西北大學(xué)《物理講壇》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁西北大學(xué)《物理講壇》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在熱力學(xué)中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的熱力學(xué)量。對于一個絕熱不可逆過程，系統(tǒng)的熵是如何變化的？（）A.不變B.減小C.增大D.可能增大也可能減小2、在光學(xué)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3、在相對論中，當(dāng)兩個觀察者相對運(yùn)動時，對于同一事件的時間和空間測量會有所不同，這被稱為“相對性”，以下哪種情況能體現(xiàn)時間的相對性？（）A.運(yùn)動的時鐘走得比靜止的時鐘快B.運(yùn)動的時鐘走得比靜止的時鐘慢C.運(yùn)動和靜止的時鐘走得一樣快D.時間的測量與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)4、在量子力學(xué)的范疇中，考慮一個處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數(shù)為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現(xiàn)粒子的概率密度與波函數(shù)的模的平方成正比。以下關(guān)于概率密度的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數(shù)的相位對概率密度沒有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測量的時間無關(guān)5、對于簡諧振動的能量，一個做簡諧振動的系統(tǒng)，其能量與振幅的平方成正比。當(dāng)振幅增大時，以下哪個物理量也會增大？（）A.振動周期B.振動頻率C.振動速度的最大值D.振動的初相位6、對于光學(xué)儀器的分辨率，以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長和孔徑的關(guān)系的解釋，不準(zhǔn)確的是（）A.顯微鏡的分辨率受衍射現(xiàn)象限制B.增大孔徑可以提高望遠(yuǎn)鏡的分辨率C.波長越短，光學(xué)儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關(guān)，與觀測環(huán)境無關(guān)7、在波動學(xué)中，兩列頻率相同、振幅相同、振動方向相同但傳播方向相反的波疊加會形成駐波。以下關(guān)于駐波的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.有些位置始終靜止不動，稱為波節(jié)B.相鄰波節(jié)之間的距離為半個波長C.波腹處的振幅是波源振幅的兩倍D.駐波的能量不隨時間傳播8、在量子力學(xué)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(diǎn)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9、對于波動光學(xué)，兩列頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的光波在空間相遇會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，若兩束光的光程差為半波長的奇數(shù)倍，那么相遇處的光強(qiáng)會怎樣？（）A.最強(qiáng)B.最弱C.介于最強(qiáng)和最弱之間D.無法確定10、對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，以下關(guān)于導(dǎo)體在磁場中運(yùn)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(dǎo)體在磁場中運(yùn)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(dǎo)體切割磁感線的速度越大，感應(yīng)電動勢越大D.當(dāng)導(dǎo)體平行于磁感線運(yùn)動時，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢11、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計(jì)算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關(guān)12、在波動光學(xué)中，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D13、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。對于一個熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼1，向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛镼2，對外做功為W，如果該熱機(jī)的效率為50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J14、在剛體定軸轉(zhuǎn)動中，力矩的作用會改變剛體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。一個繞固定軸轉(zhuǎn)動的剛體，受到多個力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動角速度會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小15、在波動光學(xué)中，單縫衍射的中央亮條紋寬度與其他亮條紋寬度不同。中央亮條紋寬度約為其他亮條紋寬度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍16、關(guān)于熱力學(xué)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)17、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象研究中，自然光通過偏振片后會變成偏振光。如果讓兩偏振片的偏振化方向夾角逐漸增大，透過兩偏振片的光強(qiáng)會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小18、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，對于絕熱過程，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，不正確的是？（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.絕熱膨脹時，系統(tǒng)內(nèi)能減少，溫度降低C.絕熱壓縮時，系統(tǒng)內(nèi)能增加，溫度升高D.絕熱過程中，系統(tǒng)對外做功等于內(nèi)能的減少量19、在光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，光源的相干性對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要影響。