湖南城市学院《大学物理实验Ⅰ（2）》2023-2024学年第二学期期末试卷.doc

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湖南城市学院
《大学物理实验Ⅰ（2）》2023-2024学年第二学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、对于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，以下哪种因素会影响半衰期的长短？（ ）
A. 元素的化学状态
B. 外界温度和压力
C. 原子核内部结构
D. 以上因素均不影响

2、在量子力学的领域，微观粒子具有波粒二象性。对于一个具有一定动量 p 的微观粒子，其对应的德布罗意波长 λ 可以通过哪个公式计算？（ ）
A. λ = h / p B. λ = p / h C. λ = h p D. λ = h / (p²)

3、关于理想气体的状态方程，对于一定质量的理想气体在不同状态下压强、体积和温度的关系，以下说法错误的是（ ）
A. 当温度不变时，压强与体积成反比 B. 当体积不变时，压强与温度成正比 C. 当压强不变时，体积与温度成正比 D. 状态方程只适用于高温高压的气体

4、在波动学的研究中，机械波的传播具有一定的特性。一列沿 x 轴正方向传播的简谐波，其波源的振动方程为 y = A sin(ωt) ，波速为 v 。在 t 时刻，x 处质点的振动位移 y 与哪些因素有关？（ ）
A. 只与 t 有关 B. 只与 x 有关 C. 与 t 和 x 都有关 D. 与 t 和 x 都无关

5、在量子力学的发展中，薛定谔方程是描述微观粒子状态随时间变化的基本方程。以下关于薛定谔方程的性质，不准确的是？（ ）
A. 薛定谔方程是线性方程 B. 薛定谔方程的解是波函数 C. 薛定谔方程适用于所有微观粒子 D. 薛定谔方程不包含相对论效应

6、在量子力学中，不确定关系限制了我们同时精确测量粒子的位置和动量。对于一个微观粒子，如果其位置的不确定量为 Δx ，那么其动量的不确定量 Δp 至少为多少？（ ）
A. h/(2πΔx) B. h/(4πΔx) C. h/(8πΔx) D. h/(16πΔx)

7、在热力学第三定律的探讨中，关于绝对零度不可达到的原理和其意义，以下哪种描述是正确的？（ ）
A. 热力学第三定律指出，绝对零度可以通过有限的步骤达到，只是目前的技术还无法实现
B. 绝对零度不可达到意味着在任何过程中，系统的温度都不可能降低到绝对零度，这反映了热现象的方向性和有限性
C. 热力学第三定律对实际的热学过程没有任何指导意义，只是一种理论上的假设
D. 绝对零度不可达到是因为在接近绝对零度时，物质的性质会发生奇异的变化，使得进一步降温变得不可能

8、在电磁感应的学习中，一个闭合回路中的磁通量发生变化，产生了感应电动势。若磁通量的变化率恒定，以下关于感应电动势的大小和方向，哪一项分析是不正确的？（ ）
A. 感应电动势的大小恒定
B. 感应电动势的方向由楞次定律确定
C. 可以通过法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小
D. 感应电动势的大小与回路的电阻无关

9、对于气体分子动理论，以下关于理想气体压强和温度的微观解释，哪一项是正确的？（ ）
A. 理想气体的压强是由大量气体分子对容器壁的碰撞产生的，温度与分子的平均动能无关
B. 理想气体的压强和温度都与气体分子的平均动能成正比，分子的平均动能越大，压强和温度越高
C. 理想气体的压强取决于分子的密度和平均速度，温度只与分子的势能有关
D. 气体分子动理论无法解释理想气体压强和温度的微观本质，只是一种经验性的理论

10、在热力学过程中，绝热膨胀和绝热压缩过程具有不同的特点。对于一定量的理想气体，经过绝热膨胀后，其温度会如何变化？（ ）
A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定

11、在牛顿力学的研究中，对于一个物体在光滑水平面上受到水平力作用时的运动情况，以下描述不准确的是（ ）
A. 物体的加速度与所受的力成正比 B. 力消失后，物体将保持匀速直线运动 C. 物体的速度会一直线性增加 D. 物体的质量越大，加速度越小

12、在电磁感应现象中，一个闭合回路中的磁通量发生变化时会产生感应电动势，以下哪种情况会导致磁通量发生变化？（ ）
A. 磁场强度不变，回路面积改变
B. 回路面积不变，磁场强度改变
C. 磁场强度和回路面积同时改变
D. 以上情况均可

13、在光学领域，光的干涉和衍射现象是光的波动性的重要表现。对于杨氏双缝干涉实验，以下关于干涉条纹特点的描述，不正确的是？（ ）
A. 相邻明条纹或暗条纹之间的间距相等 B. 条纹的间距与入射光的波长成正比 C. 条纹的亮度分布是均匀的，与位置无关 D. 当双缝间距减小时，条纹间距增大

