中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院《電磁場與電磁波》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)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(gè)小題，每小題1分，共25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、在光的衍射現(xiàn)象中，衍射條紋的寬度與波長、障礙物尺寸等因素有關(guān)。一束波長為λ的光通過一個(gè)寬度為a的狹縫發(fā)生衍射，若波長增大到2λ，其他條件不變，衍射條紋的寬度會如何變化？（）A.寬度不變B.寬度增大到原來的2倍C.寬度增大到原來的4倍D.寬度減小到原來的一半2、在靜電場中，對于電場強(qiáng)度和電勢的關(guān)系，以下關(guān)于電場線和等勢面的性質(zhì)以及它們之間的相互聯(lián)系，說法不正確的是（）A.電場線總是垂直于等勢面B.電場強(qiáng)度的方向總是指向電勢降低的方向C.等勢面上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等D.沿著電場線方向，電勢逐漸降低3、在波動光學(xué)中，關(guān)于薄膜干涉現(xiàn)象，例如肥皂泡表面的彩色條紋，以下對于產(chǎn)生干涉的條件、條紋特點(diǎn)和應(yīng)用的描述，錯(cuò)誤的是（）A.薄膜的上下表面反射的光發(fā)生干涉B.條紋的間距與薄膜厚度和入射光波長有關(guān)C.干涉條紋是等間距的明暗相間條紋D.薄膜干涉可用于檢測光學(xué)元件表面的平整度4、關(guān)于靜電場中的電勢，在一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場中，等勢面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面5、在光學(xué)的研究范疇，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。當(dāng)一束光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時(shí)，入射角為i，折射角為r。以下哪個(gè)公式能正確表示折射率n1和n2與入射角和折射角的關(guān)系？（）A.n1sini=n2sinrB.n1cosi=n2cosrC.n1/sini=n2/sinrD.n1/cosi=n2/cosr6、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用伏安法測量電阻時(shí)，由于電表內(nèi)阻的影響會導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差，以下哪種接法適用于測量阻值較大的電阻？（）A.電流表內(nèi)接法B.電流表外接法C.兩種接法均可D.兩種接法均不可7、對于波動光學(xué)中的薄膜干涉現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和條紋特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均勻，且入射光必須是單色光，干涉條紋是等間距的明暗相間條紋B.薄膜干涉發(fā)生在薄膜的上、下表面反射光相遇時(shí)，薄膜厚度不均勻會導(dǎo)致條紋彎曲，條紋的明暗取決于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能發(fā)生，條紋的間距和顏色與薄膜的性質(zhì)無關(guān)D.薄膜干涉現(xiàn)象復(fù)雜且難以觀察，在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大價(jià)值8、對于流體力學(xué)的知識，以下關(guān)于伯努利方程及其在實(shí)際流體中的應(yīng)用限制，哪一個(gè)是正確的？（）A.伯努利方程表明，在理想流體中，流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，但該方程在粘性流體中完全不適用B.伯努利方程適用于任何流體的穩(wěn)定流動，不受流體性質(zhì)和流動條件的限制C.伯努利方程在實(shí)際流體中應(yīng)用時(shí)，需要考慮流體的粘性、可壓縮性和能量損失等因素，其結(jié)果往往是近似的D.伯努利方程只適用于水平管道中的流體流動，對于垂直或傾斜管道則無法應(yīng)用9、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用歐姆表測量電阻時(shí)，需要進(jìn)行調(diào)零操作。如果在測量前沒有進(jìn)行調(diào)零，測量結(jié)果會比真實(shí)值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定10、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11、關(guān)于熱力學(xué)第三定律，以下對于絕對零度不可達(dá)到以及熵的零點(diǎn)的規(guī)定的解釋，不正確的是（）A.無論采取何種手段，都無法使系統(tǒng)達(dá)到絕對零度B.熵的零點(diǎn)是在絕對零度時(shí)規(guī)定的C.絕對零度時(shí)，物質(zhì)的內(nèi)能為零D.熱力學(xué)第三定律對實(shí)際的熱過程沒有指導(dǎo)意義12、對于簡諧振動的能量，一個(gè)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(shí)，以下哪個(gè)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13、在量子力學(xué)的隧道效應(yīng)中，微觀粒子具有穿越勢壘的能力。對于一個(gè)給定的勢壘，粒子穿越勢壘的概率與哪些因素有關(guān)？（）A.只與勢壘高度有關(guān)B.只與勢壘寬度有關(guān)C.與勢壘高度和寬度都有關(guān)D.與粒子的速度有關(guān)14、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動中，角動量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動量守恒的條件，不準(zhǔn)確的是？