以下關(guān)于光源相干性的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.相干性好的光源可以產(chǎn)生清晰的干涉和衍射條紋B.普通光源的相干性較差，因?yàn)槠浒l(fā)光是隨機(jī)的C.激光具有很好的相干性，適用于高精度的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)D.光源的相干性只與光源的波長有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)20、在波動光學(xué)中，光的衍射現(xiàn)象是常見的。當(dāng)一束光通過一個狹縫時，會在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄21、在波動光學(xué)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.148.9nm22、對于狹義相對論中的質(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(yàn)證C.質(zhì)能關(guān)系只適用于高速運(yùn)動的物體，對于低速運(yùn)動的物體，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是一個可以變化的量，取決于參考系的選擇23、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動。如果磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，而其他條件不變，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小24、對于靜電場的性質(zhì)，以下關(guān)于電場強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度的方向總是指向電勢降低的方向B.電場強(qiáng)度和電勢沒有直接關(guān)系，它們分別獨(dú)立描述電場的不同特性，電場強(qiáng)度大的地方電勢一定高C.電勢的大小與電場強(qiáng)度的大小成正比，電場強(qiáng)度為零的地方電勢也一定為零D.電場強(qiáng)度和電勢都是標(biāo)量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則25、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(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(shí)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(jī)效率不能達(dá)到100%的原因26、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(dāng)?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(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象無法給出準(zhǔn)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(shí)際作用D.法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律都是經(jīng)驗(yàn)定律，缺乏理論基礎(chǔ)和嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)27、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(jì)算，以及它們與電場強(qiáng)度的關(guān)系的表述，不準(zhǔn)確的是（）A.正電荷在電勢高處電勢能大，負(fù)電荷在電勢低處電勢能大B.電勢差等于電場中兩點(diǎn)電勢之差C.電場強(qiáng)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28、在相對論力學(xué)中，對于物體的動能和質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于高速運(yùn)動物體的動能表達(dá)式、質(zhì)能方程的意義和應(yīng)用的闡述，錯誤的是（）A.高速運(yùn)動物體的動能不再是經(jīng)典力學(xué)中的表達(dá)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(xué)計(jì)算結(jié)果差異越小29、在熱力學(xué)過程中，可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否存在耗散。一個熱機(jī)經(jīng)歷可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)，哪種循環(huán)的效率更高？（）A.可逆循環(huán)B.不可逆循環(huán)C.效率相同D.取決于工作物質(zhì)30、在相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對該慣性系運(yùn)動的慣性系中觀察，這兩個事件是否一定同時發(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.條件不足，無法判斷二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）電磁學(xué)中的電磁輻射的頻譜分布和輻射功率與輻射源的特性有關(guān)，探討不同類型輻射源（如偶極輻射、天線輻射）的頻譜特點(diǎn)和輻射功率計(jì)算方法，以及在無線電通信和電磁兼容性中的應(yīng)用。2、（本題5分）全面論述狹義相對論中的相對論速度變換公式，解釋其數(shù)學(xué)推導(dǎo)、物理意義以及在高速運(yùn)動物體速度計(jì)算中的應(yīng)用。3、（本題5分）分析電磁學(xué)中的高斯定理的意義及應(yīng)用，探討其在電場和磁場計(jì)算中的重要性。4、（本題5分）詳細(xì)探討光的康普頓散射，解釋其物理過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和對光的粒子性的進(jìn)一步驗(yàn)證，以及在材料分析和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。5、（本題5分）深入分析熱力學(xué)中的理想氣體的多方過程中的熱容量變化規(guī)律，闡述其物理推導(dǎo)、數(shù)學(xué)表達(dá)式和在熱過程分析中的應(yīng)用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在波動學(xué)中，解釋行波和駐波在能量傳遞上的差異？2、（本題5分）分析固體物理中的納米材料的特點(diǎn)及應(yīng)用，探討納米材料在未來科技中的發(fā)展前景。3、（本題5分）說明放射性衰變的類型及特點(diǎn)，分析放射性衰變在核物理學(xué)中的應(yīng)用。4、（本題5分）在研究光的折射現(xiàn)象時，當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角時會發(fā)生全反射。請?jiān)敿?xì)闡述全反射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件及在實(shí)際生活中的應(yīng)用。5、（本題5分）闡述電容的定義及