中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）《電磁場與電磁波》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024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批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、在相對論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質(zhì)能方程給出C.質(zhì)能方程表明質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量D.在核反應(yīng)中，質(zhì)量的虧損會釋放出巨大的能量2、在靜電場的高斯定理應(yīng)用中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，通過高斯面計算電場強度時，與高斯面的半徑有怎樣的關(guān)系？（）A.電場強度與高斯面半徑成正比B.電場強度與高斯面半徑成反比C.電場強度與高斯面半徑的平方成正比D.在球外，電場強度與高斯面半徑的平方成反比3、在電磁學(xué)中，一個長直螺線管內(nèi)部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長度，以下關(guān)于磁場強度的計算，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.磁場強度與電流成正比B.磁場強度與匝數(shù)成正比C.磁場強度與螺線管長度無關(guān)D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強度4、在靜電場中，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量。對于一個點電荷產(chǎn)生的電場，距離點電荷越遠，電勢如何變化？（）A.越高B.越低C.不變D.先升高后降低5、在相對論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。當(dāng)一個物體的速度為0.6c時，其動能與靜能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/96、在電磁學(xué)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7、對于原子物理學(xué)，氫原子從高能級向低能級躍遷時會發(fā)射光子，若從n=3的能級躍遷到n=1的能級，發(fā)射的光子頻率是多少？（）A.由能級差決定B.固定不變C.與原子種類有關(guān)D.無法計算8、在電磁學(xué)的磁場中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。對于一段長度為L的直導(dǎo)線，通有電流I，距離導(dǎo)線為r處一點的磁感應(yīng)強度大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與I和r有關(guān)B.只與I、r和L有關(guān)C.與I、r、L以及導(dǎo)線的形狀有關(guān)D.與I、r、L、導(dǎo)線的形狀以及周圍介質(zhì)有關(guān)9、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10、在光學(xué)的干涉實驗中，劈尖干涉可以用來測量微小的厚度變化。如果劈尖的折射率為n，夾角為θ，用波長為λ的單色光垂直照射，相鄰兩條明紋對應(yīng)的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ11、對于熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無法確定12、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.148.9nm13、在原子核物理中，半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量。某放射性元素的半衰期為T，經(jīng)過時間2T后，未衰變的原子核數(shù)目占原原子核數(shù)目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/1614、關(guān)于萬有引力定律，兩個質(zhì)量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與m1和m2有關(guān)B.只與r有關(guān)C.與m1、m2和r都有關(guān)D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關(guān)15、在電磁學(xué)的電磁波理論中，對于電磁波的產(chǎn)生、傳播特性和應(yīng)用，以下關(guān)于電磁波的波長、頻率、波速的關(guān)系以及電磁波在真空中和介質(zhì)中的傳播的描述，錯誤的是（）A.電磁波的波速等于波長與頻率的乘積B.電磁波在真空中的傳播速度是恒定的C.電磁波在介質(zhì)中的波長比在真空中長D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）隨著凝聚態(tài)物理中的拓撲絕緣體研究，探討拓撲絕緣體的特性、拓撲不變量和邊界態(tài)，以及在電子器件和量子計算中的應(yīng)用前景。2、（本題5分）在光學(xué)中，解釋菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射的區(qū)別，并討論在什么條件下可以近似看作夫瑯禾費衍射？3、（本題5分）結(jié)合熱力學(xué)循環(huán)（如卡諾循環(huán)），分析其效率的計算方法、影響因素，以及在熱機和制冷機設(shè)計中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）電動力學(xué)中的電磁波輻射理論對于天線設(shè)計和電磁輻射防護具有指導(dǎo)意義，分析電磁波輻射的條件、機制和輻射功率的計算方法。2、（本題5分）論述光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象的原理及應(yīng)用，舉例說明這些現(xiàn)象在光學(xué)儀器和技術(shù)中的重要性。3、（本題5分）電動力學(xué)中的電磁波在分層介質(zhì)中的傳播會產(chǎn)生反射和折射，分析分層介質(zhì)中的電磁波傳播方程、邊界條件和在地球物理勘探、光學(xué)多層膜中的應(yīng)用。4、（本題5分）詳細論述牛頓運動定律在經(jīng)典力學(xué)中的地位和作用，并舉例說明其在實際問題中的應(yīng)用以及局限性。5、（本題5分）全面論述電磁學(xué)中的楞次定律，分析其物理內(nèi)涵、判斷方法以及在電磁感應(yīng)現(xiàn)象和電路中的應(yīng)用。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一長為L的均勻細桿，質(zhì)量為M，繞一端的垂直軸以角速度ω轉(zhuǎn)動，求細