安徽大學(xué)《近代物理實驗》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁安徽大學(xué)

《近代物理實驗》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2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、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關(guān)2、在量子力學(xué)中，波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的重要概念。以下關(guān)于波函數(shù)的物理意義，不正確的是？（）A.波函數(shù)的模的平方表示粒子在空間某點出現(xiàn)的概率密度B.波函數(shù)本身可以直接測量C.波函數(shù)滿足一定的邊界條件和歸一化條件D.波函數(shù)的相位具有重要的物理意義3、關(guān)于氣體分子運動論，對于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關(guān)于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無限大4、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對流和輻射。一個高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導(dǎo)進行熱量傳遞。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5、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)6、在量子力學(xué)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7、對于磁場的安培環(huán)路定理，以下關(guān)于其內(nèi)容和應(yīng)用中的注意事項，哪一個是準確的？（）A.安培環(huán)路定理指出，在穩(wěn)恒磁場中，磁感應(yīng)強度沿任何閉合回路的線積分等于穿過該回路所包圍面積的電流代數(shù)和的μ0倍，但該定理不能用于求解非對稱電流分布產(chǎn)生的磁場B.安培環(huán)路定理適用于任何磁場，只要知道回路所包圍的電流，就可以直接求出磁感應(yīng)強度C.應(yīng)用安培環(huán)路定理時，不需要考慮磁場的對稱性和電流的分布情況D.安培環(huán)路定理中的電流必須是傳導(dǎo)電流，不包括位移電流8、在光學(xué)的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像9、在相對論中，時間膨脹效應(yīng)表明運動的時鐘會變慢。如果一個飛船以0.8c的速度（c為光速）飛行，地球上的觀察者測量飛船上的時間流逝速度與地球上的時間流逝速度之比是多少？（）A.0.6B.0.8C.5/3D.3/510、對于電場中的電勢能和電勢差，以下關(guān)于電荷在電場中電勢能的變化、電勢差的定義和計算，以及它們與電場強度的關(guān)系的表述，不準確的是（）A.正電荷在電勢高處電勢能大，負電荷在電勢低處電勢能大B.電勢差等于電場中兩點電勢之差C.電場強度越大，電勢差越大D.電荷在電場中移動時，電勢能的變化等于電場力做的功11、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一項描述是不準確的？（）A.質(zhì)量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質(zhì)量公式來定量計算質(zhì)量的變化C.速度越接近光速，質(zhì)量增加越緩慢D.質(zhì)量的變化與粒子的靜止質(zhì)量和速度有關(guān)12、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13、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對于一個變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生的電場，以下關(guān)于該感應(yīng)電場的性質(zhì)和特點的說法，錯誤的是（）A.感應(yīng)電場的電場線是閉合曲線B.感應(yīng)電場的方向與磁場變化率的方向有關(guān)C.感應(yīng)電場的強度與磁場變化的快慢成正比D.感應(yīng)電場對處于其中的電荷不做功14、在研究帶電粒子在磁場中的運動時，一個電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，它將做什么運動？（）A.勻速直線運動B.勻加速直線運動C.勻速圓周運動D.平拋運動15、在近代物理中，電子通過雙縫干涉實驗時表現(xiàn)出波動性，以下哪種解釋能說明這一現(xiàn)象？（）A.電子與雙縫邊緣發(fā)生碰撞B.電子在雙縫間發(fā)生折射C.電子的運動遵循概率波規(guī)律D.電子受到雙縫間電場的作用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在熱力學(xué)中，熱容量是描述物體吸收或放出熱量與溫度變化關(guān)系的物理量。請解釋定容熱容量和定壓熱容量的概念，推導(dǎo)它們的表達式，并討論在理想氣體情況下兩者的關(guān)系。2、（本題5分）隨著光學(xué)信息處理技術(shù)的興起，探討空間濾波、傅里葉變換光學(xué)等原理和在圖像處理、模式識別中的應(yīng)用。3、（本題5分）請全面論述光的全反射現(xiàn)象，包括其產(chǎn)生條件、臨界角的計算和在光纖通信、光學(xué)器件中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）熱力學(xué)中的熱擴散現(xiàn)象在材料加工和熱傳遞中不可忽視，深入探討熱擴散方程的推導(dǎo)、解的形式和在熱傳導(dǎo)問題中的應(yīng)用。2、（本題5分）深入探討?yīng)M義相對論中的長度收縮和時間膨脹效應(yīng)，解釋其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程以及在高速運動中的實際觀測和應(yīng)用。3、（本題5分）熱力學(xué)中的焦耳-湯姆遜效應(yīng)在氣體液化和制冷技術(shù)中得到應(yīng)用，深入探討其原理、熱力學(xué)分析以及在實際工程中的實現(xiàn)和優(yōu)化。4、（本題5分）全面論述熱力學(xué)中的熱容量和比熱容的概念，探討它們的定義、計算方法以及在不同物質(zhì)和熱過程中的變化規(guī)律。5、（本題5分）波動光學(xué)中的雙縫干涉實驗對理解光的波動性具有重要意義，分析實驗裝置、現(xiàn)象和結(jié)果，論述其對量子力學(xué)發(fā)展的啟示。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個電容器中，兩極板間的距離為d，面積為S，中間充滿相對介電常數(shù)為εr的電介質(zhì)。求電容器的電容，并計算當兩極板間加上電壓U時，電容器儲存的電場能量。2、（本題10分）在一個半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。一個帶電量為q、質(zhì)量為m的粒子，以速度v沿與半徑成θ角的方向射入磁場。已知磁場強度B、粒子電荷量q、質(zhì)量