江南大學(xué)《大學(xué)物理實驗（2）》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頁江南大學(xué)《大學(xué)物理實驗（2）》

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、在靜電場的高斯定理中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，若已知球體的電荷量和半徑，以下關(guān)于通過球面的電通量，哪一項分析是不準(zhǔn)確的？（）A.電通量與球體的電荷量成正比B.電通量與球面的半徑無關(guān)C.可以通過高斯定理計算電通量D.電通量的大小與電場的分布有關(guān)2、在相對論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。當(dāng)一個物體的速度為0.6c時，其動能與靜能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/93、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關(guān)4、在量子物理中，氫原子的能級結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對于氫原子從高能級向低能級躍遷時，會發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計算，哪個公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh5、在量子力學(xué)的應(yīng)用中，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和能級的理論，以下哪種說法是準(zhǔn)確的？（）A.原子的能級是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級是分立的，電子只能在特定的能級之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學(xué)中的原子結(jié)構(gòu)理論無法解釋原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜現(xiàn)象D.原子的能級結(jié)構(gòu)和電子躍遷與原子核的性質(zhì)無關(guān)，只取決于電子的運動狀態(tài)6、在熱力學(xué)的卡諾循環(huán)中，由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。如果卡諾熱機的高溫?zé)嵩礈囟葹門1，低溫?zé)嵩礈囟葹門2，其效率η可以表示為？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T17、對于量子力學(xué)的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當(dāng)?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為8、在光的偏振現(xiàn)象中，自然光通過偏振片后變成了偏振光。如果兩個偏振片的透振方向相互垂直，自然光通過這兩個偏振片后，光強會變?yōu)樵瓉淼亩嗌?？（）A.1/2B.1/4C.0D.19、在光學(xué)成像的原理中，對于薄透鏡成像公式的推導(dǎo)、適用條件以及像的性質(zhì)和特點，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實、正倒和大小與物距和焦距有關(guān)C.當(dāng)物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大10、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)11、在電學(xué)實驗中，測量電阻的方法有多種。以下關(guān)于伏安法測電阻的誤差分析，不準(zhǔn)確的是？（）A.電流表內(nèi)接法適用于測量大電阻，誤差主要來自電壓表的分流B.電流表外接法適用于測量小電阻，誤差主要來自電流表的分壓C.無論采用哪種接法，測量值總是大于真實值D.合理選擇測量電路可以減小誤差12、在量子力學(xué)中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒13、在熱學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。以下關(guān)于理想氣體內(nèi)能的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，內(nèi)能一定增加B.理想氣體絕熱膨脹，內(nèi)能一定減小C.理想氣體等壓壓縮，內(nèi)能一定減小D.理想氣體等溫變化，內(nèi)能一定不變，但對外做功14、在量子力學(xué)中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)的基本方程。對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足薛定諤方程，以下關(guān)于定態(tài)的說法正確的是：（）A.定態(tài)時粒子的能量不隨時間變化B.定態(tài)時粒子的位置不隨時間變化C.定態(tài)時粒子的速度不隨時間變化D.以上說法都不正確15、在波動方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時刻質(zhì)點的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動方程的推導(dǎo)基于牛頓運動定律，只適用于機械波，對電磁波不適用16、關(guān)于自感和互感現(xiàn)象，以下對于自感系數(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)與兩個線圈的相對位置和匝數(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17、在熱力學(xué)的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關(guān)于氣體的溫度、壓強和熵的變化，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.溫度不變B.壓強減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比18、在電磁學(xué)的知識體系里，關(guān)于電磁波的產(chǎn)生和傳播特性，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.電磁波只能由電荷的勻速運動產(chǎn)生，其傳播不需要介質(zhì)，在真空中的傳播速度與頻率無關(guān)B.電磁波可以由電荷的變速運動產(chǎn)生，其傳播需要介質(zhì)，在不同介質(zhì)中的傳播速度相同C.電磁波的產(chǎn)生與電荷的運動無關(guān)，其傳播速度在真空中恒定，但在不同介質(zhì)中會發(fā)生變化，且頻率越高，折射越明顯D.電磁波由周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)產(chǎn)生，在真空中以光速傳播，頻率不同的電磁波在同一介質(zhì)中的傳播速度不同19、在研究帶電粒子在磁場中的運動時，一個電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，它將做什么運動？（）A.勻速直線運動B.勻加速直線運動C.勻速圓周運動D.平拋運動20、對于簡諧振動的能量，一個做簡諧振動的系統(tǒng)，其能量與振幅的平方成正比。當(dāng)振幅增大時，以下哪個物理量也會增大？（）A.振動周期B.振動頻率C.振動速度的最大值D.振動的初相位二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）隨著量子計算的發(fā)展，探討量子比特的概念、量子門操作和量子算法的原理，以及量子計算在解決特定問題中的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。2、（本題5分）簡述相對論中的四維時空的概念及意義，分析四維時空在相對論中的重要地位。3、（本題5分）結(jié)合熱力學(xué)中的可逆過程和不可逆過程，分析其定義、特點和區(qū)別，推導(dǎo)可逆過程中功和熱的計算方法，并舉例說明。4、（本題5分）熱力學(xué)第一定律表明了能量守恒與轉(zhuǎn)化的關(guān)系。請解釋熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容，并通過一個具體的熱力學(xué)過程（如絕熱膨脹）來說明其應(yīng)用。5、（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。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做半徑為r的圓周運動，繩子能承受的最大拉力為Tmax。已知小球在最低點的速度為v0，計算小球在最高點速度的取值范圍，并分析在什么情況下繩子會斷裂。2、（本題5分）一長為L、質(zhì)量為M的均勻細(xì)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(xì)桿的一端。計算小球與細(xì)桿碰撞后的速度和細(xì)桿轉(zhuǎn)動的角速度。3、（本題5分）一個電荷量為Q的點電荷位于一個邊長為a的立方體的中心，求通過立方體六個面的電通量之和，并分析如果點電荷位于立方體的一個頂點時電通量的情況。4、（本題5分）一個半徑為R的均勻帶電薄圓盤，面電荷密度為σ。計算圓盤軸線上距圓心為x處的電場強度，并分析當(dāng)x趨近于無窮遠(yuǎn)時電場強度的變化。5、（本題5分）一個電子以速度v=0.8c（c為真空中光速）運動，計算其動量、動能和總能量，并分析相對論效應(yīng)