中南大學(xué)《大學(xué)物理C（一）》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《大學(xué)物理C（一）》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在相對論中，長度收縮效應(yīng)指出運(yùn)動物體的長度在運(yùn)動方向上會變短。如果一個物體在相對觀察者以0.9c的速度運(yùn)動時，其在運(yùn)動方向上的長度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.52、在相對論的框架下，一個高速運(yùn)動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.質(zhì)量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質(zhì)量公式來定量計算質(zhì)量的變化C.速度越接近光速，質(zhì)量增加越緩慢D.質(zhì)量的變化與粒子的靜止質(zhì)量和速度有關(guān)3、在靜電場中，電場線可以形象地描述電場的分布。關(guān)于電場線的性質(zhì)，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(qiáng)度的大小C.電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷D.以上說法都不正確4、在光學(xué)的干涉實(shí)驗(yàn)中，用楊氏雙縫干涉裝置觀察干涉條紋。若光源由單色光換成白光，以下關(guān)于干涉條紋的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.中央條紋仍為白色B.其他條紋變?yōu)椴噬獵.條紋間距不變D.條紋的清晰度降低5、在光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，光源的相干性對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要影響。以下關(guān)于光源相干性的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.相干性好的光源可以產(chǎn)生清晰的干涉和衍射條紋B.普通光源的相干性較差，因?yàn)槠浒l(fā)光是隨機(jī)的C.激光具有很好的相干性，適用于高精度的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)D.光源的相干性只與光源的波長有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)6、在波動學(xué)中，一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波速為v，波長為λ，周期為T。某一時刻的波形圖如圖所示。以下關(guān)于經(jīng)過時間t后波形的移動距離，哪一項(xiàng)計算是不準(zhǔn)確的？（）A.移動距離為vtB.當(dāng)t=nT（n為整數(shù)）時，波形不變C.移動距離與波長和周期無關(guān)D.可以通過波速和時間的乘積計算移動距離7、在光的衍射現(xiàn)象中，衍射條紋的寬度與波長、障礙物尺寸等因素有關(guān)。一束波長為λ的光通過一個寬度為a的狹縫發(fā)生衍射，若波長增大到2λ，其他條件不變，衍射條紋的寬度會如何變化？（）A.寬度不變B.寬度增大到原來的2倍C.寬度增大到原來的4倍D.寬度減小到原來的一半8、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。當(dāng)一個物體的速度接近光速時，其動能的增加與速度的關(guān)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9、在量子力學(xué)中，波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的重要概念。以下關(guān)于波函數(shù)的物理意義，不正確的是？（）A.波函數(shù)的模的平方表示粒子在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率密度B.波函數(shù)本身可以直接測量C.波函數(shù)滿足一定的邊界條件和歸一化條件D.波函數(shù)的相位具有重要的物理意義10、對于簡諧振動，一個做簡諧振動的物體，其位移隨時間的變化規(guī)律為x=Asin(ωt+φ)，以下哪個物理量決定了振動的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t11、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長度收縮和時間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動的物體在運(yùn)動方向上長度會收縮B.運(yùn)動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應(yīng)只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系12、在靜電場中，一個帶電量為Q的點(diǎn)電荷周圍存在電場。若在距離點(diǎn)電荷r處放置一個試探電荷q，以下關(guān)于試探電荷所受電場力的大小和方向，哪一項(xiàng)說法是不正確的？（）A.電場力的大小與r的平方成反比B.電場力的方向沿兩點(diǎn)電荷連線且背離點(diǎn)電荷C.可以根據(jù)庫侖定律計算電場力的大小D.電場力的大小與試探電荷的電量成正比13、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(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)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(guān)14、在量子場論的初步介紹中，關(guān)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(dāng)?shù)模浚ǎ〢.量子場論認(rèn)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(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，對宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響15、在熱力學(xué)的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關(guān)于氣體的溫度、壓強(qiáng)和熵的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.溫度不變B.壓強(qiáng)減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋自由能的概念和物理意義？2、（本題5分）分析牛頓環(huán)的形成原理及干涉條紋特點(diǎn)，探討牛頓環(huán)在光學(xué)測量中的應(yīng)用。3、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋熱力學(xué)能的概念和特點(diǎn)？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)分析靜磁場中的磁場對電流的作用，闡述安培力的計算方法、物理意義和在電動機(jī)、電磁起重機(jī)等設(shè)備中的應(yīng)用。2、（本題5分）分析狹義相對論和廣義相對論的主要區(qū)別及聯(lián)系，探討其對現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的影響。3、（本題5分）電動力學(xué)中的電磁波在分層介質(zhì)中的傳播會產(chǎn)生反射和折射，分析分層介質(zhì)中的電磁波傳播方程、邊界條件和在地球物理勘探、光學(xué)多層膜中的應(yīng)用。4、（本題5分）量子力學(xué)中的量子態(tài)的演化遵循薛定諤方程，闡述含時薛定諤方程和不含時薛定諤方程的區(qū)別和應(yīng)用場景，以及在量子態(tài)控制和量子計算中的意義。5、（本題5分）深入探討量子力學(xué)中的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)，解釋其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、物理意義和對原子磁矩和空間量子化的驗(yàn)證。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個質(zhì)量為m的物體在一個粗糙水平面上做直線運(yùn)動，受到一個水平拉力F的作用，動摩擦因數(shù)為μ。已知物體的初速度為v0，經(jīng)過時間t后速度變?yōu)関。計算拉力F做的功。2、（本題10分）一質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上以初速度v?開始運(yùn)動，受到一個