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則15、在量子力學中，波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的重要概念。以下關(guān)于波函數(shù)的物理意義，不正確的是？（）A.波函數(shù)的模的平方表示粒子在空間某點出現(xiàn)的概率密度B.波函數(shù)本身可以直接測量C.波函數(shù)滿足一定的邊界條件和歸一化條件D.波函數(shù)的相位具有重要的物理意義16、對于簡諧振動，一個做簡諧振動的物體，其位移隨時間的變化規(guī)律為x=Asin(ωt+φ)，以下哪個物理量決定了振動的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t17、在波動學中，駐波是兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但傳播速度相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦線上形成的駐波，在相鄰兩個波節(jié)之間的各點，振動的相位關(guān)系是怎樣的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度18、在光學的研究中，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。對于一束光線從空氣斜射入水中，入射角為45度，已知水的折射率為1.33，那么折射角大約是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度19、在相對論中，質(zhì)速關(guān)系表明物體的質(zhì)量會隨著速度的增加而增加。以下關(guān)于質(zhì)速關(guān)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(guān)系是狹義相對論的重要推論之一C.質(zhì)速關(guān)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20、在波動學中，機械波的波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定。對于在同一均勻介質(zhì)中傳播的橫波和縱波，以下關(guān)于它們波速的比較，哪一項是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）結(jié)合熱力學中的熱容量概念，分析定容熱容量和定壓熱容量的定義、物理意義和兩者之間的關(guān)系。2、（本題5分）在研究物體的平拋運動時，已知物體的初速度、拋出點高度和水平位移，如何通過這些數(shù)據(jù)計算物體在空中運動的時間以及落地時的速度大小和方向？3、（本題5分）在靜電場中，高斯定理是一個非常重要的定理。請說明高斯定理的內(nèi)容和物理意義，并舉例說明如何運用高斯定理來求解具有對稱性的電場分布。4、（本題5分）結(jié)合電磁學中的電磁場能量和能流，分析電磁場能量密度和能流密度的表達式，推導能量守恒定律在電磁場中的表達式，并舉例說明其應(yīng)用。5、（本題5分）在熱力學中，熱機效率是衡量熱機性能的重要指標。請解釋熱機效率的定義和計算公式，說明影響熱機效率的因素，并舉例說明如何提高熱機的效率。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一質(zhì)量為m?的物體以速度v?與質(zhì)量為m?的靜止物體發(fā)生完全彈性碰撞，求碰撞后兩物體的速度大小。2、（本題5分）一個半徑為R的均勻帶電半圓環(huán)，電荷線密度為λ。計算半圓環(huán)圓心處的電場強度和電勢，并分析其分布特點。3、（本題5分）一均勻帶電的無限長圓柱面，半徑為R，電荷面密度為σ。計算離圓柱面軸線距離為r（r>R）處的電場強度和電勢。4、（本題5分）在一個豎直放置的光滑圓環(huán)上，有一個質(zhì)量為m的小球從最高點由靜止開始下滑。已知圓環(huán)半徑為R，重力加速度為g。計算小球經(jīng)過最低點時對圓環(huán)的壓力。5、（本題5分）一個半徑為R的均勻帶電薄圓盤，面電荷密度為σ。計算圓盤軸線上距圓心為x處的電場強度，并分析當x趨近于無窮遠時電場強度的變化。四、論述題（本