（）A.系統(tǒng)所受合外力矩為零B.系統(tǒng)所受合外力為零C.內(nèi)力對轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用15、在研究狹義相對論時(shí)，當(dāng)一個(gè)物體以接近光速的速度運(yùn)動時(shí)，以下哪個(gè)物理量會發(fā)生顯著的變化？（）A.質(zhì)量B.長度C.時(shí)間D.以上物理量都會16、對于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？（）A.元素的化學(xué)狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)D.以上因素均不影響17、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(shí)，會發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh18、在波動光學(xué)中，光柵衍射是一種重要的衍射現(xiàn)象。以下關(guān)于光柵衍射條紋的特點(diǎn)，不準(zhǔn)確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數(shù)越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數(shù)，條紋會變得更加尖銳明亮19、在光學(xué)的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)具有重要意義。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關(guān)系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D20、在相對論力學(xué)中，物體的質(zhì)量會隨著速度的增加而增大。當(dāng)一個(gè)物體的速度接近光速的一半時(shí)，其質(zhì)量相對于靜止質(zhì)量增大的比例大約是多少？（）A.10%B.15%C.20%D.25%21、在電磁學(xué)的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導(dǎo)線在磁場中受到安培力的作用。當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時(shí)，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與電流大小有關(guān)B.只與磁場強(qiáng)度有關(guān)C.與電流大小和磁場強(qiáng)度都有關(guān)D.與電流大小、磁場強(qiáng)度和導(dǎo)線長度都有關(guān)22、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23、在研究磁場對電流的作用時(shí)，安培力的大小可以用公式F=BIL計(jì)算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F24、在波動光學(xué)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(yīng)該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm25、在原子核物理中，半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量。某放射性元素的半衰期為T，經(jīng)過時(shí)間2T后，未衰變的原子核數(shù)目占原原子核數(shù)目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/16二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在波動光學(xué)中，菲涅耳衍射是一種近場衍射現(xiàn)象。請解釋菲涅耳衍射的概念和特點(diǎn)，說明其與夫瑯禾費(fèi)衍射的區(qū)別，并舉例說明其在光學(xué)成像和衍射實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。2、（本題5分）請全面論述波動方程的建立和求解方法，分析波動方程在描述機(jī)械波和電磁波傳播中的通用性和物理意義。3、（本題5分）在熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述中，揭示了熱過程的不可逆性。請?jiān)敿?xì)闡述這兩種表述的內(nèi)容，并說明它們之間的等價(jià)性。4、（本題5分）解釋熱力學(xué)第三定律，即在絕對零度時(shí)，純凈物質(zhì)的完美晶體的熵值為零。并探討其在低溫物理和化學(xué)研究中的意義。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為m的物體在一個(gè)粗糙的斜面上，斜面與水平地面的夾角為θ，動摩擦因數(shù)為μ，用一個(gè)與斜面平行的力F將物體從斜面底端勻速推到頂端。已知斜面長度L、物體質(zhì)量m、力F、夾角θ和動摩擦因數(shù)μ，求力F做的功。2、（本題5分）有一個(gè)半徑為R的均勻帶電圓環(huán)，電荷線密度為λ，求圓環(huán)軸線上任意一點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小和方向。3、（本題5分）一個(gè)由電阻R1和R2組成的串聯(lián)電路，接在電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源上。已知R1=2R2，當(dāng)R2消耗的電功率為P時(shí)，計(jì)算電源的輸出功率。4、（本題5分）一長直圓柱形導(dǎo)體，半徑為R，通有均勻分布的電流I。求導(dǎo)體內(nèi)部和外部的磁場強(qiáng)度分布。5、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為0.2kg的物體在水平面上做簡諧運(yùn)動，振幅為0.1m，周期為2s。求物體所受的回復(fù)力的最大值和在t=