吉首大學(xué)《原子物理學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《原子物理學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在相對(duì)論中，一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，其長度會(huì)發(fā)生收縮。以下關(guān)于長度收縮效應(yīng)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.收縮只發(fā)生在運(yùn)動(dòng)方向上B.收縮的程度與速度的平方成正比C.對(duì)于靜止的觀察者，物體的長度會(huì)變短D.長度收縮是一種視覺錯(cuò)覺，實(shí)際上物體的長度不變2、對(duì)于熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會(huì)如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無法確定3、在電學(xué)中，一個(gè)電阻為R的電阻絲，接在電壓為U的電源上，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q。若將電阻絲對(duì)折后接入同一電源，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q4、在磁場(chǎng)的研究中，一個(gè)通電圓環(huán)在均勻磁場(chǎng)中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計(jì)算，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)B.當(dāng)圓環(huán)平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計(jì)算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)5、在波動(dòng)光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個(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關(guān)6、關(guān)于自感和互感現(xiàn)象，以下對(duì)于自感系數(shù)、互感系數(shù)的影響因素以及自感和互感在電路中的作用和應(yīng)用的理解，不正確的是（）A.自感系數(shù)與線圈的匝數(shù)、形狀和是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個(gè)線圈的相對(duì)位置和匝數(shù)有關(guān)C.自感現(xiàn)象總是阻礙電流的變化D.互感現(xiàn)象在變壓器中沒有作用7、在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)流恒等于零，這反映了靜電場(chǎng)的什么性質(zhì)？（）A.有源無旋B.有旋無源C.有源有旋D.無源無旋8、對(duì)于光學(xué)的研究，以下關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動(dòng)性，哪一個(gè)是準(zhǔn)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(dòng)性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動(dòng)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(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動(dòng)性無關(guān)，只是一種偶然的光學(xué)現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動(dòng)性，但在大多數(shù)情況下，光仍應(yīng)被視為粒子9、在近代物理中，電子通過雙縫干涉實(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10、在靜電場(chǎng)中，高斯定理是一個(gè)非常重要的定理。以下關(guān)于高斯定理的應(yīng)用條件，不正確的是？（）A.電場(chǎng)必須是由對(duì)稱性分布的電荷產(chǎn)生的B.要求電場(chǎng)具有高度的對(duì)稱性C.可以用于計(jì)算任意形狀帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度D.閉合曲面內(nèi)的電荷代數(shù)和決定了通過該曲面的電通量11、在研究牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過時(shí)間t后，它的速度會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt12、對(duì)于光學(xué)儀器的分辨率，以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長和孔徑的關(guān)系的解釋，不準(zhǔn)確的是（）A.顯微鏡的分辨率受衍射現(xiàn)象限制B.增大孔徑可以提高望遠(yuǎn)鏡的分辨率C.波長越短，光學(xué)儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關(guān)，與觀測(cè)環(huán)境無關(guān)13、在相對(duì)論中，質(zhì)速關(guān)系表明物體的質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增加。以下關(guān)于質(zhì)速關(guān)系的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，其質(zhì)量會(huì)趨于無窮大B.質(zhì)速關(guān)系是狹義相對(duì)論的重要推論之一C.質(zhì)速關(guān)系說明在低速情況下，經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)量概念仍然適用D.物體的質(zhì)量增加是由于其動(dòng)能的增加導(dǎo)致的14、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(jià)的。以下關(guān)于熱力學(xué)第二定律的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.熱不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化B.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響C.熱力學(xué)第二定律說明第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的D.熱力學(xué)第二定律表明所有的熱過程都是可逆的15、在研究物體的振動(dòng)時(shí)，阻尼振動(dòng)是一種常見的情況。一個(gè)做阻尼振動(dòng)的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動(dòng)過程中，物體的周期和頻率會(huì)如何變化？（）A.周期不變，頻率不變B.周期不變，頻率減小C.周期增大，頻率減小D.周期減小，頻率增大16、在熱力學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變的情況下吸收熱量，其溫度會(huì)如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低17、在剛體力學(xué)的研究中，關(guān)于剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響因素，以下哪種描述是準(zhǔn)確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)定律與牛頓第二定律類似，轉(zhuǎn)動(dòng)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(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，對(duì)于變速轉(zhuǎn)動(dòng)則不適用，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)沒有實(shí)質(zhì)作用18、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.勻速直線運(yùn)動(dòng)B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.平拋運(yùn)動(dòng)19、關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，一根長為L的直導(dǎo)線，通有電流I，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線所受安培力的大小與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？（）A.導(dǎo)線的材料B.導(dǎo)線的放置方向C.電流的大小D.磁場(chǎng)的方向20、對(duì)于熱學(xué)中的熱平衡定律，以下關(guān)于兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度變化、熱量傳遞和熵的變化的解釋，不正確的是（）A.最終達(dá)到熱平衡時(shí)，兩個(gè)物體溫度相同B.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱平衡過程中總熵增加D.熱平衡定律只適用于固體之間的熱傳遞二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)在斜面上做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體，已知斜面的傾角、物體的初速度和加速度，如何計(jì)算物體在一段時(shí)間內(nèi)的位移和末速度？2、（本題5分）在研究剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角加速度與合外力矩之間的關(guān)系遵循轉(zhuǎn)動(dòng)定律。請(qǐng)解釋轉(zhuǎn)動(dòng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式，推導(dǎo)其公式，并舉例說明轉(zhuǎn)動(dòng)定律在實(shí)際問題中的應(yīng)用。3、（本題5分）在相對(duì)論中，討論相對(duì)論對(duì)高速粒子壽命測(cè)量的影響？4、（本題5分）闡述能量守恒定律在物理學(xué)中的普適性，舉例說明在力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域中能量守恒定律的具體表現(xiàn)形式。5、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋不可逆過程的熵變計(jì)算方法？三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）有一無限大均勻帶電平面，電荷面密度為σ?，在其上方距離為d處有另一無限大均勻帶電平面，電荷面密度為σ?。求兩平面之間和兩平面外側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向。2、（本題5分）一個(gè)電子以速度v垂直進(jìn)入一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，做螺旋線運(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，求電子的螺距和旋轉(zhuǎn)周期。3、（本題5分）一個(gè)內(nèi)徑為r?、外徑為r?的均勻帶電圓柱，電荷體密度為ρ，求圓柱內(nèi)外的電場(chǎng)強(qiáng)度分布和電勢(shì)分布。4、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷等壓過程，體積從V1膨脹到V2，吸收的熱量為Q。已知該氣體的比熱容比為γ，求氣體對(duì)外做功和內(nèi)能的增加。5、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷等容加熱過程，初態(tài)壓強(qiáng)為p?，溫度為T?，末態(tài)壓強(qiáng)為p?，求氣體吸收的熱量和內(nèi)能變化量。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）分析量