北京師范大學《現(xiàn)代物理與中學物理》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《現(xiàn)代物理與中學物理》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、在量子物理中，電子的軌道概念與經(jīng)典物理中的有很大不同。按照玻爾的氫原子理論，電子在特定的軌道上運動時，具有怎樣的能量特點？（）A.能量連續(xù)變化B.能量離散取值C.能量與軌道半徑成正比D.能量與軌道半徑成反比2、在研究簡諧運動的圖像時，圖像可以反映出振動的特征。一個簡諧運動的位移-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3、對于光的偏振現(xiàn)象，以下關于其產(chǎn)生原因和應用領域，哪一項是恰當?shù)?？（）A.光的偏振現(xiàn)象是由于光的橫波特性導致的，廣泛應用于攝影、通信、液晶顯示等領域B.光的偏振只與光的傳播方向有關，與光源和介質(zhì)的性質(zhì)無關，其應用范圍有限C.偏振現(xiàn)象使得光的能量發(fā)生損失，因此在大多數(shù)情況下應盡量避免D.光的偏振無法通過人工方法產(chǎn)生，只能在自然條件下觀察到4、在剛體力學的研究中，關于剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律和轉(zhuǎn)動慣量的影響因素，以下哪種描述是準確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關，與轉(zhuǎn)軸位置無關B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律與牛頓第二定律類似，轉(zhuǎn)動慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠，轉(zhuǎn)動慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動的情況，對于變速轉(zhuǎn)動則不適用，轉(zhuǎn)動慣量對剛體的轉(zhuǎn)動沒有實質(zhì)作用5、在研究平拋運動時，水平方向和豎直方向的運動需要分別分析。一個物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過時間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來的2倍C.水平位移增大到原來的4倍D.水平位移減小到原來的一半6、在電磁學中，安培環(huán)路定理用于計算磁場的分布。對于一個無限長直載流導線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強度，與到導線距離的關系是怎樣的？（）A.與距離成正比B.與距離成反比C.與距離的平方成正比D.與距離的平方成反比7、在相對論的框架下，對于高速運動物體的長度收縮和時間膨脹現(xiàn)象，以下關于其產(chǎn)生條件和影響因素的描述，不準確的是（）A.物體運動速度越快，長度收縮越明顯B.時間膨脹只在接近光速時才顯著C.長度收縮和時間膨脹與觀察者的參考系有關D.對于低速運動物體，長度收縮和時間膨脹可以忽略不計8、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°9、在研究靜電平衡的導體時，導體內(nèi)部的電場強度為零。如果在導體內(nèi)部放入一個電荷，導體內(nèi)部的電場強度會如何變化？（）A.仍為零B.不為零C.無法確定D.以上都不對10、在近代物理中，關于電子的雙縫干涉實驗，當逐個發(fā)射電子時，以下關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11、在靜電場中，電場強度的環(huán)流恒等于零，這反映了靜電場的什么性質(zhì)？（）A.有源無旋B.有旋無源C.有源有旋D.無源無旋12、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒13、在量子物理中，不確定性原理限制了我們同時精確測量粒子的某些物理量。以下關于不確定性原理的表述，不正確的是？（）A.不能同時精確測量粒子的位置和動量B.不能同時精確測量粒子的能量和時間C.不確定性原理是由于測量技術的限制導致的D.不確定性原理反映了微觀粒子的波動性14、在波動光學中，楊氏雙縫干涉實驗是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實驗。在實驗中，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，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D15、在研究物體的運動時，我們常常需要考慮力的作用。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，物體的速度從0增加到v。若力的大小變?yōu)?F，其他條件不變，物體達到速度v所需的時間會如何變化？（）A.時間不變B.時間縮短為原來的一半C.時間縮短為原來的四分之一D.無法確定二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在電磁學中，討論自感和互感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和物理意義，并舉例說明其在實際電路中的應用？2、（本題5分）在熱力學中，卡諾循環(huán)是一種理想的熱機循環(huán)。請說明卡諾循環(huán)的四個過程，并解釋為什么卡諾循環(huán)的效率是所有熱機循環(huán)效率的上限？3、（本題5分）解釋聲波的反射、折射和衍射現(xiàn)象，并說明在不同介質(zhì)中聲波傳播速度的影響因素。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）全面論述狹義相對論中的相對論力學中的動能和勢能，分析其與經(jīng)典力學的區(qū)別和聯(lián)系，以及在高能粒子加速和碰撞中的應用。2、（本題5分）論述流體力學中雷諾數(shù)的意義及應用，分析其在流體流動狀態(tài)判斷中的作用。3、（本題5分）詳細分析靜磁場中的安培環(huán)路定理在計算復雜磁場分布中的應用，舉例說明并闡述解題的關鍵步驟和注意事項。4、（本題5分）電磁學中的電感和電容在電路中起著重要作用，探討電感和電容的物理概念、計算方法和在交流電路中的特性，以及在濾波電路和儲能電路中的應用。5、（本題5分）深入分析熱力學中的混合氣體和分壓定律，闡述其物理概念、數(shù)學表達式以及在氣體混合物性質(zhì)和化學平衡中的應用。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一細圓環(huán)，半徑為R，均勻分布著電荷Q，在圓環(huán)軸線上距離圓心為z的點處有一電荷量為q的點電荷，z>>R。求點電荷受到的電場力。2、（本題10分）一個質(zhì)量為m的小球，用一根