中南大學《大學物理C（一）》2022-2023學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁中南大學

《大學物理C（一）》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30個小題，每小題1分，共30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、在靜電場中，對于電場強度和電勢的關(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.電場強度的方向總是指向電勢降低的方向C.等勢面上各點的電場強度大小相等D.沿著電場線方向，電勢逐漸降低2、在光學的折射定律中，對于光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時的折射情況，以下關(guān)于入射角和折射角的正弦值之比與介質(zhì)折射率的關(guān)系，描述不準確的是（）A.入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的相對折射率B.折射率大的介質(zhì)中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度有關(guān)D.不同頻率的光在同一介質(zhì)中的折射率相同3、對于電容和電容器，以下關(guān)于平行板電容器的電容大小與極板面積、極板間距和介質(zhì)的關(guān)系，以及電容器的充電和放電過程的理解，不準確的是（）A.電容與極板面積成正比，與極板間距成反比B.介質(zhì)的介電常數(shù)越大，電容越大C.電容器充電時電流逐漸減小，放電時電流逐漸增大D.電容器的電容大小與所加電壓無關(guān)4、在電磁學的知識體系里，關(guān)于電磁波的產(chǎn)生和傳播特性，以下哪種表述是恰當?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5、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)6、在熱學中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積和壓強無關(guān)，以下哪種過程中理想氣體的內(nèi)能會增加？（）A.等容升溫B.等壓降溫C.等溫壓縮D.絕熱膨脹7、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)8、在研究牛頓運動定律時，一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，它的速度會發(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mFt9、在光學的折射定律應用中，一束光從玻璃射入水中，已知玻璃的折射率大于水的折射率。入射角為45°，折射角可能是多少？（）A.30°B.45°C.60°D.90°10、在電磁感應中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電的頻率為50Hz。如果線圈的面積增大一倍，轉(zhuǎn)速增大一倍，其他條件不變，那么交流電的頻率變?yōu)槎嗌?？（）A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz11、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(guān)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12、在近代物理中，關(guān)于電子的雙縫干涉實驗，當逐個發(fā)射電子時，以下關(guān)于屏上形成的干涉條紋的描述，哪一項是不準確的？（）A.隨著發(fā)射電子數(shù)量的增加，逐漸呈現(xiàn)出干涉條紋B.單個電子也能與自身發(fā)生干涉C.干涉條紋的出現(xiàn)表明電子具有波動性D.干涉條紋的位置和強度與電子的發(fā)射時間有關(guān)13、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14、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.I0/815、在相對論中，長度收縮效應指出運動物體的長度在運動方向上會變短。如果一個物體在相對觀察者以0.9c的速度運動時，其在運動方向上的長度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.516、在量子力學的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足一定的方程。若已知粒子的勢能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內(nèi)U(x)=0，那么在此區(qū)域內(nèi)粒子的波函數(shù)滿足怎樣的方程？（）A.波動方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程17、在電磁學的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導線在磁場中受到安培力的作用。當電流方向與磁場方向垂直時，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.只與磁場強度有關(guān)C.與電流大小和磁場強度都有關(guān)D.與電流大小、磁場強度和導線長度都有關(guān)18、關(guān)于理想氣體的狀態(tài)方程，對于一定質(zhì)量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強、體積和溫度的關(guān)系，以下說法錯誤的是（）A.當溫度不變時，壓強與體積成反比B.當體積不變時，壓強與溫度成正比C.當壓強不變時，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體19、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長度收縮和時間膨脹的描述，不準確的是？（）A.運動的物體在運動方向上長度會收縮B.運動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系20、在量子力學的領(lǐng)域，微觀粒子具有波粒二象性。對于一個具有一定動量p的微觀粒子，其對應的德布羅意波長λ可以通過哪個公式計算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p2)21、在波動光學的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強度的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強度減弱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)22、在光學的全反射現(xiàn)象中，當光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于某種介質(zhì)，臨界角為45度，當入射角為60度時，反射光和折射光的強度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:023、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24、在研究動量守恒定律時，系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零是重要條件。在光滑水平面上，兩個質(zhì)量分別為m1和m2的小球發(fā)生正碰，碰撞前速度分別為v1和v2，碰撞后速度分別為v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞為完全彈性碰撞，碰撞后兩球的速度會如何變化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.無法確定25、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)26、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。一個絕熱封閉系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)生不可逆過程，系統(tǒng)的熵會怎樣變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少27、在狹義相對論中，對于同時的相對性概念，以下關(guān)于在不同慣性參考系中觀察兩個事件是否同時發(fā)生的判斷，描述不準確的是（）A.在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個參考系中一定不同時發(fā)生B.同時的相對性是由于光速不變原理導致的C.當兩個參考系的相對速度較小時，同時的相對性不明顯D.同時的相對性與觀察者的運動狀態(tài)有關(guān)28、在相對論的研究中，時間膨脹效應是一個關(guān)鍵概念。一個靜止時長為t0的時鐘，放在以速度v運動的飛船上，地面上的觀察者測得的時鐘時間t會如何變化？（）A.t<t0B.t=t0C.t>t0D.與v的大小無關(guān)29、對于光學的研究，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(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動性無關(guān)，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30、關(guān)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.波源的振動加速度二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在量子力學中，波粒二象性是一個核心概念，請詳細論述其內(nèi)涵、實驗驗證以及對我們理解微觀世界的重要意義。2、（本題5分）深入研究靜電場中的帶電粒子在電場中的運動規(guī)律，分析其受力情況、運動方程和在示波器、加速器等設(shè)備中的應用。3、（本題5分）深入研究量子力學中波粒二象性的概念，解釋其對微觀世界粒子行為的描述以及在現(xiàn)代物理學中的重要應用。4、（本題5分）論述相對論中時間膨脹和長度收縮現(xiàn)象的概念及產(chǎn)生原因，探討其對人類認識宇宙的重大影響。5、（本題5分）波動光學中的光的散射現(xiàn)象在大氣光學和材料研究中具有重要意義，分析光散射的類型（如瑞利散射、米氏散射）、規(guī)律和影響因素，以及在天空顏色、激光粒度分析中的應用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在量子力學的表象變換中，論述幺正變換的性質(zhì)和作用，推導表象變換的矩陣形式，分析表象變換對量子力學問題求解的影響，并舉例說明。2、（本題5分）在光學中，解釋光的吸收、散射和反射現(xiàn)象的物理機制？3、（本題5分）在波動光學中，光的干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān)？請詳細闡述雙縫干涉和薄膜干涉中條紋間距的計算公式，并舉例說明如何通過改變這些因素來控制干涉條紋的間距。4、（本題5分）在量子物理中，解釋量子點的物理特性和應