中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）《電磁場(chǎng)與電磁波》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）《電磁場(chǎng)與電磁波》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______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2分，共30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、在剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，力矩的作用會(huì)改變剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體，受到多個(gè)力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度會(huì)怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小2、在熱力學(xué)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(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.氣體內(nèi)能減小，因?yàn)榻^熱膨脹對(duì)外做功B.溫度降低，因?yàn)閮?nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對(duì)外做功的值等于內(nèi)能的減少量3、在狹義相對(duì)論中，對(duì)于同時(shí)的相對(duì)性概念，以下關(guān)于在不同慣性參考系中觀察兩個(gè)事件是否同時(shí)發(fā)生的判斷，描述不準(zhǔn)確的是（）A.在一個(gè)參考系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)參考系中一定不同時(shí)發(fā)生B.同時(shí)的相對(duì)性是由于光速不變?cè)韺?dǎo)致的C.當(dāng)兩個(gè)參考系的相對(duì)速度較小時(shí)，同時(shí)的相對(duì)性不明顯D.同時(shí)的相對(duì)性與觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)4、對(duì)于靜電場(chǎng)，一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中由靜止釋放，它將如何運(yùn)動(dòng)？（）A.沿電場(chǎng)線方向加速運(yùn)動(dòng)B.沿電場(chǎng)線方向減速運(yùn)動(dòng)C.垂直電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)D.靜止不動(dòng)5、對(duì)于波動(dòng)光學(xué)中的薄膜干涉現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和條紋特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均勻，且入射光必須是單色光，干涉條紋是等間距的明暗相間條紋B.薄膜干涉發(fā)生在薄膜的上、下表面反射光相遇時(shí)，薄膜厚度不均勻會(huì)導(dǎo)致條紋彎曲，條紋的明暗取決于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能發(fā)生，條紋的間距和顏色與薄膜的性質(zhì)無關(guān)D.薄膜干涉現(xiàn)象復(fù)雜且難以觀察，在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大價(jià)值6、關(guān)于理想氣體的狀態(tài)方程，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強(qiáng)、體積和溫度的關(guān)系，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.當(dāng)溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比B.當(dāng)體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成正比C.當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體7、在相對(duì)論力學(xué)中，考慮一個(gè)物體的動(dòng)能。當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于動(dòng)能的表達(dá)式和變化趨勢(shì)，哪一項(xiàng)分析是不準(zhǔn)確的？（）A.動(dòng)能的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)中的不同B.動(dòng)能隨著速度的增加而急劇增大C.可以通過相對(duì)論的能量方程推導(dǎo)動(dòng)能的表達(dá)式D.當(dāng)速度較小時(shí)，相對(duì)論動(dòng)能與經(jīng)典動(dòng)能近似相等8、在相對(duì)論中，對(duì)于一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，其質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量的增加趨勢(shì)是怎樣的？（）A.質(zhì)量增加得越來越慢B.質(zhì)量增加得越來越快C.質(zhì)量保持不變D.質(zhì)量先增加得快，后增加得慢9、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，總電阻的計(jì)算方法不同。有三個(gè)電阻R1、R2、R3，分別為2Ω、3Ω、4Ω，將它們并聯(lián)，總電阻為多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω10、在熱力學(xué)的卡諾循環(huán)中，由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成。如果卡諾熱機(jī)的高溫?zé)嵩礈囟葹門1，低溫?zé)嵩礈囟葹門2，其效率η可以表示為？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T111、在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度會(huì)收縮B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，即時(shí)間膨脹C.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)只在接近光速時(shí)才明顯D.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹是相對(duì)的，取決于觀察者的參考系12、在研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像時(shí)，圖像可以反映出振動(dòng)的特征。一個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖像是正弦曲線，從圖像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、頻率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度13、在熱力學(xué)中，熵是一個(gè)反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。以下關(guān)于熵的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.在絕熱可逆過程中，熵不變B.在絕熱不可逆過程中，熵增加C.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)D.熵的變化只與初末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)14、在波動(dòng)方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動(dòng)方程的解只取決于波源的振動(dòng)情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機(jī)械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動(dòng)方程的推導(dǎo)基于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，只適用于機(jī)械波，對(duì)電磁波不適用15、對(duì)于波動(dòng)光學(xué)，兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定的光波在空間相遇會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，若兩束光的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，那么相遇處的光強(qiáng)會(huì)怎樣？（）A.最強(qiáng)B.最弱C.介于最強(qiáng)和最弱之間D.無法確定二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在研究機(jī)械波的疊加時(shí)，說明波的干涉和駐波現(xiàn)象的形成條件和特點(diǎn)，并通過實(shí)例解釋其在聲學(xué)和光學(xué)中的應(yīng)用。2、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的洛倫茲變換，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)形式，解釋其與伽利略變換的區(qū)別和聯(lián)系，并舉例說明其應(yīng)用。3、（本題5分）闡述晶體的缺陷類型及對(duì)晶體性質(zhì)的影響，分析晶體缺陷在材料科學(xué)中的研究意義。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在電動(dòng)力學(xué)中，電磁波的輻射是一個(gè)重要內(nèi)容，請(qǐng)論述電磁波輻射的條件、輻射功率的計(jì)算以及天線的基本原理和類型，舉例說明其在通信和雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用。2、（本題5分）波動(dòng)光學(xué)中的薄膜干涉現(xiàn)象在光學(xué)鍍膜、干涉測(cè)量等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，分析薄膜干涉的原理、條件和特點(diǎn)，論述其具體應(yīng)用和實(shí)際操作中的注意事項(xiàng)。3、（本題5分）波動(dòng)光學(xué)中的相干光的產(chǎn)生和控制是干涉和衍射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，分析相干光源的實(shí)現(xiàn)方法、相干長(zhǎng)度的概念和測(cè)量，以及在光學(xué)干涉測(cè)量中的應(yīng)用。4、（本題5分）在量子場(chǎng)論中，分析規(guī)范場(chǎng)的概念和作用，論述電磁場(chǎng)作為規(guī)范場(chǎng)的數(shù)學(xué)表述和物理意義，以及規(guī)范場(chǎng)論在粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中的地位和應(yīng)用。5、（本題5分）電磁學(xué)中的高斯定理和安培環(huán)路定理是描述電場(chǎng)和磁場(chǎng)的重要定理，探討其內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及在求解電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布問題中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一個(gè)質(zhì)量為m的物體在一個(gè)光滑的固定半球形碗內(nèi)，從碗的底部以初速度v0沿碗內(nèi)壁向上運(yùn)動(dòng)。已知碗的半徑為R，求物體能夠上升的最