西北大學(xué)《普通物理實(shí)驗(yàn)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在磁場(chǎng)中，安培環(huán)路定理可以用來(lái)計(jì)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(chǎng)具有高度的對(duì)稱(chēng)性B.閉合回路必須選取在磁場(chǎng)為零的區(qū)域C.可以用于計(jì)算無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線周?chē)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度D.對(duì)于非對(duì)稱(chēng)的磁場(chǎng)分布，不能直接應(yīng)用安培環(huán)路定理2、在熱力學(xué)定律的應(yīng)用中，理想氣體經(jīng)歷自由膨脹過(guò)程。此過(guò)程中，氣體的溫度會(huì)如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.可能升高也可能降低3、在剛體力學(xué)的研究中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。對(duì)于一個(gè)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(dòng)慣量，以下哪個(gè)表達(dá)式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR24、在剛體力學(xué)中，一剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I，角速度為ω。若對(duì)剛體施加一個(gè)恒定的合外力矩M，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t。以下關(guān)于角速度的變化，哪一項(xiàng)表述是不準(zhǔn)確的？（）A.角速度的增加量為Mt/IB.轉(zhuǎn)動(dòng)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(wú)關(guān)5、在量子力學(xué)的應(yīng)用中，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)的理論，以下哪種說(shuō)法是準(zhǔn)確的？（）A.原子的能級(jí)是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級(jí)之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級(jí)是分立的，電子只能在特定的能級(jí)之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學(xué)中的原子結(jié)構(gòu)理論無(wú)法解釋原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜現(xiàn)象D.原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)和電子躍遷與原子核的性質(zhì)無(wú)關(guān)，只取決于電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)6、在相對(duì)論中，考慮兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性系S和S'，在S系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在S'系中觀測(cè)可能不同時(shí)發(fā)生。以下關(guān)于這種時(shí)間相對(duì)性的解釋?zhuān)囊豁?xiàng)是不正確的？（）A.時(shí)間的相對(duì)性是由光速不變?cè)韺?dǎo)致的B.可以通過(guò)洛倫茲變換來(lái)計(jì)算時(shí)間的差異C.這種時(shí)間差異只在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)才明顯D.時(shí)間的相對(duì)性與觀察者的位置無(wú)關(guān)7、在量子物理中，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對(duì)于氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh8、在相對(duì)論中，當(dāng)一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，以下哪個(gè)物理量會(huì)變得接近于無(wú)窮大？（）A.物體的質(zhì)量B.物體的動(dòng)能C.物體的動(dòng)量D.物體的勢(shì)能9、在量子場(chǎng)論的初步介紹中，關(guān)于場(chǎng)的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)模浚ǎ〢.量子場(chǎng)論認(rèn)為場(chǎng)是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過(guò)程B.場(chǎng)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(chǎng)論通過(guò)對(duì)場(chǎng)進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對(duì)宏觀物理現(xiàn)象沒(méi)有任何影響10、在波動(dòng)光學(xué)的領(lǐng)域，考慮一束相干光通過(guò)雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于干涉條紋間距的變化，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會(huì)變小，因?yàn)殡p縫間距與條紋間距成反比B.可以通過(guò)雙縫干涉的公式來(lái)定量計(jì)算條紋間距的變化C.光的波長(zhǎng)不變的情況下，雙縫間距增大必然導(dǎo)致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強(qiáng)度無(wú)關(guān)11、在電學(xué)中，一個(gè)電阻為R的電阻絲，接在電壓為U的電源上，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q。若將電阻絲對(duì)折后接入同一電源，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q12、關(guān)于熱力學(xué)過(guò)程中的絕熱過(guò)程和等溫過(guò)程，以下對(duì)于絕熱壓縮和等溫壓縮過(guò)程中壓強(qiáng)變化、內(nèi)能變化和做功情況的分析，不正確的是（）A.絕熱壓縮過(guò)程壓強(qiáng)增加較快B.等溫壓縮過(guò)程內(nèi)能不變C.絕熱壓縮過(guò)程外界對(duì)系統(tǒng)做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.絕熱壓縮和等溫壓縮過(guò)程外界做功相同13、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量。對(duì)于一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，距離點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)，電勢(shì)如何變化？（）A.越高B.越低C.不變D.先升高后降低14、在靜電場(chǎng)的研究中，電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)是兩個(gè)重要的物理量。對(duì)于一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)一定為零嗎？（）A.一定為零B.一定不為零C.可能為零，也可能不為零D.取決于點(diǎn)電荷的電荷量15、在熱力學(xué)過(guò)程中，絕熱膨脹和絕熱壓縮過(guò)程具有不同的特點(diǎn)。對(duì)于一定量的理想氣體，經(jīng)過(guò)絕熱膨脹后，其溫度會(huì)如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.無(wú)法確定二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在波動(dòng)光學(xué)中，惠更斯-菲涅耳原理是解釋光的傳播和衍射現(xiàn)象的重要原理。請(qǐng)解釋惠更斯-菲涅耳原理的內(nèi)容和物理意義，說(shuō)明如何用該原理來(lái)計(jì)算光的衍射強(qiáng)度分布，并舉例說(shuō)明其在光的衍射和干涉問(wèn)題中的應(yīng)用。2、（本題5分）簡(jiǎn)述量子力學(xué)中的量子糾錯(cuò)碼的概念及原理，分析量子糾錯(cuò)碼在量子計(jì)算中的重要性。3、（本題5分）闡述能量守恒定律在物理學(xué)中的普適性，舉例說(shuō)明在力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域中能量守恒定律的具體表現(xiàn)形式。4、（本題5分）說(shuō)明原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)及玻爾理論的主要內(nèi)容，分析玻爾理論在原子物理學(xué)中的地位。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述相對(duì)論性動(dòng)量和能量的概念，包括其數(shù)學(xué)表達(dá)式和物理意義，分析相對(duì)論性動(dòng)量和能量與經(jīng)典力學(xué)中相應(yīng)概念的區(qū)別和聯(lián)系，以及在高能物理中的應(yīng)用。2、（本題5分）全面論述麥克斯韋方程組的物理意義和數(shù)學(xué)形式，闡述其對(duì)電磁場(chǎng)理論的建立和發(fā)展所起到的關(guān)鍵作用。3、（本題5分）論述光學(xué)儀器如顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的工作原理及發(fā)展歷程，分析其在科學(xué)研究中的作用。4、（本題5分）詳細(xì)研究波動(dòng)光學(xué)中的相干光的獲得方法和干涉條紋的可見(jiàn)度，探討其物理原理、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和在光學(xué)測(cè)量、干涉成像中的應(yīng)用。5、（本題5分）從物理原理出發(fā)，探討固體物理中的超導(dǎo)微觀理論，包括BCS理論、高溫超導(dǎo)機(jī)制的研究進(jìn)展，以及超導(dǎo)在強(qiáng)磁場(chǎng)和量子計(jì)算中的應(yīng)用前景。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的均勻細(xì)桿，可繞通過(guò)其中心的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，求細(xì)桿從水平位置下擺至豎直位置時(shí)的角速度和角加速度。2、（本題10分）在一個(gè)由兩個(gè)電感分別為L(zhǎng)?和L?、兩個(gè)電容分別為C?和C?的線圈和電容器串聯(lián)組成的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。求電路中的電流、各元件兩端的電壓以及儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量。