兰州文理学院《大学物理C》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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《大学物理C》2023-2024学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

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一
二
三
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一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、对于简谐振动，一个做简谐振动的物体，其位移随时间的变化规律为x = A sin(ωt + φ)，以下哪个物理量决定了振动的初相位？（ ）
A. A
B. ω
C. φ
D. t

2、在量子力学中，不确定关系表明粒子的某些物理量不能同时被精确测量。对于一个微观粒子，其位置和动量的不确定度之间存在怎样的关系？（ ）
A. Δx Δp ≥ h/4π B. Δx Δp ≥ h/2π C. Δx Δp = h/4π D. Δx Δp = h/2π

3、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

4、在量子场论的初步介绍中，关于场的量子化和粒子的产生与湮灭，以下哪种表述是恰当的？（ ）
A. 量子场论认为场是连续的，不存在粒子的产生和湮灭过程
B. 场的量子化使得粒子可以在真空中自发地产生和消失，这与能量守恒定律相矛盾
C. 量子场论通过对场进行量子化处理，成功解释了粒子的产生与湮灭现象，并且与实验结果相符
D. 粒子的产生与湮灭只在微观尺度上发生，对宏观物理现象没有任何影响

5、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的物理量。一个绝热封闭系统，内部发生不可逆过程，系统的熵会怎样变化？（ ）
A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 先增加后减少

6、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

7、关于光学的知识，一束单色光从空气斜射入某种介质中，入射角为i，折射角为r，该介质的折射率n应该如何计算？（ ）
A. sini/sinr
B. sinr/sini
C. cosi/cosr
D. cosr/cosi

8、在相对论力学中，相对论动量和相对论能量的表达式与经典力学有所不同。以下关于相对论动量和能量的关系，不准确的是？（ ）
A. 相对论能量和相对论动量满足一定的关系式 B. 当速度远小于光速时，相对论动量和能量近似等于经典力学中的表达式 C. 相对论能量总是大于相对论动量 D. 相对论动量和能量的表达式只适用于高速运动的粒子

9、对于自感现象，一个闭合回路中的电流发生变化时会产生自感电动势，以下哪种情况会使自感电动势增大？（ ）
A. 电流变化率增大
B. 线圈匝数减少
C. 线圈中的磁通量增大
D. 线圈的电阻增大

10、在研究万有引力定律时，天体的运动遵循一定的规律。一个质量为 m 的卫星绕质量为 M 的地球做匀速圆周运动，轨道半径为 r ，线速度为 v 。若卫星的轨道半径增大到 2r ，其他条件不变，线速度会如何变化？（ ）
A. 线速度不变 B. 线速度减小到原来的 1/2 C. 线速度减小到原来的 1/√2 D. 线速度减小到原来的 1/4

11、对于静电场中的高斯定理，以下对于通过闭合曲面的电通量与曲面内电荷代数和之间关系的理解，不正确的是（ ）
A. 高斯定理反映了静电场是有源场 B. 电通量只与曲面内的电荷有关，与曲面外的电荷无关 C. 无论曲面形状如何，只要闭合曲面内电荷代数和不变，电通量就不变 D. 高斯定理只适用于对称性电场

12、在研究牛顿运动定律时，一个质量为m的物体在光滑水平面上受到一个水平恒力F的作用，经过时间t后，它的速度会发生怎样的变化？（ ）
A. 速度不变
B. 速度增加Ft/m
C. 速度增加F/mt
D. 速度增加mFt

13、在研究狭义相对论时，当一个物体以接近光速的速度运动时，以下哪个物理量会发生显著的变化？（ ）
A. 质量
B. 长度
C. 时间
D. 以上物理量都会

14、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

15、在量子物理中，氢原子的能级结构遵循特定的规律。对于氢原子从高能级向低能级跃迁时，会发射出光子。以下关于光子能量的计算，哪个公式是正确的？（ ）
A. E = hν B. E = mc² C. E = 1/2 mv² D. E = mgh

16、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

17、在相对论的框架下，一个高速运动的粒子的质量会随着其速度的增加而增大。当速度接近光速时，以下关于粒子质量的变化趋势，哪一项描述是不准确的？（ ）
A. 质量增加的幅度越来越大，趋向于无穷大
B. 可以通过相对论质量公式来定量计算质量的变化
C. 速度越接近光速，质量增加越缓慢
D. 质量的变化与粒子的静止质量和速度有关

18、在热学的热传递过程中，以下哪种方式是通过微观粒子的热运动来传递热量的？（ ）
A. 热传导
B. 热对流
C. 热辐射
D. 以上方式均是

19、在波动方程的求解中，边界条件和初始条件起着重要的作用。以下关于边界条件的类型，不准确的是？（ ）
A. 固定端边界条件 B. 自由端边界条件 C. 周期性边界条件 D. 无限大边界条件

