江南大學《大學物理實驗》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《大學物理實驗》2021-2022學年第一學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20個小題，每小題2分，共40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、在電磁學中，一個長直螺線管內部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長度，以下關于磁場強度的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁場強度與電流成正比B.磁場強度與匝數(shù)成正比C.磁場強度與螺線管長度無關D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強度2、在光學的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實驗具有重要意義。在雙縫干涉實驗中，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，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D3、在電磁學的電容部分，平行板電容器的電容與極板面積、極板間距和電介質的介電常數(shù)有關。如果在一個平行板電容器中插入一塊電介質，其電容會如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小4、在經典力學的范疇中，關于牛頓運動定律的適用范圍和局限性，以下哪種說法是較為準確的？（）A.牛頓運動定律適用于所有宏觀和微觀物體的運動，沒有任何局限性B.牛頓運動定律只適用于宏觀低速物體的運動，在高速和微觀領域需要相對論和量子力學來修正C.牛頓運動定律對于高速運動的物體仍然適用，但對于微觀粒子則完全不適用D.牛頓運動定律的適用范圍和局限性難以確定，取決于具體的研究對象和問題5、在相對論中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。當一個物體的速度接近光速時，其動能的增加與速度的關系是怎樣的？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能的增加變得越來越困難D.動能的增加變得越來越容易6、在波動方程的推導和應用中，關于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時刻質點的位移，波速只與介質的性質有關B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質的性質和傳播方向無關C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機械波，其波速在不同介質中相同D.波動方程的推導基于牛頓運動定律，只適用于機械波，對電磁波不適用7、在剛體力學中，轉動慣量是描述剛體轉動特性的重要物理量。以下關于轉動慣量的決定因素，不準確的是？（）A.與剛體的質量分布有關B.與轉軸的位置有關C.質量越大，轉動慣量一定越大D.對于形狀規(guī)則、質量分布均勻的剛體，可以通過公式計算轉動慣量8、在熱學中，理想氣體的內能只與溫度有關。一定質量的理想氣體，溫度升高了ΔT，內能增加了ΔU。若溫度再升高相同的ΔT，內能的增加量會如何變化？（）A.增加量不變B.增加量增大C.增加量減小D.無法確定9、在波動光學的干涉和衍射實驗中，對于楊氏雙縫干涉實驗和夫瑯禾費單縫衍射實驗的裝置、條紋特點和物理意義，以下描述錯誤的是（）A.楊氏雙縫干涉實驗中條紋等間距B.夫瑯禾費單縫衍射實驗中中央亮紋最寬C.兩個實驗都證明了光的波動性D.干涉和衍射現(xiàn)象不能同時發(fā)生10、在相對論的研究中，時間膨脹效應是一個關鍵概念。一個靜止時長為t0的時鐘，放在以速度v運動的飛船上，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11、對于簡諧振動的能量，一個做簡諧振動的系統(tǒng)，其能量與振幅的平方成正比。當振幅增大時，以下哪個物理量也會增大？（）A.振動周期B.振動頻率C.振動速度的最大值D.振動的初相位12、在波動光學中，光柵衍射是一種重要的衍射現(xiàn)象。以下關于光柵衍射條紋的特點，不準確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數(shù)越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數(shù)，條紋會變得更加尖銳明亮13、在量子力學的范疇內，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U(x)=0，那么在此區(qū)域內粒子的波函數(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14、在相對論中，一個物體的運動速度接近光速時，其長度會發(fā)生收縮。以下關于長度收縮效應的描述，哪一項是不正確的？（）A.收縮只發(fā)生在運動方向上B.收縮的程度與速度的平方成正比C.對于靜止的觀察者，物體的長度會變短D.長度收縮是一種視覺錯覺，實際上物體的長度不變15、在近代物理的研究中，對于原子核的結構和放射性衰變，以下關于原子核的組成、衰變類型和衰變規(guī)律的表述，不正確的是（）A.原子核由質子和中子組成B.放射性衰變包括α衰變、β衰變和γ衰變C.衰變過程中原子核的質量數(shù)和電荷數(shù)都守恒D.原子核的穩(wěn)定性與質子數(shù)和中子數(shù)的比例無關16、在研究簡諧運動時，回復力的特點需要明確。一個做簡諧運動的物體，回復力大小與位移大小成正比，方向相反。當位移為最大位移的一半時，回復力的大小是最大回復力的多少倍？（）A.1/2B.√2/2C.1/√2D.1/417、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關于折射角的大小，哪一項描述是不準確的？（）（）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18、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運動的慣性系中是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.取決于兩個慣性系的相對速度大小19、在光學的偏振現(xiàn)象研究中，自然光通過偏振片后會變成偏振光。如果讓兩偏振片的偏振化方向夾角逐漸增大，透過兩偏振片的光強會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小20、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)形分布二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）請詳細闡述熱力學中的克勞修斯不等式，解釋其物理意義，推導其表達式，并舉例說明其在判斷不可逆過程中的應用。2、（本題5分）闡述熱力學中的吉布斯自由能的概念及應用，分析吉布斯自由能在熱力學中的重要地位。3、（本題5分）分析波動光學中的光的吸收現(xiàn)象的產生原因及特點，探討光的吸收在光學中的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個半徑為R的均勻磁場中，有一根長度為L的導體棒以角速度ω繞一端在磁場中勻速轉動。已知磁場強度B、導體棒長度L、半徑R和角速度ω，求導體棒產生的感應電動勢的大小。2、（本題5分）一理想氣體進行卡諾循環(huán)，高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，求循環(huán)效率。3、（本題5分）一平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間充滿兩層厚度相同的電介質，相對介電常數(shù)分別為εr1和εr2。電容器充電后極板間的電壓為U，然后將其中一層電介質抽出，求此時電容器的電容、極板上的電荷量以及電場強度的變化。4、（本題5分）在xOy平面內，有一個點電荷+Q位于坐標原點，另一個點電荷-q位于（a，0）處。計算在（a/2，a/2）處的電場強度大小和方向。5、（本題5分）在一個靜電場中，有一個點電荷+q位于坐標原點，另一個點電荷-2