湖南劳动人事职业学院《大学物理导论》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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湖南劳动人事职业学院《大学物理导论》
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、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于给定的两种介质，临界角的大小与哪些因素有关？（ ）
A. 只与光密介质的折射率有关 B. 只与光疏介质的折射率有关 C. 与两种介质的折射率都有关 D. 与光的频率有关

2、在近代物理的研究中，对于原子核的结构和放射性衰变，以下关于原子核的组成、衰变类型和衰变规律的表述，不正确的是（ ）
A. 原子核由质子和中子组成 B. 放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变 C. 衰变过程中原子核的质量数和电荷数都守恒 D. 原子核的稳定性与质子数和中子数的比例无关

3、在光学的薄膜干涉现象中，一束光在薄膜上下表面反射后发生干涉。若薄膜的厚度为 d ，折射率为 n ，入射光波长为 λ 。以下关于干涉条纹的条件，哪一项推导是不正确的？（ ）
A. 可以通过光程差的计算得出干涉条纹的条件
B. 光程差等于波长的整数倍时出现亮条纹
C. 薄膜厚度的变化会导致干涉条纹的移动
D. 干涉条纹的条件与光源的强度有关

4、关于热力学中的循环过程，对于正循环和逆循环的定义、热机效率和制冷系数的计算，以及卡诺循环的特点和效率极限的阐述，描述错误的是（ ）
A. 正循环对外做功，逆循环外界对系统做功 B. 热机效率和制冷系数都与工作物质无关 C. 卡诺循环是理想的可逆循环 D. 卡诺热机的效率可以达到 100%

5、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于某种介质，临界角为 45 度，当入射角为 60 度时，反射光和折射光的强度比是多少？（ ）
A. 无穷大 B. 2 : 1 C. 1 : 1 D. 1 : 0

6、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

7、在研究静电场的高斯定理时，通过一个闭合曲面的电通量与曲面内包含的电荷量有什么关系？（ ）
A. 成正比
B. 成反比
C. 平方成正比
D. 平方成反比

8、在量子物理的氢原子模型中，电子绕原子核做圆周运动。已知电子的轨道半径为 r ，电荷量为 -e ，原子核电荷量为 +Ze （Z 为原子序数）。以下关于电子轨道能量的计算，哪一项是不正确的？（ ）
A. 轨道能量与电子的速度有关
B. 可以通过库仑定律和圆周运动的规律计算
C. 轨道能量是量子化的
D. 轨道能量与原子核的质量无关

9、在波动光学中，光栅衍射是一种重要的衍射现象。以下关于光栅衍射条纹的特点，不准确的是？（ ）
A. 光栅衍射条纹是等间距的 B. 光栅常数越小，衍射条纹越宽 C. 光栅衍射条纹的亮度分布不均匀 D. 增加光栅的缝数，条纹会变得更加尖锐明亮

10、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其概率密度分布不随时间改变，以下哪种说法能准确描述这一特性？（ ）
A. 粒子的位置和动量能同时确定
B. 粒子的能量是不确定的
C. 粒子在空间各处出现的概率是恒定的
D. 粒子的运动状态是不确定的

11、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

12、在电磁学的电磁波理论中，电磁波在真空中的传播速度是恒定的。不同频率的电磁波在真空中传播时，哪个物理量是相同的？（ ）
A. 波长 B. 波速 C. 频率 D. 能量

13、在光学的折射定律中，折射率是关键参数。一束光线从玻璃射入空气中，玻璃的折射率为 n ，入射角为 i 。若玻璃的折射率增大，入射角不变，折射光线会如何变化？（ ）
A. 折射角增大 B. 折射角减小 C 折射角不变 D. 无法确定

14、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其归一化条件的物理意义是什么？（ ）
A. 保证波函数的连续性 B. 保证波函数的单值性 C. 表示粒子在空间出现的概率总和为 1 D. 表示粒子的能量守恒

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、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的物理量。以下关于熵的变化，不准确的是？（ ）
A. 在绝热可逆过程中，熵不变 B. 在绝热不可逆过程中，熵增加 C. 熵增加原理适用于孤立系统 D. 熵的变化只与初末状态有关，与过程无关

17、在相对论中，考虑两个相对运动的惯性系 S 和 S' ，在 S 系中同时发生的两个事件，在 S' 系中观测可能不同时发生。以下关于这种时间相对性的解释，哪一项是不正确的？（ ）
A. 时间的相对性是由光速不变原理导致的
B. 可以通过洛伦兹变换来计算时间的差异
C. 这种时间差异只在高速运动时才明显
D. 时间的相对性与观察者的位置无关

18、在光的衍射现象中，衍射条纹的宽度与波长、障碍物尺寸等因素有关。一束波长为 λ 的光通过一个宽度为 a 的狭缝发生衍射，若波长增大到 2λ ，其他条件不变，衍射条纹的宽度会如何变化？（ ）
A. 宽度不变 B. 宽度增大到原来的 2 倍 C. 宽度增大到原来的 4 倍 D. 宽度减小到原来的一半

19、在相对论力学中，物体的质量会随着速度的增加而增大。当一个物体的速度接近光速的一半时，其质量相对于静止质量增大的比例大约是多少？（ ）
A. 10% B. 15% C. 20% D. 25%

20、在波动光学的干涉和衍射实验中，对于杨氏双缝干涉实验和夫琅禾费单缝衍射实验的装置、条纹特点和物理意义，以下描述错误的是（ ）
A. 杨氏双缝干涉实验中条纹等间距 B. 夫琅禾费单缝衍射实验中中央亮纹最宽 C. 两个实验都证明了光的波动性 D. 干涉和衍射现象不能同时发生

二、简答题（本大题共3个小题，共15分)
1、（本题5分）在研究刚体的转动时，角动量守恒定律有着广泛的应用。请解释角动量守恒定律的内容和条件，说明其与动量守恒定律的区别，并举例说明其在天体物理和机械运动中的应用。

2、（本题5分）在波动学中，机械波的传播需要介质。请详细说明波的传播过程中，介质中各质点的振动特点，以及波的能量是如何传递的？

3、（本题5分）对于一个在非匀强电场中运动的带电粒子，如何通过分析电场强度的变化来确定粒子的加速度和速度的变化？

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一束电子以速度 v 与磁感应强度为 B 的匀强磁场成 θ 角入射。计算电子做螺旋运动的螺距和半径。

2、（本题5分）在一个 RLC 并联电路中，电阻 R = 100 Ω，电感 L = 10 mH，电容 C = 100 μF，电源频率为 50 Hz。计算电路的总阻抗和通过电阻的电流与总电流的比值。

3、（本题5分）一个带电荷量为 +q 的点电荷和一个带电荷量为 -q 的点电荷相距为 2a，求在两点电荷连线的中垂线上距离中点为 x 处的电场强度和电势。

4、（本题5分）有一个边长为 L 的正三角形均匀带电薄板，电荷面密度为 σ，求薄板中心处的电场强度大小和方向。

5、（本题5分）一电子在非匀强磁场中运动，磁场强度 B 随位置变化。已知电子的初速度和初始位置，计算电子的运动轨迹，并分析磁场变化对电子运动的影响。

四、论述题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）深入研究量子力学中波粒二象性的概念，解释其对微观世界粒子行为的描述以及在现代物理学中的重要应用。

2、（本题10分）在近代物理实验中，电子衍射实验对证实物质波的存在具有重要意义，请分析电子衍射实验的原理、实验装置和结果，以及其对量子力学发展的推动作用。

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