廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院《物理前沿選講》2023-2024學(xué)年第二學(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頁廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院《物理前沿選講》

2023-2024學(xué)年第二學(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、在波動學(xué)中，多普勒效應(yīng)描述了波源和觀察者相對運(yùn)動時頻率的變化。當(dāng)波源和觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率會怎樣變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低2、在相對論中，長度收縮效應(yīng)指出運(yùn)動物體的長度在運(yùn)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(yùn)動時，其在運(yùn)動方向上的長度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮浚ǎ〢.0.1B.0.44C.0.9D.0.53、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4、在近代物理中，盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。在實(shí)驗中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他條件不變，那么散射角大于90度的α粒子數(shù)會如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無法確定5、在熱力學(xué)的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量6、在研究簡諧運(yùn)動的圖像時，圖像可以反映出振動的特征。一個簡諧運(yùn)動的位移-時間圖像是正弦曲線，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、在相對論中，質(zhì)速關(guān)系表明物體的質(zhì)量會隨著速度的增加而增加。以下關(guān)于質(zhì)速關(guān)系的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.當(dāng)物體的速度接近光速時，其質(zhì)量會趨于無窮大B.質(zhì)速關(guān)系是狹義相對論的重要推論之一C.質(zhì)速關(guān)系說明在低速情況下，經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)量概念仍然適用D.物體的質(zhì)量增加是由于其動能的增加導(dǎo)致的8、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)9、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功的關(guān)系密切。一個帶正電的粒子在電場中移動，電場力做正功，其電勢能會如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少10、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。一個物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運(yùn)動時，其動能為Ek。若速度增大到2v，動能會如何變化？（）A.動能增大到原來的2倍B.動能增大到原來的4倍C.動能增大到原來的8倍D.動能增大到原來的16倍11、在波動光學(xué)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12、在波動學(xué)的研究中，機(jī)械波的傳播具有一定的特性。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波源的振動方程為y=Asin(ωt)，波速為v。在t時刻，x處質(zhì)點(diǎn)的振動位移y與哪些因素有關(guān)？（）A.只與t有關(guān)B.只與x有關(guān)C.與t和x都有關(guān)D.與t和x都無關(guān)13、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是等價的。對于一個熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼1，向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛镼2，對外做功為W，如果該熱機(jī)的效率為50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J14、在剛體力學(xué)的研究中，轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動特性的重要物理量。對于一個質(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)動慣量，以下哪個表達(dá)式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR215、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(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F16、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功有關(guān)。一個帶正電的粒子在電場中運(yùn)動，電場力做正功，粒子的電勢能會如何變化？（）A.電勢能增大B.電勢能減小C.電勢能不變D.先增大后減小17、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關(guān)于泡利不相容原理的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.解釋了原子的殼層結(jié)構(gòu)B.確定了每個原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預(yù)測元素的化學(xué)性質(zhì)D.對原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響18、在熱力學(xué)的領(lǐng)域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高時其體積會發(fā)生變化。以下關(guān)于體積變化的描述，哪一項是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類19、在光學(xué)的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實(shí)驗具有重要意義。