華南理工大學《物理學的進化》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《物理學的進化》2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、在靜電學的知識體系中，庫侖定律描述了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力。有兩個電荷量分別為q1和q2的點電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r22、在電磁學中，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線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強度，與到導線距離的關系是怎樣的？（）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3、在電磁感應現(xiàn)象中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。如果磁場的磁感應強度增大，而其他條件不變，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小4、在量子力學的概念中，對于微觀粒子的波粒二象性，以下關于粒子的波動性和粒子性表現(xiàn)及相互關系的解釋，不正確的是（）A.電子在雙縫干涉實驗中表現(xiàn)出波動性B.微觀粒子的位置和動量可以同時精確測定C.粒子的波動性在某些條件下明顯，粒子性在另一些條件下明顯D.波粒二象性是微觀粒子的基本屬性5、在研究質(zhì)點的運動時，一個質(zhì)點在xOy平面內(nèi)運動，其運動方程為x=3t，y=4t2，t為時間。則該質(zhì)點的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.126、在光學儀器的原理分析中，關于顯微鏡和望遠鏡的放大原理和分辨本領，以下哪種說法是正確的？（）A.顯微鏡通過物鏡形成放大的實像，目鏡再將其放大為虛像，其分辨本領取決于物鏡的數(shù)值孔徑；望遠鏡通過物鏡形成縮小的實像，目鏡將其放大為虛像，分辨本領取決于目鏡的焦距B.顯微鏡和望遠鏡的放大原理相同，都是通過物鏡和目鏡的組合將物體放大，分辨本領只與物鏡的質(zhì)量有關C.顯微鏡的放大倍數(shù)越高，分辨本領越強；望遠鏡的口徑越大，分辨本領越弱D.顯微鏡和望遠鏡的分辨本領與入射光的波長、光學系統(tǒng)的缺陷等因素無關7、在光學成像中，薄透鏡成像公式描述了物距、像距和焦距之間的關系。以下關于薄透鏡成像的特點，不準確的是？（）A.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像B.當物距等于焦距時，不能成像C.像的大小和正倒只與物距有關，與焦距無關D.薄透鏡可以成實像也可以成虛像8、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。以下關于熵的變化，不準確的是？（）A.在絕熱可逆過程中，熵不變B.在絕熱不可逆過程中，熵增加C.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)D.熵的變化只與初末狀態(tài)有關，與過程無關9、在波動光學的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理來減少反射光，增加透射光。對于一種折射率為1.38的薄膜材料，要使其在波長為550nm的光下起到增透效果，薄膜的最小厚度應該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm10、在波動光學中，光的衍射現(xiàn)象是常見的。當一束光通過一個狹縫時，會在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄11、在光學的光的偏振現(xiàn)象中，自然光通過偏振片后會變成偏振光。如果一束自然光以60度的入射角入射到一塊偏振片上，已知自然光的光強為I0，那么通過偏振片后的光強是多少？（）A.I0/2B.I0/4C.3I0/8D.I0/812、在波動學中，多普勒效應描述了波源和觀察者相對運動時頻率的變化。當波源和觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率會怎樣變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低13、在熱學中，一定量的理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程，以下哪個物理量不變？（）A.溫度B.內(nèi)能C.壓強D.熵14、對于光學的研究，以下關于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動性，哪一個是準確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長、縫寬等因素密切相關C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動性無關，只是一種偶然的光學現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動性，但在大多數(shù)情況下，光仍應被視為粒子15、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其滿足薛定諤方程。以下關于薛定諤方程的求解和應用，哪一項描述是不準確的？（）A.薛定諤方程的解可以給出粒子的可能狀態(tài)B.求解過程通常需要特定的邊界條件C.對于復雜的系統(tǒng)，精確求解薛定諤方程往往很困難D.薛定諤方程只適用于非相對論情況16、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關。一根長度為L的直導線，通有電流I，垂直放入磁感應強度為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.16F17、在研究氣體分子運動時，麥克斯韋速率分布函數(shù)能夠描述氣體分子的速率分布情況。對于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高時，分子的最概然速率會如何變化？（）A.不變B.增大C.減小D.先增大后減小18、在電場的高斯定理的理解中，關于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當?shù)模浚ǎ〢.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用19、關于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內(nèi)B.光的強度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化20、關于波動的能量傳播，在一列機械波傳播的過程中，以下哪個物理量隨波的傳播而向前傳遞？（）A.波源的振動能量B.波源的振動頻率C.波源的振動速度D.波源的振動加速度21、在牛頓力學的研究中，對于一個物體在光滑水平面上受到水平力作用時的運動情況，以下描述不準確的是（）A.物體的加速度與所受的力成正比B.力消失后，物體將保持勻速直線運動C.物體的速度會一直線性增加D.物體的質(zhì)量越大，加速度越小22、在熱學中，理想氣體的絕熱過程是一種特殊的熱力學過程。以下關于絕熱過程中氣體狀態(tài)參量的變化，不準確的是？（）A.絕熱壓縮時，溫度升高，壓強增大B.絕熱膨脹時，溫度降低，壓強減小C.絕熱過程中，氣體的內(nèi)能保持不變D.絕熱過程中23、對于熱力學第二定律，以下關于熱機效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準確的是（）A.熱機效率不可能達到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量24、在相對論力學中，對于物體的動能和質(zhì)能關系，以下關于高速運動物體的動能表達式、質(zhì)能方程的意義和應用的闡述，錯誤的是（）A.高速運動物體的動能不再是經(jīng)典力學中的表達式B.質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化C.質(zhì)能方程為核能的利用提供了理論基礎D.物體的速度越大，其動能與經(jīng)典力學計算結(jié)果差異越小25、在光學的干涉實驗中，用楊氏雙縫干涉裝置觀察干涉條紋。若光源由單色光換成白光，以下關于干涉條紋的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.中央條紋仍為白色B.其他條紋變?yōu)椴噬獵.條紋間距不變D.條紋的清晰度降低二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述磁感應強度的定義及計算方法，舉例說明磁感應強度在磁場中的應用。2、（本題5分）在相對論力學中，論述質(zhì)能關系的表達式和物理意義，探討質(zhì)量和能量在相對論框架下的等價性和實際應用。3、（本題5分）闡述牛頓第二定律在解決物體受力和運動狀態(tài)變化問題中的應用，舉例說明如何根據(jù)已知的力和物體的質(zhì)量計算加速度，以及如何根據(jù)加速度和質(zhì)量反推物體所受的合力。4、（本題5分）闡述薛定諤方程的內(nèi)容及在量子力學中的地位，分析薛定諤方程的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一理想氣體進行卡諾循環(huán)，高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2。計算循環(huán)效率，并分析如何提高循環(huán)效率。2、（本題5分）一束平行光垂直入射到一個光柵上，光柵常數(shù)為d，縫寬為a，波長為λ的光在光柵衍射中恰好出現(xiàn)第k級主極大，求光柵的狹縫總數(shù)N。3、（本題5分）一束電子以速度v與磁感應強度為B的勻強磁場成θ角入射。計算電子做螺旋運動的螺距和半徑。4、（本題5分）一質(zhì)量為m的物體從高度h處自由下落，求物體落地時的速度和所用時間。若考慮空氣阻力，空氣阻力大小與速度成正比，比例系數(shù)為k，求物體的運動方程。5、（本題5分）一水平放置的平行板電容器，兩極板間的距離為0.20m，兩極板間的電壓為100V。一個電子以初速度v0=2.0×10^6m/s從電容器的正極板邊緣垂直電場方向射入，電子的質(zhì)量為9.1×10^(-31)kg，電荷量為-1.6×1