长春职业技术学院《趣味力学》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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长春职业技术学院《趣味力学》
2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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、在静电场中，高斯定理可以用来计算电场强度。对于一个带有电荷量 Q 、半径为 R 的均匀带电球体，在球外距离球心为 r （r > R ）处的电场强度大小与距离 r 的关系是怎样的？（ ）
A. 与 r 成正比 B. 与 r 的平方成正比 C. 与 r 成反比 D. 与 r 的平方成反比

2、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。以下关于等压过程和等容过程的比较，不正确的是？（ ）
A. 在等压过程中，系统对外做功等于压力与体积变化的乘积 B. 在等容过程中，系统不对外做功 C. 等压过程中内能的变化与等容过程中内能的变化相同 D. 等压过程和等容过程的热容量不同

3、在量子力学中，薛定谔方程是描述微观粒子状态的基本方程。对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足薛定谔方程，以下关于定态的说法正确的是：（ ）
A. 定态时粒子的能量不随时间变化 B. 定态时粒子的位置不随时间变化 C. 定态时粒子的速度不随时间变化 D. 以上说法都不正确

4、在研究简谐振动时，一个质量为 m 的物体在弹簧的作用下做简谐振动，其振动方程为 x = A sin(ωt + φ) 。若弹簧的劲度系数增大，而其他条件不变。以下关于振动周期的变化，哪一项判断是不准确的？（ ）
A. 振动周期减小，因为周期与劲度系数的平方根成反比
B. 可以通过简谐振动的周期公式来分析周期的变化
C. 振幅不变的情况下，劲度系数增大必然导致周期缩短
D. 振动周期的变化与初始相位 φ 无关

5、对于光学仪器的分辨率，以下关于显微镜和望远镜的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及与波长和孔径的关系的解释，不准确的是（ ）
A. 显微镜的分辨率受衍射现象限制 B. 增大孔径可以提高望远镜的分辨率 C. 波长越短，光学仪器的分辨率越高 D. 分辨率只与仪器本身有关，与观测环境无关

6、在波动学中，波的叠加原理指出，几列波在同一介质中传播时会相互叠加。两列频率相同、振幅相等、振动方向相同的波在相遇区域会形成什么现象？（ ）
A. 干涉 B. 衍射 C. 折射 D. 反射

7、在研究质点的运动时，一个质点在xOy平面内运动，其运动方程为x = 3t，y = 4t²，t为时间。则该质点的加速度大小是多少？（ ）
A. 3
B. 4
C. 8
D. 12

8、关于光的偏振现象，自然光通过偏振片后变成偏振光，以下哪种说法能正确描述偏振光的特点？（ ）
A. 光的振动方向在一个平面内
B. 光的强度不变
C. 光的频率发生变化
D. 光的波长发生变化

9、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。以下关于热力学第二定律的理解，不准确的是？（ ）
A. 热不可能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 B. 不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响 C. 热力学第二定律说明第二类永动机是不可能制成的 D. 热力学第二定律表明所有的热过程都是可逆的

10、在光学成像中，薄透镜成像公式描述了物距、像距和焦距之间的关系。以下关于薄透镜成像的特点，不准确的是？（ ）
A. 当物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像 B. 当物距等于焦距时，不能成像 C. 像的大小和正倒只与物距有关，与焦距无关 D. 薄透镜可以成实像也可以成虚像

11、在相对论的研究中，时间膨胀效应是一个关键概念。一个静止时长为 t0 的时钟，放在以速度 v 运动的飞船上，地面上的观察者测得的时钟时间 t 会如何变化？（ ）
A. t < t0 B. t = t0 C. t > t0 D. 与 v 的大小无关

12、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

13、在电磁学领域，对于一个变化的磁场在其周围空间产生的电场，以下关于该感应电场的性质和特点的说法，错误的是（ ）
A. 感应电场的电场线是闭合曲线 B. 感应电场的方向与磁场变化率的方向有关 C. 感应电场的强度与磁场变化的快慢成正比 D. 感应电场对处于其中的电荷不做功

