西安交通大學《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、在剛體力學中，一均勻細棒可繞通過其一端的光滑固定軸在豎直平面內(nèi)轉動，當棒從水平位置自由下擺到豎直位置的過程中，其角速度和角加速度如何變化？（）A.角速度增大，角加速度增大B.角速度增大，角加速度減小C.角速度減小，角加速度減小D.角速度減小，角加速度增大2、在相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對該慣性系運動的慣性系中觀察，這兩個事件是否一定同時發(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.條件不足，無法判斷3、在熱力學第一定律的應用中，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一個循環(huán)過程，其內(nèi)能的變化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定4、在電場的高斯定理的理解中，關于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.電場的高斯定理表明，通過任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面所包圍的電荷量除以真空電容率，只適用于靜電場B.高斯定理適用于任何電場，包括變化的電場，但對于非對稱的電場，應用高斯定理求解電場強度比較困難C.電場的高斯定理可以直接求出任意電場中某點的電場強度，不需要考慮電場的對稱性D.高斯定理只適用于均勻電場，對于非均勻電場無法應用5、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數(shù)）。以下關于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關B.可以通過庫侖定律和圓周運動的規(guī)律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質(zhì)量無關6、在電磁學的電磁波理論中，電磁波在真空中的傳播速度是恒定的。不同頻率的電磁波在真空中傳播時，哪個物理量是相同的？（）A.波長B.波速C.頻率D.能量7、在靜電場中，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量。對于一個點電荷產(chǎn)生的電場，距離點電荷越遠，電勢如何變化？（）A.越高B.越低C.不變D.先升高后降低8、在波動光學中，單縫衍射現(xiàn)象具有獨特的特征。以下關于單縫衍射中暗紋位置的確定，不正確的是？（）A.暗紋位置由衍射角與縫寬的關系決定B.中央明紋兩側的第一條暗紋對應的衍射角滿足一定條件C.暗紋的位置與入射光的波長無關D.縫寬越小，衍射條紋越寬，暗紋位置也會發(fā)生變化9、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(zhì)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(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒D.原子核的穩(wěn)定性與質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例無關10、在振動的合成中，兩個同方向、同頻率的簡諧振動合成后的振動仍然是簡諧振動。以下關于合振動的特點，不正確的是？（）A.合振動的振幅等于分振動振幅之和B.合振動的初相位由分振動的初相位決定C.當分振動的相位差為零時，合振動的振幅最大D.當分振動的相位差為π時，合振動的振幅最小11、在電磁學中，法拉第電磁感應定律揭示了電磁現(xiàn)象之間的重要聯(lián)系。以下關于法拉第電磁感應定律的描述，哪一項是不準確的？（）A.感應電動勢的大小與穿過閉合回路的磁通量的變化率成正比B.即使回路不閉合，只要磁通量發(fā)生變化，也會產(chǎn)生感應電動勢C.感應電動勢的方向總是阻礙磁通量的變化D.磁通量變化越快，感應電動勢就一定越大，與回路的電阻無關12、在電磁感應現(xiàn)象中，感應電流的方向可以用楞次定律來判斷。當穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定13、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°14、在剛體力學中，對于轉動動能和轉動慣量的計算，以及定軸轉動的動能定理和機械能守恒定律的應用，以下說法不正確的是（）A.轉動動能等于轉動慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉動的動能定理適用于剛體的變速轉動C.只有保守力做功時，剛體定軸轉動的機械能守恒D.剛體的轉動慣量與轉動軸的位置無關15、在剛體定軸轉動的研究中，一個質(zhì)量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉動。若已知圓盤的轉動慣量和角速度，以下關于圓盤的角動量和動能，哪一項計算是不準確的？（）A.角動量等于轉動慣量與角速度的乘積B.動能可以通過轉動慣量和角速度的平方計算C.改變轉動軸的位置，轉動慣量會發(fā)生變化，但角動量不變D.圓盤的動能與質(zhì)量分布的均勻程度無關16、在量子場論的初步介紹中，關于場的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當?shù)?？（）A.量子場論認為場是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場的量子化使得粒子可以在真空中自發(fā)地產(chǎn)生和消失，這與能量守恒定律相矛盾C.量子場論通過對場進行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實驗結果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響17、在熱學中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程。以下關于氣體的壓強、體積和內(nèi)能的變化，哪一項分析是不正確的？（）A.壓強增大B.體積減小C.內(nèi)能不變D.內(nèi)能的變化與壓強的變化成正比18、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19、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20、在相對論力學中，相對論動量和相對論能量的表達式與經(jīng)典力學有所不同。以下關于相對論動量和能量的關系，不準確的是？（）A.相對論能量和相對論動量滿足一定的關系式B.當速度遠小于光速時，相對論動量和能量近似等于經(jīng)典力學中的表達式C.相對論能量總是大于相對論動量D.相對論動量和能量的表達式只適用于高速運動的粒子二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述動量守恒定律的內(nèi)容和適用條件，并舉例說明如何運用動量守恒定律解決碰撞、爆炸等問題。2、（本題5分）在熱力學中的熵與熱力學概率的關系中，論述玻爾茲曼熵公式的推導和物理意義，分析熵與系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)的關系，并舉例說明其應用。3、（本題5分）在研究原子核的衰變規(guī)律時，說明半衰期的概念和計算方法，并通過實例分析衰變過程中粒子數(shù)目的變化。4、（本題5分）在量子力學中，解釋隧道效應的物理機制，并討論其在半導體器件和掃描隧道顯微鏡等領域的應用？5、（本題5分）在光學的全反射現(xiàn)象中，闡述全反射發(fā)生的條件和特點，并舉例說明全反射現(xiàn)象在實際生活和科技中的應用？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在光滑的水平面上，有三個質(zhì)量均為m的小球A、B、C排成一直線，A球以速度v與靜止的B球正碰，碰撞后A、B兩球的速度分別為v1、v2，然后B球與C球發(fā)生完全非彈性碰撞。求C球最終的速度。2、（本題5分）在折射率為n1的介質(zhì)中有一束光以入射角i射向折射率為n2的介質(zhì)分界面，計算折射角r和反射光、折射光的強度，并討論在什么條件下會發(fā)生全反射現(xiàn)象。3、（本題5分）一個帶電量為q、質(zhì)量為m的粒子在電場強度為E的勻強電場中運動，初始速度為v0，方向與電場方向夾角為θ。求粒子的運動軌跡方程。4、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷等溫膨脹過程，初始體積為V1，壓強為p1，膨脹后體積為V2。求氣體膨脹過程中對外做功、吸熱以及內(nèi)能的變化。5、（本題5分）一個絕熱氣缸，內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)體積為V?，壓強為P?，溫度為T?。經(jīng)過絕熱膨脹，體積變?yōu)閂?。已知氣體的絕熱指數(shù)為γ。計算氣體的終態(tài)溫度T?和壓強P