广东女子职业技术学院《相对论简介》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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广东女子职业技术学院《相对论简介》
2023-2024学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
三
四
总分
得分

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、在研究静电平衡的导体时，导体内部的电场强度为零。如果在导体内部放入一个电荷，导体内部的电场强度会如何变化？（ ）
A. 仍为零 B. 不为零 C. 无法确定 D. 以上都不对

2、在热力学中，理想气体的内能只与温度有关。一定质量的理想气体，在体积不变的情况下吸收热量，其温度会如何变化？（ ）
A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 先升高后降低

3、在电磁学中，毕奥 - 萨伐尔定律用于计算电流产生的磁场。以下关于毕奥 - 萨伐尔定律的适用范围，不准确的是？（ ）
A. 适用于恒定电流产生的磁场 B. 适用于各种形状的载流导线 C. 对于运动电荷产生的磁场也适用 D. 只适用于无限长直导线产生的磁场

4、在静电场中，电场线可以形象地描述电场的分布。关于电场线的性质，以下说法正确的是：（ ）
A. 电场线是闭合曲线 B. 电场线的疏密表示电场强度的大小 C. 电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷 D. 以上说法都不正确

5、在相对论中，长度收缩效应指出运动物体的长度在运动方向上会变短。如果一个物体在相对观察者以 0.9c 的速度运动时，其在运动方向上的长度变为原来的多少倍？（ ）
A. 0.1 B. 0.44 C. 0.9 D. 0.5

6、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

7、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

8、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

9、在近代物理中，关于电子的双缝干涉实验，当逐个发射电子时，以下关于屏上形成的干涉条纹的描述，哪一项是不准确的？（ ）
A. 随着发射电子数量的增加，逐渐呈现出干涉条纹
B. 单个电子也能与自身发生干涉
C. 干涉条纹的出现表明电子具有波动性
D. 干涉条纹的位置和强度与电子的发射时间有关

10、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

11、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

12、在刚体力学中，一均匀细棒可绕通过其一端的光滑固定轴在竖直平面内转动，当棒从水平位置自由下摆到竖直位置的过程中，其角速度和角加速度如何变化？（ ）
A. 角速度增大，角加速度增大
B. 角速度增大，角加速度减小
C. 角速度减小，角加速度减小
D. 角速度减小，角加速度增大

13、在刚体定轴转动中，力矩的作用会改变刚体的转动状态。一个绕固定轴转动的刚体，受到多个力矩的作用，合力矩为零，则刚体的转动角速度会怎样变化？（ ）
A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 先增大后减小

14、在静电场中，电场强度的环流恒等于零，这反映了静电场的什么性质？（ ）
A. 有源无旋
B. 有旋无源
C. 有源有旋
D. 无源无旋

15、在相对论力学中，对于物体的动能和质能关系，以下关于高速运动物体的动能表达式、质能方程的意义和应用的阐述，错误的是（ ）
A. 高速运动物体的动能不再是经典力学中的表达式 B. 质能方程表明质量和能量可以相互转化 C. 质能方程为核能的利用提供了理论基础 D. 物体的速度越大，其动能与经典力学计算结果差异越小

16、在电磁感应现象中，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。如果磁场的磁感应强度增大，而其他条件不变，线圈中产生的感应电动势会怎样变化？（ ）
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小

17、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足一定的方程。若已知粒子的势能函数为 U(x) ，且在某一区域内 U(x) = 0 ，那么在此区域内粒子的波函数满足怎样的方程？（ ）
A. 波动方程 B. 薛定谔方程 C. 拉普拉斯方程 D. 泊松方程

18、在波动光学中，单缝衍射的中央亮条纹宽度与其他亮条纹宽度不同。中央亮条纹宽度约为其他亮条纹宽度的：（ ）
A. 1 倍 B. 2 倍 C. 3 倍 D. 4 倍

19、在光学的反射定律中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，且反射角等于入射角。当入射角增大时，反射角会如何变化？（ ）
A. 不变
B. 减小
C. 增大
D. 先增大后减小

20、在波动光学中，光的衍射现象是常见的。当一束光通过一个狭缝时，会在屏幕上形成衍射条纹。如果狭缝宽度减小，衍射条纹的宽度会怎样变化？（ ）
A. 变宽 B. 变窄 C. 不变 D. 先变宽后变窄

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、在光学的折射现象中，当光线从光密介质射向光疏介质时，有可能发生全反射。对于一定的入射角，哪种情况下更容易发生全反射？（ ）
A. 光密介质的折射率较大 B. 光疏介质的折射率较大 C. 入射角较小 D. 以上都不对

23、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

24、关于自感和互感现象，以下对于自感系数、互感系数的影响因素以及自感和互感在电路中的作用和应用的理解，不正确的是（ ）
A. 自感系数与线圈的匝数、形状和是否有铁芯有关 B. 互感系数与两个线圈的相对位置和匝数有关 C. 自感现象总是阻碍电流的变化 D. 互感现象在变压器中没有作用

25、在量子力学的概念中，对于微观粒子的波粒二象性，以下关于粒子的波动性和粒子性表现及相互关系的解释，不正确的是（ ）
A. 电子在双缝干涉实验中表现出波动性 B. 微观粒子的位置和动量可以同时精确测定 C. 粒子的波动性在某些条件下明显，粒子性在另一些条件下明显 D. 波粒二象性是微观粒子的基本属性

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）在热力学中，解释热力学第二定律的微观意义？

2、（本题5分）随着光学晶体学的研究，探讨晶体的对称性、晶格结构和晶体光学性质之间的关系，以及在材料科学和光学器件中的应用。

3、（本题5分）在电磁学中，讨论磁通量的定义和计算方法，并解释法拉第电磁感应定律中磁通量变化与感应电动势的关系？

4、（本题5分）在研究简谐波的传播时，说明波源的振动方程和波的传播方程之间的关系，以及如何根据已知条件求出波的传播方程。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一个半径为 R 的均匀带电薄球壳，球壳外有一点电荷 q，求球壳外任意一点的电场强度和电势。

2、（本题5分）在一静电场中，有一带电粒子从点 A 运动到点 B ，电场力做功为 W ，已知粒子的电荷量为 q ，A、B 两点的电势分别为 φA 和 φB 。计算粒子在 A、B 两点的动能之差。

3、本题5分）一长直螺线管，单位长度的匝数为 n，通有电流 I，内部充满磁导率为 μ 的磁介质。计算螺线管内的磁场强度和磁感应强度，并分析磁介质对磁场的影响。

4、（本题5分）在一个折射率为 n 的介质中，一束光线从空气以入射角 i 入射，折射角为 r。已知光线在空气中的速度为 c，求光线在介质中的速度和波长，并计算全反射的临界角。

5、（本题5分）一个边长为 a 的正六边形金属框，在垂直于框平面的匀强磁场中以一条边为轴匀速转动，磁场的磁感应强度为 B。计算金属框中产生的感应电动势的有效值。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）详细分析静磁场中的磁介质，阐述其分类、磁化机制和在磁场中的行为，以及在磁性材料和电磁设备中的应用。

2、（本题10分）量子力学中的密度矩阵概念在描述量子态的混合和统计特性时很有用，阐述密度矩阵的定义、性质和计算方法，以及在量子光学和凝聚态物理中的应用。

3、（本题10分）几何光学中的光学纤维（光纤）利用全反射原理传输光信号，分析光纤的结构、传输特性和损耗机制，论述在通信和传感领域的应用和发展趋势。

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