14、在电磁学的知识体系中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象的本质。一个闭合回路中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势。如果磁通量在极短时间内从 Φ1 变化到 Φ2 ，以下哪个表达式能正确计算感应电动势的大小？（ ）
A. E = (Φ2 - Φ1) B. E = (Φ2 - Φ1) / t C. E = - (Φ2 - Φ1) D. E = - (Φ2 - Φ1) / t

15、对于磁场的安培环路定理，以下关于其内容和应用中的注意事项，哪一个是准确的？（ ）
A. 安培环路定理指出，在稳恒磁场中，磁感应强度沿任何闭合回路的线积分等于穿过该回路所包围面积的电流代数和的μ0倍，但该定理不能用于求解非对称电流分布产生的磁场
B. 安培环路定理适用于任何磁场，只要知道回路所包围的电流，就可以直接求出磁感应强度
C. 应用安培环路定理时，不需要考虑磁场的对称性和电流的分布情况
D. 安培环路定理中的电流必须是传导电流，不包括位移电流

16、在光学的光的偏振现象中，自然光通过偏振片后会变成偏振光。如果一束自然光以 60 度的入射角入射到一块偏振片上，已知自然光的光强为 I0 ，那么通过偏振片后的光强是多少？（ ）
A. I0/2 B. I0/4 C. 3I0/8 D. I0/8

17、在刚体的定轴转动中，角动量守恒定律在很多情况下都适用。以下关于角动量守恒的条件，不准确的是？（ ）
A. 系统所受合外力矩为零 B. 系统所受合外力为零 C. 内力对转轴的力矩之和为零 D. 角动量守恒定律在微观和宏观领域都适用

18、在机械波的学习中，波的传播特性需要深入理解。一列沿 x 轴正方向传播的简谐波，在 t = 0 时刻的波形如图所示。已知波速为 v ，经过时间 t ，x = 2m 处的质点第一次到达波峰，那么 t 的值是多少？（ ）
A. 1/v B. 3/v C. 5/v D. 7/v

19、关于万有引力定律，两个质量分别为m1和m2、相距为r的物体之间的引力大小与哪些因素有关？（ ）
A. 只与m1和m2有关
B. 只与r有关
C. 与m1、m2和r都有关
D. 与m1、m2、r以及引力常量G都有关

20、在光学的折射定律应用中，一束光从玻璃射入水中，已知玻璃的折射率大于水的折射率。入射角为 45°，折射角可能是多少？（ ）
A. 30° B. 45° C. 60° D. 90°

二、简答题（本大题共3个小题，共15分)
1、（本题5分）波动方程描述了波的传播规律。请推导一维波动方程，并说明其各项的物理意义，以及在不同介质中波速的决定因素。

2、（本题5分）在热力学中，解释热传递的三种方式在不同介质和条件下的主导作用？

3、（本题5分）阐述原子核的结合能的概念及计算方法，分析原子核结合能在核物理学中的重要性。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一理想气体经历等温过程，初态压强为 p₁、体积为 V₁，末态压强为 p₂、体积为 V₂，求气体对外做的功和吸收的热量。

2、（本题5分）一个理想气体经历等容过程，压强从 P1 增加到 P2，吸收热量 Q。计算气体内能的增加量和对外做功，并分析过程中的熵变。

3、（本题5分）一质量为 M 的木板静止在光滑水平面上，木板上表面粗糙，质量为 m 的物块以初速度 v0 滑上木板，两者之间的动摩擦因数为 μ。求物块在木板上滑行的时间和相对位移。

4、（本题5分）在相对论中，一粒子的静止能量为 E0，以速度 0.8c 运动。计算粒子的动能、动量和总能量，并讨论能量和动量的相对论效应。

5、（本题5分）一长直螺线管，长度为 L，匝数为 N，通有电流 I，在其外部套有一匝数为 N₂的线圈，求线圈中的感应电动势。

四、论述题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）详细研究波动光学中的惠更斯原理和菲涅耳原理，阐述它们对光的传播、反射和折射现象的解释和应用。

2、（本题10分）在相对论中，引力场对时间和空间的弯曲是一个关键概念，分析其理论基础、实验验证（如引力透镜效应）以及在天体物理学中的应用。

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