北京师范大学《物理实验设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页北京师范大学《物理实验设计》

2021-2022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批阅人一、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2、关于气体分子运动论，对于理想气体分子的速率分布规律，以下关于麦克斯韦速率分布函数的特点和意义的阐述，不正确的是（）A.麦克斯韦速率分布函数反映了气体分子速率的分布情况B.温度越高，气体分子的平均速率越大C.最概然速率是指出现概率最大的速率D.气体分子的速率可以无限大3、在近代物理中，关于原子核的放射性衰变，一个放射性原子核经过一定时间发生衰变。以下关于衰变规律和半衰期的描述，哪一项是不正确的？（）A.衰变的概率与时间成正比B.半衰期是指原子核衰变一半所需的时间C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期与外界条件无关4、在热力学第二定律的探讨中，热机的效率存在一定的限制。对于一个在两个恒温热源之间工作的卡诺热机，高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，以下关于其效率η的表达式，哪个是正确的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T15、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6、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7、在量子物理中，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的关系，哪一项描述是不准确的？（）A.在某些情况下表现出波动性，在某些情况下表现出粒子性B.波动性和粒子性不能同时表现出来C.波动性和粒子性是微观粒子的固有属性D.对微观粒子的描述需要同时考虑波动性和粒子性8、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9、在相对论的框架下，对于高速运动物体的长度收缩和时间膨胀现象，以下关于其产生条件和影响因素的描述，不准确的是（）A.物体运动速度越快，长度收缩越明显B.时间膨胀只在接近光速时才显著C.长度收缩和时间膨胀与观察者的参考系有关D.对于低速运动物体，长度收缩和时间膨胀可以忽略不计10、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，与等容升温过程相比，哪个过程吸收的热量更多？（）A.等压过程B.等容过程C.吸收的热量一样多D.取决于气体的种类11、在光学的衍射现象中，当单色光通过单缝时，在屏幕上形成的衍射条纹的特点是什么？（）A.中央条纹宽而亮，两侧条纹对称分布且逐渐变暗变窄B.中央条纹窄而暗，两侧条纹对称分布且逐渐变亮变宽C.条纹等宽等亮，均匀分布D.条纹无规律分布12、在研究平抛运动时，水平方向和竖直方向的运动需要分别分析。一个物体以初速度v0水平抛出，经过时间t，水平位移为x，竖直位移为y。若初速度增大到2v0，其他条件不变，水平位移会如何变化？（）A.水平位移不变B.水平位移增大到原来的2倍C.水平位移增大到原来的4倍D.水平位移减小到原来的一半13、在波动学中，机械波的波速由介质的性质决定。对于在同一均匀介质中传播的横波和纵波，以下关于它们波速的比较，哪一项是正确的？（）A.横波波速大于纵波波速B.横波波速小于纵波波速C.横波波速等于纵波波速D.无法比较14、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15、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.2:1C.1:1D.1:016、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。对于一个热机，从高温热源吸收的热量为Q1，向低温热源放出的热量为Q2，对外做功为W，如果该热机的效率为50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J17、在电磁学中，安培环路定理用于计算磁场的分布。对于一个无限长直载流导线，通过安培环路定理计算其周围的磁场强度，与到导线距离的关系是怎样的？（）A.与距离成正比B.与距离成反比C.与距离的平方成正比D.与距离的平方成反比18、在热力学中，理想气体的绝热过程是指没有热量交换的过程。在绝热压缩过程中，气体的温度会：（）A.升高B.降低C.不变D.无法确定19、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20、在热力学中，理想气体的状态方程有着重要的应用。假设一定量的理想气体在初始状态时，压强为P1，体积为V1，温度为T1，经过绝热过程后，压强变为P2，体积变为V2，温度变为T2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2与T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.16二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在研究电容器的充电和放电过程中，电流和电压的变化规律是怎样的？解释其产生的原因，并说明电容器在电路中的储能作用。2、（本题5分）请全面论述光的反射现象，包括反射定律的数学表达式、反射率的物理意义，以及反射在光学系统和光学薄膜中的应用。3、（本题5分）请详细阐述狭义相对论中的相对论动量守恒和能量守恒，推导其数学表达式，解释其与经典动量和能量守恒的区别，并举例说明其在高能物理中的应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个边长为0.1m的正方形闭合导线框，电阻为0.1Ω，垂直于磁感应强度为0.5T的匀强磁场放置。现使线框以一条边为轴，以10rad/s的角速度匀速转动，求线框中产生的感应电动势的最大值和有效值。2、（本题5分）一个热机工作于两个恒温热源之间，高温热源温度为T₁，低温热源温度为T₂。热机从高温热源吸收的热量为Q₁，对外做功为W。计算热机向低温热源放出的热量Q₂以及热机的效率。3、（本题5分）一个理想变压器，原线圈匝数为1000匝，副线圈匝数为500匝。原线圈接在220V的交流电源上，副线圈接一个电阻为100Ω的负载。计算副线圈两端的电压和通过负载的电流。4、（本题5分）一束自然光通过一个由三个偏振片组成的系统，第一个偏振片的偏振化方向与第二个偏振片的夹角为45°，第二个偏振片与第三个偏振片的夹角为30°。已知入射光的强度为I0，求通过第三个偏振片后的光强。5、（本题5分）一个长直螺线管，单位长度上的匝数为n，通有电流I，内部充满了相对磁导率为μr的磁介质。