安徽大學(xué)《近代物理實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線(xiàn)…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)安徽大學(xué)

《近代物理實(shí)驗(yàn)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、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)2、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(cè)量C.波函數(shù)滿(mǎn)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3、關(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)論，對(duì)于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關(guān)于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點(diǎn)和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無(wú)限大4、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。一個(gè)高溫物體與低溫物體接觸，通過(guò)熱傳導(dǎo)進(jìn)行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導(dǎo)的速率會(huì)如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍5、在波動(dòng)光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過(guò)一個(gè)狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強(qiáng)度的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強(qiáng)度減弱C.可以通過(guò)衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無(wú)關(guān)6、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿(mǎn)足一定的方程。若已知粒子的勢(shì)能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內(nèi)U(x)=0，那么在此區(qū)域內(nèi)粒子的波函數(shù)滿(mǎn)足怎樣的方程？（）A.波動(dòng)方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程7、對(duì)于磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理，以下關(guān)于其內(nèi)容和應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？（）A.安培環(huán)路定理指出，在穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任何閉合回路的線(xiàn)積分等于穿過(guò)該回路所包圍面積的電流代數(shù)和的μ0倍，但該定理不能用于求解非對(duì)稱(chēng)電流分布產(chǎn)生的磁場(chǎng)B.安培環(huán)路定理適用于任何磁場(chǎng)，只要知道回路所包圍的電流，就可以直接求出磁感應(yīng)強(qiáng)度C.應(yīng)用安培環(huán)路定理時(shí)，不需要考慮磁場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性和電流的分布情況D.安培環(huán)路定理中的電流必須是傳導(dǎo)電流，不包括位移電流8、在光學(xué)的成像問(wèn)題中，凸透鏡成像具有多種情況。當(dāng)物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時(shí)，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實(shí)像B.倒立、縮小的實(shí)像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像9、在相對(duì)論中，時(shí)間膨脹效應(yīng)表明運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢。如果一個(gè)飛船以0.8c的速度（c為光速）飛行，地球上的觀察者測(cè)量飛船上的時(shí)間流逝速度與地球上的時(shí)間流逝速度之比是多少？（）A.0.6B.0.8C.5/3D.3/510、對(duì)于電場(chǎng)中的電勢(shì)能和電勢(shì)差，以下關(guān)于電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)能的變化、電勢(shì)差的定義和計(jì)算，以及它們與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的表述，不準(zhǔn)確的是（）A.正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大B.電勢(shì)差等于電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)之差C.電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電勢(shì)差越大D.電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力做的功11、在相對(duì)論的框架下，一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的粒子的質(zhì)量會(huì)隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢(shì)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.質(zhì)量增加的幅度越來(lái)越大，趨向于無(wú)窮大B.可以通過(guò)相對(duì)論質(zhì)量公式來(lái)定量計(jì)算質(zhì)量的變化C.速度越接近光速，質(zhì)量增加越緩慢D.質(zhì)量的變化與粒子的靜止質(zhì)量和速度有關(guān)12、在波動(dòng)光學(xué)中，薄膜干涉是一種常見(jiàn)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(huì)如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無(wú)法確定13、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于一個(gè)變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g產(chǎn)生的電場(chǎng)，以下關(guān)于該感應(yīng)電場(chǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是閉合曲線(xiàn)B.感應(yīng)電場(chǎng)的方向與磁場(chǎng)變化率的方向有關(guān)C.感應(yīng)電場(chǎng)的強(qiáng)度與磁場(chǎng)變化的快慢成正比D.感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷不做功14、在研究帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它將做什么運(yùn)動(dòng)？（）A.勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B.勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.平拋運(yùn)動(dòng)15、在近代物理中，電子通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性，以下哪種解釋能說(shuō)明這一現(xiàn)象？（）A.電子與雙縫邊緣發(fā)生碰撞B.電子在雙縫間發(fā)生折射C.電子的運(yùn)動(dòng)遵循概率波規(guī)律D.電子受到雙縫間電場(chǎng)的作用二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在熱力學(xué)中，熱容量是描述物體吸收或放出熱量與溫度變化關(guān)系的物理量。請(qǐng)解釋定容熱容量和定壓熱容量的概念，推導(dǎo)它們的表達(dá)式，并討論在理想氣體情況下兩者的關(guān)系。2、（本題5分）隨著光學(xué)信息處理技術(shù)的興起，探討空間濾波、傅里葉變換光學(xué)等原理和在圖像處理、模式識(shí)別中的應(yīng)用。3、（本題5分）請(qǐng)全面論述光的全反射現(xiàn)象，包括其產(chǎn)生條件、臨界角的計(jì)算和在光纖通信、光學(xué)器件中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）熱力學(xué)中的熱擴(kuò)散現(xiàn)象在材料加工和熱傳遞中不可忽視，深入探討熱擴(kuò)散方程的推導(dǎo)、解的形式和在熱傳導(dǎo)問(wèn)題中的應(yīng)用。2、（本題5分）深入探討?yīng)M義相對(duì)論中的長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)，解釋其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程以及在高速運(yùn)動(dòng)中的實(shí)際觀測(cè)和應(yīng)用。3、（本題5分）熱力學(xué)中的焦耳-湯姆遜效應(yīng)在氣體液化和制冷技術(shù)中得到應(yīng)用，深入探討其原理、熱力學(xué)分析以及在實(shí)際工程中的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化。4、（本題5分）全面論述熱力學(xué)中的熱容量和比熱容的概念，探討它們的定義、計(jì)算方法以及在不同物質(zhì)和熱過(guò)程中的變化規(guī)律。5、（本題5分）波動(dòng)光學(xué)中的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)對(duì)理解光的波動(dòng)性具有重要意義，分析實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)象和結(jié)果，論述其對(duì)量子力學(xué)發(fā)展的啟示。四、計(jì)算題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在一個(gè)電容器中，兩極板間的距離為d，面積為S，中間充滿(mǎn)相對(duì)介電常數(shù)為εr的電介質(zhì)。求電容器的電容，并計(jì)算當(dāng)兩極板間加上電壓U時(shí)，電容器儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量。2、（本題10分）在一個(gè)半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一個(gè)帶電量為q、質(zhì)量為m的粒子，以速度v沿與半徑成θ角的方向射入磁場(chǎng)。已知磁場(chǎng)強(qiáng)度B、粒子電荷量q、質(zhì)量