北京師范大學(xué)《物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁北京師范大學(xué)《物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計》

2021-2022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20個小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在近代物理的研究中，對于原子核的結(jié)構(gòu)和放射性衰變，以下關(guān)于原子核的組成、衰變類型和衰變規(guī)律的表述，不正確的是（）A.原子核由質(zhì)子和中子組成B.放射性衰變包括α衰變、β衰變和γ衰變C.衰變過程中原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒D.原子核的穩(wěn)定性與質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例無關(guān)2、關(guān)于氣體分子運(yùn)動論，對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限大3、在近代物理中，關(guān)于原子核的放射性衰變，一個放射性原子核經(jīng)過一定時間發(fā)生衰變。以下關(guān)于衰變規(guī)律和半衰期的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.衰變的概率與時間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時間C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期與外界條件無關(guān)4、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。對于一個在兩個恒溫?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，哪個是正確的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T15、在量子場論的初步介紹中，關(guān)于場的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.量子場論認(rèn)為場是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場的量子化使得粒子可以在真空中自發(fā)地產(chǎn)生和消失，這與能量守恒定律相矛盾C.量子場論通過對場進(jìn)行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響6、對于氣體分子動理論，以下關(guān)于理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀解釋，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.理想氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對容器壁的碰撞產(chǎn)生的，溫度與分子的平均動能無關(guān)B.理想氣體的壓強(qiáng)和溫度都與氣體分子的平均動能成正比，分子的平均動能越大，壓強(qiáng)和溫度越高C.理想氣體的壓強(qiáng)取決于分子的密度和平均速度，溫度只與分子的勢能有關(guān)D.氣體分子動理論無法解釋理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀本質(zhì)，只是一種經(jīng)驗(yàn)性的理論7、在量子物理中，對于微觀粒子的波粒二象性，以下關(guān)于粒子的波動性和粒子性的關(guān)系，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.在某些情況下表現(xiàn)出波動性，在某些情況下表現(xiàn)出粒子性B.波動性和粒子性不能同時表現(xiàn)出來C.波動性和粒子性是微觀粒子的固有屬性D.對微觀粒子的描述需要同時考慮波動性和粒子性8、在波動學(xué)中，波的疊加原理指出，幾列波在同一介質(zhì)中傳播時會相互疊加。兩列頻率相同、振幅相等、振動方向相同的波在相遇區(qū)域會形成什么現(xiàn)象？（）A.干涉B.衍射C.折射D.反射9、在相對論的框架下，對于高速運(yùn)動物體的長度收縮和時間膨脹現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和影響因素的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.物體運(yùn)動速度越快，長度收縮越明顯B.時間膨脹只在接近光速時才顯著C.長度收縮和時間膨脹與觀察者的參考系有關(guān)D.對于低速運(yùn)動物體，長度收縮和時間膨脹可以忽略不計10、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點(diǎn)。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，與等容升溫過程相比，哪個過程吸收的熱量更多？（）A.等壓過程B.等容過程C.吸收的熱量一樣多D.取決于氣體的種類11、在光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，當(dāng)單色光通過單縫時，在屏幕上形成的衍射條紋的特點(diǎn)是什么？（）A.中央條紋寬而亮，兩側(cè)條紋對稱分布且逐漸變暗變窄B.中央條紋窄而暗，兩側(cè)條紋對稱分布且逐漸變亮變寬C.條紋等寬等亮，均勻分布D.條紋無規(guī)律分布12、在研究平拋運(yùn)動時，水平方向和豎直方向的運(yùn)動需要分別分析。一個物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過時間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來的2倍C.水平位移增大到原來的4倍D.水平位移減小到原來的一半13、在波動學(xué)中，機(jī)械波的波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定。對于在同一均勻介質(zhì)中傳播的橫波和縱波，以下關(guān)于它們波速的比較，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較14、在光學(xué)的反射定律中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)，且反射角等于入射角。當(dāng)入射角增大時，反射角會如何變化？（）A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小15、在光學(xué)的全反射現(xiàn)象中，當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于某種介質(zhì)，臨界角為45度，當(dāng)入射角為60度時，反射光和折射光的強(qiáng)度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:016、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。對于一個熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼1，向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛镼2，對外做功為W，如果該熱機(jī)的效率為50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J17、在電磁學(xué)中，安培環(huán)路定理用于計算磁場的分布。對于一個無限長直載流導(dǎo)線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強(qiáng)度，與到導(dǎo)線距離的關(guān)系是怎樣的？（）A.與距離成正比B.與距離成反比C.與距離的平方成正比D.與距離的平方成反比18、在熱力學(xué)中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定19、在熱力學(xué)中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。一個絕熱封閉系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)生不可逆過程，系統(tǒng)的熵會怎樣變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少20、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程有著重要的應(yīng)用。假設(shè)一定量的理想氣體在初始狀態(tài)時，壓強(qiáng)為P1，體積為V1，溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程后，壓強(qiáng)變?yōu)镻2，體積變?yōu)閂2，溫度變?yōu)門2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2與T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.16二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在研究電容器的充電和放電過程中，電流和電壓的變化規(guī)律是怎樣的？解釋其產(chǎn)生的原因，并說明電容器在電路中的儲能作用。2、（本題5分）請全面論述光的反射現(xiàn)象，包括反射定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式、反射率的物理意義，以及反射在光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)薄膜中的應(yīng)用。3、（本題5分）請詳細(xì)闡述狹義相對論中的相對論動量守恒和能量守恒，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達(dá)式，解釋其與經(jīng)典動量和能量守恒的區(qū)別，并舉例說明其在高能物理中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個邊長為0.1m的正方形閉合導(dǎo)線框，電阻為0.1Ω，垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場放置?，F(xiàn)使線框以一條邊為軸，以10rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值和有效值。2、（本題5分）一個熱機(jī)工作于兩個恒溫?zé)嵩粗g，高溫?zé)嵩礈囟葹門?，低溫?zé)嵩礈囟葹門?。熱機(jī)從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼?，對外做功為W。計算熱機(jī)向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃縌?以及熱機(jī)的效率。3、（本題5分）一個理想變壓器，原線圈匝數(shù)為1000匝，副線圈匝數(shù)為500匝。原線圈接在220V的交流電源上，副線圈接一個電阻為100Ω的負(fù)載。計算副線圈兩端的電壓和通過負(fù)載的電流。4、（本題5分）一束自然光通過一個由三個偏振片組成的系統(tǒng)，第一個偏振片的偏振化方向與第二個偏振片的夾角為45°，第二個偏振片與第三個偏振片的夾角為30°。已知入射光的強(qiáng)度為I0，求通過第三個偏振片后的光強(qiáng)。5、（本題5分）一個長直螺線管，單位長度上的匝數(shù)為n，通有電流I，內(nèi)部充滿了相對磁導(dǎo)率為μr的磁介質(zhì)。