20、在波动光学的多缝衍射中，光栅衍射条纹的特点与单缝衍射和双缝干涉都有关系。当光栅的缝数增加时，主极大的宽度会如何变化？（ ）
A. 变宽 B. 变窄 C. 不变 D. 先变窄后变宽

21、在刚体力学的研究中，关于刚体的定轴转动定律和转动惯量的影响因素，以下哪种描述是准确的？（ ）
A. 刚体的定轴转动定律表明，刚体所受到的合外力矩等于刚体的转动惯量与角加速度的乘积，转动惯量只与刚体的质量分布有关，与转轴位置无关
B. 刚体的定轴转动定律与牛顿第二定律类似，转动惯量取决于刚体的质量、形状和转轴位置，质量分布离转轴越远，转动惯量越大
C. 刚体的转动惯量是一个固定不变的量，不受任何因素的影响，定轴转动定律在任何情况下都能精确描述刚体的转动
D. 刚体的定轴转动定律只适用于匀速转动的情况，对于变速转动则不适用，转动惯量对刚体的转动没有实质作用

22、关于光的色散现象，一束白光通过三棱镜后会被分解成不同颜色的光，以下哪种颜色的光偏折程度最大？（ ）
A. 红光
B. 绿光
C. 蓝光
D. 紫光

23、在热学中，理想气体的内能只与温度有关。以下关于理想气体内能的变化，不准确的是？（ ）
A. 一定质量的理想气体，温度升高，内能一定增加 B. 理想气体绝热膨胀，内能一定减小 C. 理想气体等压压缩，内能一定减小 D. 理想气体等温变化，内能一定不变，但对外做功

24、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

25、在光学的折射现象中，斯涅尔定律描述了入射角和折射角与两种介质折射率的关系。以下关于斯涅尔定律的应用，不正确的是？（ ）
A. 可以用于计算光线在不同介质界面的折射角 B. 当光从光疏介质射向光密介质时，折射角小于入射角 C. 光在同种均匀介质中传播时，斯涅尔定律不适用 D. 斯涅尔定律只适用于可见光，对其他电磁波不适用

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）在电磁学中，磁介质的磁化现象会影响磁场的分布。请解释磁介质的磁化机制，说明顺磁质、抗磁质和铁磁质的磁化特点，并举例说明磁介质在电磁器件中的应用。

2、（本题5分）请详细阐述狭义相对论中的相对性原理，解释其物理内涵，推导在不同惯性参考系中的物理量变换关系，并举例说明其应用。

3、（本题5分）分析波动光学中的光的反射和折射的偏振现象，探讨光的偏振在光学中的应用。

4、（本题5分）在电磁学中，讨论电容器的电容的定义和物理意义。并举例说明如何改变电容器的电容大小？

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一个理想气体进行卡诺循环，高温热源温度为 T₁ = 500K，低温热源温度为 T₂ = 300K。循环过程中从高温热源吸热 Q₁ = 1000J 。计算循环的效率、向低温热源放热 Q₂ 以及对外做功 W 。

2、（本题5分）一质量为 m 的物体从高处自由下落，经过时间 t ，下落的高度为 h 。已知重力加速度为 g ，计算物体下落时的速度和所受的空气阻力。

3、（本题5分）一个理想气体经历循环过程，由等温膨胀、等压压缩、绝热膨胀和等容加热组成。已知各过程的参数，计算循环的净功和效率。

4、（本题5分）在一个均匀磁场中，有一个直角三角形线圈，其中一条直角边与磁场方向平行，另一条直角边与磁场方向垂直，磁感应强度为 B，线圈面积为 S，线圈匝数为 N，磁场均匀变化。求线圈中产生的感应电动势的大小和方向，并计算在 t 时间内通过线圈某一横截面的电荷量。

5、（本题5分）一绝热容器内有两个质量和初始温度都相同的物体，一个比热容为 c1，另一个比热容为 c2，它们之间发生热传递，最终达到热平衡，求平衡后的温度。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）从物理角度探讨光学中的非线性光学效应，包括倍频、和频、差频等现象，论述非线性光学材料的特性和非线性光学过程的数学描述和应用。

2、（本题10分）深入研究静电场中的高斯定理在求解具有对称性电场分布问题中的应用，举例说明并分析解题思路和方法。

3、（本题10分）从物理角度探讨光学仪器的分辨率极限，包括显微镜和望远镜，分析影响分辨率的因素，如波长、孔径等，以及提高分辨率的方法和技术。

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