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

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《大學(xué)物理D》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、在量子力學(xué)中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其滿足薛定諤方程。以下關(guān)于薛定諤方程的求解和應(yīng)用，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.薛定諤方程的解可以給出粒子的可能狀態(tài)B.求解過程通常需要特定的邊界條件C.對于復(fù)雜的系統(tǒng)，精確求解薛定諤方程往往很困難D.薛定諤方程只適用于非相對論情況2、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(guān)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(guān)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(guān)3、對于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？（）A.元素的化學(xué)狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)D.以上因素均不影響4、在研究光的折射時，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到一定程度時會發(fā)生全反射現(xiàn)象，以下哪種條件能使全反射更容易發(fā)生？（）A.增大光密介質(zhì)的折射率B.減小光密介質(zhì)的折射率C.增大光疏介質(zhì)的折射率D.減小光的頻率5、在熱力學(xué)的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)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(nèi)能的減少量6、對于光學(xué)中的光的散射現(xiàn)象，以下關(guān)于瑞利散射和米氏散射的特點、產(chǎn)生條件以及在大氣光學(xué)中的應(yīng)用，表述錯誤的是（）A.瑞利散射強度與波長的四次方成反比B.米氏散射的強度與波長關(guān)系不大C.天空呈現(xiàn)藍(lán)色是瑞利散射的結(jié)果D.光的散射現(xiàn)象對光通信沒有影響7、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當(dāng)氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發(fā)射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm8、在熱力學(xué)第三定律中，絕對零度不能達(dá)到。如果一個系統(tǒng)的溫度接近絕對零度，那么其熵會趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負(fù)值D.無窮大9、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時間改變，以下哪種說法能準(zhǔn)確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動量能同時確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現(xiàn)的概率是恒定的D.粒子的運動狀態(tài)是不確定的10、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過程違反了熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述？（）A.熱從高溫物體自發(fā)傳給低溫物體B.功完全轉(zhuǎn)化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.以上都不違反11、在波動光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強度的變化，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強度減弱C.可以通過衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無關(guān)12、在光學(xué)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13、在光學(xué)的折射定律中，折射率是關(guān)鍵參數(shù)。一束光線從玻璃射入空氣中，玻璃的折射率為n，入射角為i。若玻璃的折射率增大，入射角不變，折射光線會如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定14、在電磁學(xué)的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導(dǎo)線在磁場中受到安培力的作用。當(dāng)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(guān)？（）A.只與電流大小有關(guān)B.只與磁場強度有關(guān)C.與電流大小和磁場強度都有關(guān)D.與電流大小、磁場強度和導(dǎo)線長度都有關(guān)15、在剛體力學(xué)的研究中，關(guān)于剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律和轉(zhuǎn)動慣量的影響因素，以下哪種描述是準(zhǔn)確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律與牛頓第二定律類似，轉(zhuǎn)動慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動的情況，對于變速轉(zhuǎn)動則不適用，轉(zhuǎn)動慣量對剛體的轉(zhuǎn)動沒有實質(zhì)作用16、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、壓強和熵的變化，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.溫度不變B.壓強減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比17、在電磁感應(yīng)中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與以下哪個因素?zé)o關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應(yīng)強度C.線圈轉(zhuǎn)動的角速度D.線圈的電阻18、在相對論的理論框架下，關(guān)于時間膨脹和長度收縮效應(yīng)，以下哪種說法是正確的？（）A.時間膨脹和長度收縮效應(yīng)只存在于理論中，在實際生活中無法觀測到B.當(dāng)物體運動速度接近光速時，會出現(xiàn)時間膨脹和長度收縮現(xiàn)象，且這種效應(yīng)是相對的，取決于觀察者的參考系C.時間膨脹和長度收縮效應(yīng)與物體的運動速度無關(guān)，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對論中的時間膨脹和長度收縮效應(yīng)違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的19、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動方向夾角為θ，以下關(guān)于透過偏振片后的光強，哪一項計算是不正確的？（）A.光強與cos2θ成正比B.當(dāng)θ=0時，光強最大C.可以通過馬呂斯定律計算光強D.光強與入射光的波長有關(guān)20、在研究牛頓運動定律時，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，它的速度會發(fā)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在波動學(xué)中，解釋瑞利散射的特點和對天空顏色的影響？2、（本題5分）在熱力學(xué)中，焓的概念是什么？說明焓的變化在等壓過程中的物理意義，并舉例說明其在化學(xué)和熱力學(xué)計算中的應(yīng)用。3、（本題5分）簡述萬有引力定律的表達(dá)式和意義，舉例說明其在天體物理學(xué)中的應(yīng)用。4、（本題5分）在波動學(xué)中，解釋行波和駐波在能量傳遞上的差異？5、（本題5分）分析波動光學(xué)中的光的干涉和衍射的數(shù)學(xué)描述，探討光的干涉和衍射在光學(xué)中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個電阻為R?和R?的并聯(lián)電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r。求電路中的總電流、各支路電流以及電源的輸出功率。2、（本題5分）一絕熱容器內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，初始壓強為P1，體積為V1，溫度為T1。用一絕熱活塞將氣體分成兩部分，體積分別為V2和V3，求兩部分氣體最終的壓強。3、（本題5分）一個平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間填充兩種不同的電介質(zhì)，厚度分別為d1和d2，介電常數(shù)分別為ε1和ε2。計算電容器的電容。4、（本題5分）一質(zhì)點在三維空間中做螺旋運動，其運動方程為r=R(cosωti+sinωtj+ktk)，其中R、ω和k為常數(shù)，求質(zhì)點的速度矢量、加速度矢量和軌跡方程。5、（本題5分）一個折射率為1.5的玻璃三棱鏡，頂角為60°，一束光線垂直于棱鏡的一個側(cè)面入射，然后從另一個側(cè)面射出。計算光線射出時的折射角。