中國計量大學《近代物理實驗》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中國計量大學《近代物理實驗》

2023-2024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30個小題，每小題1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、在電磁學中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對于一個充滿均勻電介質的平行板電容器，在充電過程中，位移電流與傳導電流的大小關系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導電流B.位移電流小于傳導電流C.位移電流等于傳導電流D.兩者大小沒有固定關系2、在近代物理中，盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型。在實驗中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他條件不變，那么散射角大于90度的α粒子數(shù)會如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無法確定3、在物理光學中，對于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性D.衍射現(xiàn)象在光學儀器的分辨率提高方面沒有作用4、關于光學的知識，一束單色光從空氣斜射入某種介質中，入射角為i，折射角為r，該介質的折射率n應該如何計算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi5、在熱力學第三定律的探討中，關于絕對零度不可達到的原理和其意義，以下哪種描述是正確的？（）A.熱力學第三定律指出，絕對零度可以通過有限的步驟達到，只是目前的技術還無法實現(xiàn)B.絕對零度不可達到意味著在任何過程中，系統(tǒng)的溫度都不可能降低到絕對零度，這反映了熱現(xiàn)象的方向性和有限性C.熱力學第三定律對實際的熱學過程沒有任何指導意義，只是一種理論上的假設D.絕對零度不可達到是因為在接近絕對零度時，物質的性質會發(fā)生奇異的變化，使得進一步降溫變得不可能6、對于靜電屏蔽現(xiàn)象，在一個金屬殼內部放置一個帶電體，以下哪種說法是正確的？（）A.殼外電場不受殼內帶電體的影響B(tài).殼內電場不受殼外電場的影響C.殼內殼外電場均不受影響D.殼內殼外電場相互影響7、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關于粒子質量的變化趨勢，哪一（）8、對于電磁感應現(xiàn)象，以下關于導體在磁場中運動產(chǎn)生感應電動勢的條件和大小的分析，不正確的是（）A.只要導體在磁場中運動就會產(chǎn)生感應電動勢B.感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比C.導體切割磁感線的速度越大，感應電動勢越大D.當導體平行于磁感線運動時，不產(chǎn)生感應電動勢9、在振動和波動的綜合問題中，駐波是一種特殊的現(xiàn)象。以下關于駐波的特點，不正確的是？（）A.駐波中各點的振幅不同，有些點始終靜止B.相鄰兩波節(jié)之間的各點振動相位相同C.駐波的頻率與波源的頻率相同D.駐波不傳播能量10、在剛體力學的研究中，轉動慣量是描述剛體轉動特性的重要物理量。對于一個質量分布均勻的細圓環(huán)，其半徑為R，質量為M，關于其繞圓心軸的轉動慣量，以下哪個表達式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR211、在原子核物理中，比結合能越大，原子核越穩(wěn)定。以下哪種原子核的比結合能最大？（）A.氫原子核B.氦原子核C.鈾原子核D.鐵原子核12、在電磁學的磁場對電流的作用中，安培力的大小與電流強度、導線長度、磁感應強度以及電流與磁場的夾角有關。當電流與磁場垂直時，一段長度為L的直導線通有電流I，在磁感應強度為B的勻強磁場中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ13、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功的關系密切。一個帶正電的粒子在電場中移動，電場力做正功，其電勢能會如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少14、對于熱力學第一定律，以下關于其表述以及在不同熱學過程中的應用，哪一項是正確的？（）A.熱力學第一定律指出，熱量可以從低溫物體自發(fā)地傳遞到高溫物體，而不引起其他變化B.熱力學第一定律表明，一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功之和，在絕熱膨脹和等溫壓縮等過程中有著重要應用C.熱力學第一定律只適用于理想氣體的熱學過程，對于實際氣體和液體則不適用D.熱力學第一定律無法解釋熱機效率不能達到100%的原因15、關于熱力學過程中的絕熱過程和等溫過程，以下對于絕熱壓縮和等溫壓縮過程中壓強變化、內能變化和做功情況的分析，不正確的是（）A.絕熱壓縮過程壓強增加較快B.等溫壓縮過程內能不變C.絕熱壓縮過程外界對系統(tǒng)做功全部轉化為內能D.絕熱壓縮和等溫壓縮過程外界做功相同16、在電磁學的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導線在磁場中受到安培力的作用。當電流方向與磁場方向垂直時，安培力的大小與哪些因素有關？（）A.只與電流大小有關B.只與磁場強度有關C.與電流大小和磁場強度都有關D.與電流大小、磁場強度和導線長度都有關17、在相對論中，考慮兩個相對運動的慣性系S和S'，在S系中同時發(fā)生的兩個事件，在S'系中觀測可能不同時發(fā)生。以下關于這種時間相對性的解釋，哪一項是不正確的？（）A.時間的相對性是由光速不變原理導致的B.可以通過洛倫茲變換來計算時間的差異C.這種時間差異只在高速運動時才明顯D.時間的相對性與觀察者的位置無關18、在靜電場中，電場線可以形象地描述電場的分布。關于電場線的性質，以下說法正確的是：（）A.電場線是閉合曲線B.電場線的疏密表示電場強度的大小C.電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負電荷D.