長沙師范學院《原子物理學》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《原子物理學》2023-2024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、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)生衰變所需的時間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？（）A.元素的化學狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內部結構D.以上因素均不影響2、在研究磁場對電流的作用時，安培力的大小可以用公式F=BIL計算。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B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F3、在光學的全反射現(xiàn)象中，當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于某種介質，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.1:04、在量子物理中，光子的能量與頻率有關。一個光子的頻率為ν，其能量為E。若光子的頻率變?yōu)?ν，能量會變?yōu)槎嗌?？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/45、在靜電場中，電場線的疏密程度表示電場強度的大小。對于一個帶正電的點電荷，其周圍的電場線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點電荷C.背離點電荷D.呈環(huán)形分布6、在熱力學第一定律的應用中，一定質量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮。以下關于氣體內能、溫度和做功的關系，哪一項分析是不正確的？（）A.氣體內能增加B.溫度升高C.外界對氣體做功D.氣體對外界做功7、在電磁學的磁場對電流的作用中，安培力的大小與電流強度、導線長度、磁感應強度以及電流與磁場的夾角有關。當電流與磁場垂直時，一段長度為L的直導線通有電流I，在磁感應強度為B的勻強磁場中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ8、在波動光學中，薄膜干涉是一種常見的現(xiàn)象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定9、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的?？藙谛匏贡硎鲋赋觯瑹崃坎荒茏园l(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質C.等待足夠長的時間D.以上都不對10、在量子力學的范疇內，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時間改變，以下哪種說法能準確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動量能同時確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現(xiàn)的概率是恒定的D.粒子的運動狀態(tài)是不確定的11、在熱力學第二定律的表述中，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.功完全轉化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產生其他影響D.以上都不違反12、關于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內B.光的強度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化13、在近代物理學的發(fā)展中，黑體輻射現(xiàn)象引發(fā)了重要的理論突破。對于一個黑體，其單位面積在單位時間內輻射出的能量與波長和溫度有關。在一定溫度下，隨著波長的增加，輻射能量會如何變化？（）A.一直增加B.先增加后減小C.一直減小D.先減小后增加14、關于熱力學過程中的絕熱過程和等溫過程，以下對于絕熱壓縮和等溫壓縮過程中壓強變化、內能變化和做功情況的分析，不正確的是（）A.絕熱壓縮過程壓強增加較快B.等溫壓縮過程內能不變C.絕熱壓縮過程外界對系統(tǒng)做功全部轉化為內能D.絕熱壓縮和等溫壓縮過程外界做功相同15、關于理想氣體的狀態(tài)方程，對于一定質量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強、體積和溫度的關系，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16、在研究牛頓運動定律時，一個質量為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mFt17、在光學的折射定律中，當光從折射率為n1的介質射入折射率為n2的介質時，入射角i和折射角r滿足什么關系？（）A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr18、在波動學中，駐波是由兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但相位相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦上產生的駐波，其波長與弦長之間存在怎樣的關系？（）A.波長等于弦長的整數(shù)倍B.波長等于弦長的半整數(shù)倍C.波長與弦長無關D.波長是弦長的兩倍19、關于光的干涉，在楊氏雙縫干涉實驗中，若兩縫間距增大，干涉條紋的間距會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小20、在近代物理中，關于原子核的放射性衰變，一個放射性原子核經過一定時間發(fā)生衰變。以下關于衰變規(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二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述在波動光學中半波損失的概念和產生條件，并舉例說明其在薄膜干涉和邁克爾遜干涉儀中的影響。2、（本題5分）簡述電場強度的定義及計算方法，舉例說明電場強度在實際問題中的應用。3、（本題5分）在研究剛體的平面運動時，可以將其分解為平動和轉動。請解釋平動和轉動的概念，說明如何確定剛體的瞬時速度和瞬時加速度，并舉例說明其在實際問題中的應用。4、（本題5分）隨著凝聚態(tài)物理的發(fā)展，探討超導、超流等宏觀量子現(xiàn)象的物理機制，以及在低溫物理和材料科學中的應用。5、（本題5分）在波動學中，解釋弦線上橫波的傳播速度與弦線張力和線密度的關系？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在邁克爾遜干涉儀實驗中，可動反射鏡移動了Δd的距離，觀察到條紋移動了N條，入射光波長為λ，求光程差的變化和可動反射鏡移動的距離。2、（本題5分）一長直導線中通有電流I?，在其附近有一矩形線圈，線圈長為l，寬為b，線圈與直導線平行且距離為d，求線圈中的感應電動勢。3、（本題5分）在雙縫干涉實驗中，用波長為500nm和600nm的兩種單色光分別照射，在屏上某點兩種光的光程差分別為1500nm和1800nm。求這兩種光在該點干涉條紋的級次。4、（本題5分）一個質量為m的物體在一個粗糙的斜面上，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、物體質量m、力F、夾角θ和動摩擦因數(shù)μ，求力F做的功。5、（本題5分）一理想氣體進行等壓膨脹，體積從V1增大到V2，吸熱為Q。已知氣體的比熱容比為γ。計算氣體對外做功和內能的變化，并分析此過程的效率。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）熱力學系統(tǒng)的平衡態(tài)和非平衡態(tài)概念對于理解熱現(xiàn)