中南大學《大學物理D》2019-2020學年第一學期期末試卷

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《大學物理D》2019-2020學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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2分，共40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、在研究帶電粒子在磁場中的運動時，一個電荷量為q、質量為m的帶電粒子以速度v垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，它將做什么運動？（）A.勻速直線運動B.勻加速直線運動C.勻速圓周運動D.平拋運動2、對于近代物理實驗中的光電效應，以下關于其實驗規(guī)律和愛因斯坦光電方程的解釋，哪一項是恰當?shù)?？（）A.光電效應中，光電子的最大初動能與入射光的強度成正比，與入射光的頻率無關，愛因斯坦光電方程無法解釋這一現(xiàn)象B.光電效應的實驗規(guī)律包括存在截止頻率、光電子的瞬時發(fā)射等，愛因斯坦光電方程成功地解釋了這些規(guī)律，指出光具有粒子性C.光電效應表明光只是一種電磁波，其能量連續(xù)分布，與入射光的強度和頻率都成正比D.愛因斯坦光電方程雖然能夠解釋光電效應的部分現(xiàn)象，但存在諸多缺陷，需要進一步修正3、在電磁學的知識體系中，法拉第電磁感應定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質。一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，會產生感應電動勢。如果磁通量在極短時間內從Φ1變化到Φ2，以下哪個表達式能正確計算感應電動勢的大??？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t4、在波動光學中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關于光的偏振的應用，不準確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強度B.可以通過偏振現(xiàn)象判斷光是自然光還是偏振光C.偏振光在通信領域有廣泛的應用D.光的偏振現(xiàn)象對所有光學儀器的性能都沒有影響5、在研究光的折射時，一束光從光密介質射向光疏介質，當入射角增大到一定程度時會發(fā)生全反射現(xiàn)象，以下哪種條件能使全反射更容易發(fā)生？（）A.增大光密介質的折射率B.減小光密介質的折射率C.增大光疏介質的折射率D.減小光的頻率6、在靜電場中，高斯定理是一個非常重要的定理。以下關于高斯定理的應用條件，不正確的是？（）A.電場必須是由對稱性分布的電荷產生的B.要求電場具有高度的對稱性C.可以用于計算任意形狀帶電體產生的電場強度D.閉合曲面內的電荷代數(shù)和決定了通過該曲面的電通量7、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的熱力學量。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8、在靜電場中，電場線的疏密程度表示電場強度的大小。對于一個帶正電的點電荷，其周圍的電場線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點電荷C.背離點電荷D.呈環(huán)形分布9、在熱力學過程中，卡諾循環(huán)具有重要的理論意義。以下關于卡諾循環(huán)效率的描述，不準確的是？（）A.卡諾循環(huán)效率只與高溫熱源和低溫熱源的溫度有關B.提高高溫熱源溫度或降低低溫熱源溫度可以提高卡諾循環(huán)效率C.卡諾循環(huán)效率可以達到100%D.實際熱機的效率總是低于卡諾循環(huán)效率10、在電磁學的磁場中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產生的磁場。對于一段長度為L的直導線，通有電流I，距離導線為r處一點的磁感應強度大小與哪些因素有關？（）A.只與I和r有關B.只與I、r和L有關C.與I、r、L以及導線的形狀有關D.與I、r、L、導線的形狀以及周圍介質有關11、在光學儀器中，顯微鏡和望遠鏡的原理和性能是重要的知識點。以下關于顯微鏡和望遠鏡的分辨本領，不正確的是？（）A.顯微鏡的分辨本領取決于物鏡的數(shù)值孔徑B.望遠鏡的分辨本領取決于物鏡的口徑C.增大顯微鏡的放大倍數(shù)可以提高分辨本領D.望遠鏡的分辨本領與目鏡無關12、在電磁學中，對于一個平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時保持極板上的電荷量不變。以下關于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項說法是不正確的？（）（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時，電容減小會導致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化13、在電磁學的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導線在磁場中受到安培力的作用。當電流方向與磁場方向垂直時，安培力的大小與哪些因素有關？（）A.只與電流大小有關B.只與磁場強度有關C.與電流大小和磁場強度都有關D.與電流大小、磁場強度和導線長度都有關14、對于熱力學第一定律，以下關于其表述以及在不同熱學過程中的應用，哪一項是正確的？（）A.熱力學第一定律指出，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.熱力學第一定律表明，一個熱力學系統(tǒng)的內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用C.熱力學第一定律只適用于理想氣體的熱學過程，對于實際氣體和液體則不適用D.熱力學第一定律無法解釋熱機效率不能達到100%的原因15、在電磁學的磁場對電流的作用中，安培力的大小與電流強度、導線長度、磁感應強度以及電流與磁場的夾角有關。當電流與磁場垂直時，一段長度為L的直導線通有電流I，在磁感應強度為B的勻強磁場中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ16、在光學的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動方向夾角為θ，以下關于透過偏振片后的光強，哪一項計算是不正確的？（）A.光強與cos2θ成正比B.當θ=0時，光強最大C.可以通過馬呂斯定律計算光強D.光強與入射光的波長有關17、在光學的干涉實驗中，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，相鄰兩條明紋對應的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ18、在電磁感應中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉動，產生的感應電動勢的大小與以下哪個因素無關？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應強度C.線圈轉動的角速度D.線圈的電阻19、在波動光學中，薄膜干涉是一種常見的現(xiàn)象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定20、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對于兩個相鄰的線圈，其中一個線圈中的電流發(fā)生變化時，在另一個線圈中產生的感應電動勢與它們之間的互感系數(shù)以及電流變化率之間有怎樣的關系？（）A.感應電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應電動勢與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應電動勢與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成反比二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在量子力學的算符理論中，論述算符的定義、性質和常見算符（如動量算符、能量算符）的表達式，以及算符在量子力學中的應用。2、（本題5分）在熱力學中，解釋熱傳遞的三種方式在不同介質和條件下的主導作用？3、（本題5分）結合電磁學中的磁場高斯定理，解釋其數(shù)學表達式和物理意義，推導在計算磁場中的應用實例。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一長直螺線管，長度為l，匝數(shù)為N?，通有電流I?。在其內部放置另一個長直螺線管，長度為l?，匝數(shù)為N?，通有電流I?。求兩個螺線管之間的互感系數(shù)。2、（本題5分）一長直導線中通有電流I，在其垂直方向距離為d處有一金屬棒MN與導線平行，金屬棒以速度v向右運動，長度為l。求金屬棒中的動生電動勢。3、（本題5分）一個半徑為R的均勻帶電圓環(huán)，電荷線密度為λ，在其圓心處放置一個電荷量為q的點電荷。求點電荷受到的電場力，并分析當圓環(huán)半徑R變化時電場力的大小如何變化。4、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷絕熱壓縮過程，初態(tài)溫度為T1，體積為V1，末態(tài)體積為V2。已知氣體的摩爾質量為M，計算末態(tài)的溫度和壓強。5、（本題5分）在光電效應實驗中，已知金屬的截止頻率為ν0，用頻率為ν的光照射，測量