以上說法都不正確19、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關。一根長度為L的直導線，通有電流I，垂直放入磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小為F。若將導線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應強度增大到2B，此時導線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F20、在量子力學的應用中，關于原子結構和能級的理論，以下哪種說法是準確的？（）A.原子的能級是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級是分立的，電子只能在特定的能級之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學中的原子結構理論無法解釋原子光譜的精細結構和復雜現(xiàn)象D.原子的能級結構和電子躍遷與原子核的性質無關，只取決于電子的運動狀態(tài)21、在波動學中，駐波是兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但傳播速度相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦線上形成的駐波，在相鄰兩個波節(jié)之間的各點，振動的相位關系是怎樣的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度22、在狹義相對論中，時間膨脹效應會導致高速運動的時鐘走得比靜止時鐘慢。如果一個飛船以接近光速的速度飛行，地球上觀測到飛船上的時間流逝與地球上的時間流逝相比如何？（）A.飛船上的時間流逝更慢B.飛船上的時間流逝更快C.兩者時間流逝相同D.取決于飛船的飛行方向23、在波動光學的領域，考慮一束相干光通過雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時保持其他條件不變。以下關于干涉條紋間距的變化，哪一項分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會變小，因為雙縫間距與條紋間距成反比B.可以通過雙縫干涉的公式來定量計算條紋間距的變化C.光的波長不變的情況下，雙縫間距增大必然導致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強度無關24、在量子力學的領域，微觀粒子具有波粒二象性。對于一個具有一定動量p的微觀粒子，其對應的德布羅意波長λ可以通過哪個公式計算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p2)25、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26、關于波動方程，已知一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波速為v，波長為λ，頻率為f，那么其波動方程可以表示為什么形式？（）A.y=Asin(2πft-2πx/λ)B.y=Asin(2πft+2πx/λ)C.y=Acos(2πft-2πx/λ)D.y=Acos(2πft+2πx/λ)27、在量子力學中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)的基本方程。對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足薛定諤方程，以下關于定態(tài)的說法正確的是：（）A.定態(tài)時粒子的能量不隨時間變化B.定態(tài)時粒子的位置不隨時間變化C.定態(tài)時粒子的速度不隨時間變化D.以上說法都不正確28、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著廣泛的應用。一定質量的理想氣體，初始狀態(tài)的壓強為P1、體積為V1、溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程，體積變?yōu)?V1，此時氣體的壓強變?yōu)镻2。若該過程為等溫過程，氣體的壓強又會變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.P1/2B.2P1C.P1D.P1/429、在熱力學的研究中，一定質量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）A.氣體內能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內能的減少量30、在機械波的學習中，波的傳播特性需要深入理解。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0時刻的波形如圖所示。已知波速為v，經(jīng)過時間t，x=2m處的質點第一次到達波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）全面論述熱力學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和熱過程中的變化規(guī)律。2、（本題5分）深入研究靜電場中的電容器和電容的概念，闡述它們的物理意義、計算方法以及在電路儲能和濾波中的作用。3、（本題5分）在量子場論中，重整化群方法用于研究物理系統(tǒng)在不同尺度下的行為，闡述重整化群的基本思想、操作步驟和在臨界現(xiàn)象、凝聚態(tài)物理中的應用。4、（本題5分）深入探討量子力學中的量子阱和超晶格的結構和特性，解釋其物理原理、電子態(tài)和在半導體光電器件中的應用。5、（本題5分）全面論述電磁學中的電磁波在金屬中的傳播和衰減特性，分析其物理機制、數(shù)學描述和在電磁屏蔽、微波技術中的應用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）結合熱力學過程（如等溫、等壓、絕熱過程），分析理想氣體狀態(tài)方程在這些過程中的應用，推導相關的熱力學公式。2、（本題5分）在電磁學中，磁場對載流導線的作用力稱為安培力。請解釋安培力的大小和方向的計算方法，推導安培力的表達式，并舉例說明安培力在電動機和電磁起重機中的應用。3、（本題5分）在波動學中，解釋波包的概念和其在量子力學中的應用？4、（