14、在热力学过程中，卡诺循环具有重要的理论意义。以下关于卡诺循环效率的描述，不准确的是？（ ）
A. 卡诺循环效率只与高温热源和低温热源的温度有关 B. 提高高温热源温度或降低低温热源温度可以提高卡诺循环效率 C. 卡诺循环效率可以达到 100% D. 实际热机的效率总是低于卡诺循环效率

15、在电磁学中，位移电流的概念是麦克斯韦方程组的重要组成部分。以下关于位移电流的产生和特点，不正确的是？（ ）
A. 位移电流是由变化的电场产生的 B. 位移电流与传导电流一样会产生磁场 C. 位移电流在真空中也能存在 D. 位移电流的大小与电容器极板间的电压成正比

16、在相对论中，对于一个高速运动的物体，其质量会随着速度的增加而增大。当速度接近光速时，质量的增加趋势是怎样的？（ ）
A. 质量增加得越来越慢 B. 质量增加得越来越快 C. 质量保持不变 D. 质量先增加得快，后增加得慢

17、对于电场中的电势能和电势差，以下关于电荷在电场中电势能的变化、电势差的定义和计算，以及它们与电场强度的关系的表述，不准确的是（ ）
A. 正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大 B. 电势差等于电场中两点电势之差 C. 电场强度越大，电势差越大 D. 电荷在电场中移动时，电势能的变化等于电场力做的功

18、在刚体力学中，对于转动动能和转动惯量的计算，以及定轴转动的动能定理和机械能守恒定律的应用，以下说法不正确的是（ ）
A. 转动动能等于转动惯量与角速度平方的乘积的一半 B. 定轴转动的动能定理适用于刚体的变速转动 C. 只有保守力做功时，刚体定轴转动的机械能守恒 D. 刚体的转动惯量与转动轴的位置无关

19、在光学的折射定律中，入射角 i 和折射角 r 的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。当光线从折射率为 n1 的介质射向折射率为 n2 的介质，且 n1 > n2 时，如果入射角逐渐增大，那么折射角会如何变化？（ ）
A. 一直增大 B. 先增大后减小 C. 增大到一定程度后变为 90 度 D. 保持不变

20、在电学中，一个电阻为R的电阻丝，接在电压为U的电源上，在t时间内产生的热量为Q。若将电阻丝对折后接入同一电源，在相同时间内产生的热量是多少？（ ）
A. Q/4
B. Q/2
C. 2Q
D. 4Q

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）说明波动光学中的双折射现象的产生原因及特点，分析双折射在光学中的应用。

2、（本题5分）在研究电场中的电势能和电势时，说明它们的定义和物理意义，以及如何通过电场线来判断电势能和电势的变化。

3、（本题5分）阐述在电磁学中磁滞回线的概念和意义，说明其在磁性材料研究中的应用。

4、（本题5分）在量子物理中，解释量子计算的基本原理和优势？

5、（本题5分）在相对论中，讨论相对论动量和能量的表达式与经典力学中的动量和能量表达式的区别，并解释在什么情况下需要使用相对论的表达式？

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）在真空中，有两个平行放置的无限大带电平面，电荷面密度分别为 +σ 和 -σ ，求两平面之间和两平面之外的电场强度大小。

2、（本题5分）一质量为 m 的物体从高度 h 处自由下落，求物体落地时的速度和所用时间。若考虑空气阻力，空气阻力大小与速度成正比，比例系数为 k，求物体的运动方程。

3、（本题5分）一长直导线通有变化的电流 I = I0 * cos(ωt)，在其附近有一匝数为 N 的矩形线圈，边长分别为 L1 和 L2，线圈与导线平行且距离为 d。计算线圈中的感应电动势，并分析其变化规律。

4、（本题5分）一简谐振动的表达式为 x = A * cos(ωt + φ)，已知 t = 0 时，x = x0，v = v0。计算振幅 A、角频率 ω 和初相 φ，并画出振动曲线。

5、（本题5分）在折射率为 n 的介质中，有一频率为 ν 的光源向各个方向均匀发射光子。已知普朗克常量为 h。计算单位时间内通过垂直于光传播方向单位面积的光子数，并分析当频率和折射率变化时的影响。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）从物理原理出发，探讨固体物理中的超导微观理论，包括 BCS 理论、高温超导机制的研究进展，以及超导在强磁场和量子计算中的应用前景。

2、（本题10分）详细探讨光的吸收和发射现象，分析其物理机制、光谱特征和在激光技术、光通信等领域的应用。

3、（本题10分）深入研究静电场中的电场能量的计算方法和存储原理，分析其物理意义、数学表达式和在电容器设计、能量传输中的应用。

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