中國(guó)計(jì)量大學(xué)《物理實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2021-2022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1分，共15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、在電磁學(xué)的知識(shí)體系里，關(guān)于電磁波的產(chǎn)生和傳播特性，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.電磁波只能由電荷的勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，其傳播不需要介質(zhì)，在真空中的傳播速度與頻率無(wú)關(guān)B.電磁波可以由電荷的變速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，其傳播需要介質(zhì)，在不同介質(zhì)中的傳播速度相同C.電磁波的產(chǎn)生與電荷的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，其傳播速度在真空中恒定，但在不同介質(zhì)中會(huì)發(fā)生變化，且頻率越高，折射越明顯D.電磁波由周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)產(chǎn)生，在真空中以光速傳播，頻率不同的電磁波在同一介質(zhì)中的傳播速度不同2、在量子力學(xué)中，對(duì)于一個(gè)微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒3、在量子力學(xué)的范疇中，考慮一個(gè)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(duì)概率密度沒(méi)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(cè)量的時(shí)間無(wú)關(guān)4、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.1Ω5、在電磁學(xué)的電磁波理論中，對(duì)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(zhǎng)、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(cuò)誤的是（）A.電磁波的波速等于波長(zhǎng)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(zhǎng)比在真空中長(zhǎng)D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同6、在量子物理中，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對(duì)于氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh7、在熱力學(xué)第二定律的探討中，熱機(jī)的效率存在一定的限制。對(duì)于一個(gè)在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g工作的卡諾熱機(jī)，高溫?zé)嵩礈囟葹門1，低溫?zé)嵩礈囟葹門2，以下關(guān)于其效率η的表達(dá)式，哪個(gè)是正確的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T18、在波動(dòng)光學(xué)中，光的衍射現(xiàn)象是常見的。當(dāng)一束光通過(guò)一個(gè)狹縫時(shí)，會(huì)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(huì)怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄9、關(guān)于光學(xué)的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上產(chǎn)生干涉條紋，以下哪種因素會(huì)影響條紋的間距？（）A.薄膜的厚度B.入射光的波長(zhǎng)C.薄膜的折射率D.以上因素均會(huì)10、在研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動(dòng)周期的變化，哪一項(xiàng)判斷是不準(zhǔn)確的？（）A.振動(dòng)周期減小，因?yàn)橹芷谂c勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過(guò)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期公式來(lái)分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動(dòng)周期的變化與初始相位φ無(wú)關(guān)11、對(duì)于原子物理學(xué)，氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)射光子，若從n=3的能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)，發(fā)射的光子頻率是多少？（）A.由能級(jí)差決定B.固定不變C.與原子種類有關(guān)D.無(wú)法計(jì)算12、在熱學(xué)的熱傳遞過(guò)程中，以下哪種方式是通過(guò)微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)來(lái)傳遞熱量的？（）A.熱傳導(dǎo)B.熱對(duì)流C.熱輻射D.以上方式均是13、在研究萬(wàn)有引力定律時(shí)，天體的運(yùn)動(dòng)遵循一定的規(guī)律。一個(gè)質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞質(zhì)量為M的地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，線速度為v。若衛(wèi)星的軌道半徑增大到2r，其他條件不變，線速度會(huì)如何變化？（）A.線速度不變B.線速度減小到原來(lái)的1/2C.線速度減小到原來(lái)的1/√2D.線速度減小到原來(lái)的1/414、在光學(xué)成像的原理中，對(duì)于薄透鏡成像公式的推導(dǎo)、適用條件以及像的性質(zhì)和特點(diǎn)，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實(shí)、正倒和大小與物距和焦距有關(guān)C.當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大15、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，角動(dòng)量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動(dòng)量守恒的條件，不準(zhǔn)確的是？（）A.系統(tǒng)所受合外力矩為零B.系統(tǒng)所受合外力為零C.內(nèi)力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動(dòng)量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）結(jié)合電磁學(xué)中的高斯定理，解釋其數(shù)學(xué)表達(dá)式和物理意義，推導(dǎo)在靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)中的應(yīng)用實(shí)例。2、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋熱容量的概念和其與溫度的關(guān)系？3、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述熱力學(xué)中的克勞修斯不等式，解釋其物理意義，推導(dǎo)其表達(dá)式，并舉例說(shuō)明其在判斷不可逆過(guò)程中的應(yīng)用。4、（本題5分）在熱力學(xué)中，熵的概念在判斷熱過(guò)程的方向性方面具有重要作用。請(qǐng)解釋熵增原理，并通過(guò)一個(gè)具體的熱傳遞過(guò)程計(jì)算熵的變化，判斷過(guò)程的方向性。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）電動(dòng)力學(xué)中的電磁波傳播特性對(duì)于通信技術(shù)至關(guān)重要，分析電磁波的極化、色散等特性，論述其在無(wú)線電通信、雷達(dá)等領(lǐng)域的應(yīng)用。2、（本題5分）熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)的重要定律，請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述其兩種表述方式，并用實(shí)例說(shuō)明其在實(shí)際過(guò)程中的不可逆性以及對(duì)能源利用的限制。3、（本題5分）論述熱力學(xué)中的熱擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)的耦合現(xiàn)象，解釋熱擴(kuò)散系數(shù)、熱導(dǎo)率的關(guān)系和熱擴(kuò)散方程，以及在多相流和傳熱傳質(zhì)中的應(yīng)用。4、（本題5分）論述相對(duì)論中時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮現(xiàn)象的概念及產(chǎn)生原因，探討其對(duì)人類認(rèn)識(shí)宇宙的重大影響。5、（本題5分）全面論述狹義相對(duì)論中的雙生子佯謬，分析其物理情境、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和相對(duì)論解釋，以及對(duì)時(shí)間相對(duì)性的深入理解。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有穩(wěn)恒電流I，在其旁邊有一個(gè)共面的矩形線圈，邊長(zhǎng)分別為a和b，線圈與導(dǎo)線距離為r。計(jì)算線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并討論當(dāng)線圈移動(dòng)或電流變化時(shí)電動(dòng)勢(shì)的變化。2、（本題10分）在一個(gè)折射率為n的介質(zhì)中，有一束平行光垂直照射到一個(gè)凸透鏡上，凸透鏡的