湖北工程學院《大學物理C》2022-2023學年第一學期期末試卷

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2022-2023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批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、在波動方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關(guān)于邊界條件的類型，不準確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無限大邊界條件2、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個原子中，不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個原子的同一軌道上，最多能容納幾個電子？（）A.1B.2C.3D.43、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一（）4、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向可以用楞次定律來判斷。當穿過閉合回路的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向的關(guān)系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定5、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為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)于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關(guān)6、在剛體力學的研究中，關(guān)于剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律和轉(zhuǎn)動慣量的影響因素，以下哪種描述是準確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律與牛頓第二定律類似，轉(zhuǎn)動慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠，轉(zhuǎn)動慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動的情況，對于變速轉(zhuǎn)動則不適用，轉(zhuǎn)動慣量對剛體的轉(zhuǎn)動沒有實質(zhì)作用7、在剛體力學中，對于轉(zhuǎn)動動能和轉(zhuǎn)動慣量的計算，以及定軸轉(zhuǎn)動的動能定理和機械能守恒定律的應(yīng)用，以下說法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動動能等于轉(zhuǎn)動慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉(zhuǎn)動的動能定理適用于剛體的變速轉(zhuǎn)動C.只有保守力做功時，剛體定軸轉(zhuǎn)動的機械能守恒D.剛體的轉(zhuǎn)動慣量與轉(zhuǎn)動軸的位置無關(guān)8、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。以下關(guān)于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對外做功C.等壓過程中內(nèi)能的變化與等容過程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同9、在電磁學中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。以下關(guān)于畢奧-薩伐爾定律的適用范圍，不準確的是？（）A.適用于恒定電流產(chǎn)生的磁場B.適用于各種形狀的載流導線C.對于運動電荷產(chǎn)生的磁場也適用D.只適用于無限長直導線產(chǎn)生的磁場10、在電磁學的磁場中，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的直導線，通有電流I，距離導線為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以及導線的形狀有關(guān)D.與I、r、L、導線的形狀以及周圍介質(zhì)有關(guān)11、關(guān)于光的色散現(xiàn)象，一束白光通過三棱鏡后會被分解成不同顏色的光，以下哪種顏色的光偏折程度最大？（）A.紅光B.綠光C.藍光D.紫光12、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關(guān)。一根長度為L的直導線，通有電流I，垂直放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小為F。若將導線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應(yīng)強度增大到2B，此時導線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F13、在電場的高斯定理的理解中，關(guān)于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.電場的高斯定理表明，通過任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面所包圍的電荷量除以真空電容率，只適用于靜電場B.高斯定理適用于任何電場，包括變化的電場，但對于非對稱的電場，應(yīng)用高斯定理求解電場強度比較困難C.電場的高斯定理可以直接求出任意電場中某點的電場強度，不需要考慮電場的對稱性D.高斯定理只適用于均勻電場，對于非均勻電場無法應(yīng)用14、對于熱力學第一定律，以下關(guān)于其表述以及在不同熱學過程中的應(yīng)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(nèi)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(yīng)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、對于狹義相對論中的質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于其表達式和物理意義，哪一項是恰當?shù)?？（）A.質(zhì)能關(guān)系為E=mc^2，表明質(zhì)量和能量是相互獨立的物理量，沒有直接的聯(lián)系B.質(zhì)能關(guān)系指出能量和質(zhì)量可以相互轉(zhuǎn)化，一定的質(zhì)量對應(yīng)著一定的能量，在核反應(yīng)等過程中得到了廣泛的驗證C.質(zhì)能關(guān)系只適用于高速運動的物體，對于低速運動的物體，質(zhì)量和能量的關(guān)系可以忽略不計D.質(zhì)能關(guān)系中的光速c是一個可以變化的量，取決于參考系的選擇16、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。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17、在振動和波動的綜合問題中，駐波是一種特殊的現(xiàn)象。以下關(guān)于駐波的特點，不正確的是？（）A.駐波中各點的振幅不同，有些點始終靜止B.相鄰兩波節(jié)之間的各點振動相位相同C.駐波的頻率與波源的頻率相同D.駐波不傳播能量18、在相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對該慣性系運動的慣性系中觀察，這兩個事件是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.條件不足，無法判斷19、在電學中，一個電容器充電后與電源斷開，然后將兩極板間的距離增大，那么電容器的電容、電壓和電場強度會如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場強度不變B.電容增大，電壓減小，電場強度減小C.電容不變，電壓不變，電場強度不變D.電容減小，電壓不變，電場強度減小20、在光學的折射定律中，當光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時，入射角i和折射角r滿足什么關(guān)系？（）A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在熱力學中，解釋焓的定義和物理意義？2、（本題5分）請詳細論述牛頓運動定律的內(nèi)容、適用范圍以及在解決實際力學問題中的應(yīng)用，并舉例說明其局限性。3、（本題5分）對于一個在非勻強磁場中運動的帶電粒子，如何分析其受到的洛倫茲力的大小和方向的變化，并探討其運動軌跡的特點？4、（本題5分）在相對論中，討論洛倫茲變換的物理意義和在不同慣性系之間進行物理量轉(zhuǎn)換時的作用？5、（本題5分）解釋在電磁學中位移電流的概念，說明其在麥克斯韋方程組中的作用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一束頻率為ν的單色光垂直入射到一個光柵上，光柵常數(shù)為d，縫寬為a，且d=3a。計算衍射光的主極大和次極大的位置，并分析光強分布。2、（本題5分）一質(zhì)量為m的物體在半徑為R的豎直圓形軌道上做圓周運動，求物體在最高點和最低點時的速度、加速度以及軌道對物體的作用力。3、（本題5分）在光滑的水平面上，有兩個質(zhì)量分別為m1=3kg和m2=2kg的物體，它們之間用一根輕質(zhì)彈簧相連，初始時彈簧處于原長?，F(xiàn)對m1施加一個水平向右的力F1=15N，對m2施加一個水平向左的力F2=10N，求彈簧的形變量。4、（本題5分）一長為L、質(zhì)量為M的均勻細桿，可繞通過其中點的垂直軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。初始時桿靜止，一質(zhì)量為m的小球以速度v水平撞擊細桿的一端。計算小球與細桿碰撞后的速度和細桿轉(zhuǎn)動的角速度。5、（本題5分）在一個勻強磁場中，有一個面積為S的矩形線圈，線圈平面與磁場方向的夾角為α，磁感應(yīng)強度為B。已知線圈面積S、角度α和磁感應(yīng)強度B，求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小。四、論述題（本大題共