在雙縫干涉實(shí)驗中，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、在磁場中，安培環(huán)路定理可以用來計算磁感應(yīng)強(qiáng)度。以下關(guān)于安培環(huán)路定理的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.要求磁場具有高度的對稱性B.閉合回路必須選取在磁場為零的區(qū)域C.可以用于計算無限長直導(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.對于非對稱的磁場分布，不能直接應(yīng)用安培環(huán)路定理21、在靜電場中，一個帶電量為Q的點(diǎn)電荷周圍存在電場。若在距離點(diǎn)電荷r處放置一個試探電荷q，以下關(guān)于試探電荷所受電場力的大小和方向，哪一項說法是不正確的？（）A.電場力的大小與r的平方成反比B.電場力的方向沿兩點(diǎn)電荷連線且背離點(diǎn)電荷C.可以根據(jù)庫侖定律計算電場力的大小D.電場力的大小與試探電荷的電量成正比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)驗性的理論23、在相對論的研究中，時間膨脹效應(yīng)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(yùn)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)24、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程反映了氣體的狀態(tài)參量之間的關(guān)系。以下關(guān)于理想氣體狀態(tài)方程適用條件的說法，不準(zhǔn)確的是？（）A.氣體分子本身的體積可以忽略不計B.氣體分子之間沒有相互作用力C.只適用于溫度不太低、壓強(qiáng)不太高的情況D.對任何氣體在任何條件下都適用25、在波動光學(xué)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(qiáng)度的變化，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強(qiáng)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)26、在光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗中，光源的相干性對實(shí)驗結(jié)果有重要影響。以下關(guān)于光源相干性的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.相干性好的光源可以產(chǎn)生清晰的干涉和衍射條紋B.普通光源的相干性較差，因為其發(fā)光是隨機(jī)的C.激光具有很好的相干性，適用于高精度的干涉和衍射實(shí)驗D.光源的相干性只與光源的波長有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)27、在電磁學(xué)的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對于一個頻率為f的電磁波，其波長λ與頻率f的關(guān)系是怎樣的？（）A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c2/f28、對于熱力學(xué)過程中的可逆過程和不可逆過程，以下關(guān)于其區(qū)別和判斷標(biāo)準(zhǔn)，哪一項是準(zhǔn)確的？（）A.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否能夠反向進(jìn)行，只要能夠反向進(jìn)行的過程就是可逆過程B.可逆過程是一種理想過程，在實(shí)際中不存在，不可逆過程則是普遍存在的，判斷標(biāo)準(zhǔn)是看過程是否引起了外界的變化C.可逆過程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于能量轉(zhuǎn)化的效率，效率高的是可逆過程，效率低的是不可逆過程29、在磁場的研究中，一個通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強(qiáng)度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計算，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當(dāng)圓環(huán)平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)30、在剛體力學(xué)中，一剛體繞定軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動慣量為I，角速度為ω。若對剛體施加一個恒定的合外力矩M，經(jīng)過一段時間t。以下關(guān)于角速度的變化，哪一項表述是不準(zhǔn)確的？（）A.角速度的增加量為Mt/IB.轉(zhuǎn)動慣量越大，角速度的增加越慢C.合外力矩越大，角速度的變化越快D.角速度的變化與剛體的初始角速度無關(guān)二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討光學(xué)中的折射定律和反射定律，分析其物理本質(zhì)、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及在各種光學(xué)器件和自然現(xiàn)象中的體現(xiàn)和應(yīng)用。2、（本題5分）分析量子力學(xué)中的不確定性原理，論述其物理內(nèi)涵、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及對微觀粒子測量和物理過程的限制，舉例說明其在原子物理和量子計算中的影響。3、（本題5分）量子力學(xué)中的量子點(diǎn)是一種納米尺度的結(jié)構(gòu)，闡述量子點(diǎn)的物理特性、制備方法和在量子計算、光電器件中的應(yīng)用。4、（本題5分）波動光學(xué)中的相干光的產(chǎn)生和控制是干涉和衍射實(shí)驗的基礎(chǔ)，分析相干光源的實(shí)現(xiàn)方法、相干長度的概念和測量，以及在光學(xué)干涉測量中的應(yīng)用。5、（本題5分）論述熱力學(xué)中的焦耳定律和熱功當(dāng)量，解釋其物理實(shí)驗、數(shù)學(xué)關(guān)系，以及焦耳定律在熱學(xué)和能量轉(zhuǎn)化研究中的重要性和應(yīng)用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述牛頓第三定律的內(nèi)涵，探討其在不同領(lǐng)域的具體實(shí)例及作用。2、（本題5分）在相對論性質(zhì)量和能量的關(guān)系中，論述質(zhì)能方程的推導(dǎo)過程，分析質(zhì)量和能量的轉(zhuǎn)化機(jī)制，并舉例說明其在核反應(yīng)中的應(yīng)用。3、（本題5分）簡述相對論中的時間延緩效應(yīng)的產(chǎn)生原因及應(yīng)用，分析時間延緩效應(yīng)在相對論中的重要性。4、（本題5分）闡述狹義相對論中的質(zhì)速關(guān)系，即物體的質(zhì)量隨其速度的增加而增大的現(xiàn)象，并解釋其產(chǎn)生的原因和對物理現(xiàn)象的影