重慶交通大學(xué)《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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《電磁場與電磁波》2022-2023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批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對流和輻射。一個(gè)高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導(dǎo)進(jìn)行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導(dǎo)的速率會如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍2、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(dòng)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3、在相對論中，當(dāng)兩個(gè)觀察者相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，對于同一事件的時(shí)間和空間測量會有所不同，這被稱為“相對性”，以下哪種情況能體現(xiàn)時(shí)間的相對性？（）A.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得比靜止的時(shí)鐘快B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得比靜止的時(shí)鐘慢C.運(yùn)動(dòng)和靜止的時(shí)鐘走得一樣快D.時(shí)間的測量與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)4、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.1/165、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都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過程違反了熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述？（）A.熱從高溫物體自發(fā)傳給低溫物體B.功完全轉(zhuǎn)化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.以上都不違反6、在研究簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像時(shí)，圖像可以反映出振動(dòng)的特征。一個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖像是正弦曲線，從圖像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、頻率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度7、對于光的折射現(xiàn)象，當(dāng)一束光從空氣斜射入水中時(shí)，以下關(guān)于入射角、折射角以及光速變化的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.入射角大于折射角B.光在水中的傳播速度變慢C.折射角的大小取決于入射角和兩種介質(zhì)的折射率D.入射角增大時(shí)，折射角不變8、關(guān)于靜電場中的電介質(zhì)，對于電介質(zhì)的極化現(xiàn)象、極化強(qiáng)度和電介質(zhì)對電場的影響，以下說法不準(zhǔn)確的是（）A.電介質(zhì)在電場中會發(fā)生極化B.極化強(qiáng)度與外加電場強(qiáng)度成正比C.插入電介質(zhì)會使電場強(qiáng)度減小D.電介質(zhì)的極化是瞬間完成的9、在剛體力學(xué)的研究中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。對于一個(gè)質(zhì)量分布均勻的細(xì)圓環(huán)，其半徑為R，質(zhì)量為M，關(guān)于其繞圓心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以下哪個(gè)表達(dá)式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR210、在光學(xué)儀器中，顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的原理和性能是重要的知識點(diǎn)。以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)，不正確的是？（）A.顯微鏡的分辨本領(lǐng)取決于物鏡的數(shù)值孔徑B.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)取決于物鏡的口徑C.增大顯微鏡的放大倍數(shù)可以提高分辨本領(lǐng)D.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)與目鏡無關(guān)11、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12、在波動(dòng)方程中，波速、波長和頻率之間存在著一定的關(guān)系。以下關(guān)于波速的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定B.對于同一列波，在不同介質(zhì)中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長和頻率無關(guān)13、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度D.線圈的電阻14、在剛體力學(xué)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。以下關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)B.與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)C.質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一定越大D.對于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的剛體，可以通過公式計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量15、在靜電場的研究中，電場強(qiáng)度和電勢是兩個(gè)重要的物理量。對于一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場，電場強(qiáng)度為零的地方，電勢一定為零嗎？（）A.一定為零B.一定不為零C.可能為零，也可能不為零D.取決于點(diǎn)電荷的電荷量二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在相對論中，討論相對論質(zhì)量增加的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法？2、（本題5分）闡述量子力學(xué)中的不確定性原理，即不能同時(shí)精確測量粒子的位置和動(dòng)量。并說明其對微觀世界認(rèn)識的影響。3、（本題5分）隨著天體物理學(xué)中的恒星演化末期現(xiàn)象研究，探討白矮星、中子星和黑洞的形成條件、物理特性和觀測證據(jù)。4、（本題5分）闡述熱力學(xué)中的卡諾循環(huán)，說明其效率的計(jì)算方法和在熱機(jī)研究中的意義。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討固體物理中的晶體結(jié)構(gòu)和能帶理論，包括晶體的晶格結(jié)構(gòu)、原子價(jià)鍵類型，以及能帶的形成和對固體導(dǎo)電性的影響，舉例說明其在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用。2、（本題5分）電動(dòng)力學(xué)中的電磁波在介質(zhì)中的傳播特性與介質(zhì)的電磁參數(shù)有關(guān)，分析電磁波在不同介質(zhì)（如電介質(zhì)、磁介質(zhì)）中的傳播規(guī)律、折射和反射現(xiàn)象，以及在光學(xué)材料和電磁屏蔽中的應(yīng)用。3、（本題5分）深入探討?yīng)M義相對論中的長度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)，解釋其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程以及在高速運(yùn)動(dòng)中的實(shí)際觀測和應(yīng)用。4、（本題5分）深入探討量子力學(xué)中的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)，解釋其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、物理意義和對原子磁矩和空間量子化的驗(yàn)證。5、（本題5分）全面論述熱力學(xué)中的熵的概念和熵增加原理在判斷自發(fā)過程和不可逆過程中的應(yīng)用，舉例說明并分析相關(guān)物理過程。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）在一個(gè)靜電場中，有一個(gè)帶電量為Q的點(diǎn)電荷，在距離它為r處有一個(gè)試探電荷q。已知點(diǎn)電荷電量Q、試探電荷電量q和距離r，求試探電荷受到的電場力以及電勢能的變化。2、（本題10分）一個(gè)折射率為1.5的凸透鏡，其焦距為20cm。在透鏡左側(cè)30cm處有一物體，高度為5cm。求通過透鏡后所成的像的位置、大小和虛實(shí)情況。3、（本題10分）一個(gè)質(zhì)量為m的物體在一個(gè)豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，繩子的一端固定在一個(gè)可移動(dòng)的小車上，另一端系著物體。已知小車的速