北京师范大学《现代物理与中学物理》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《现代物理与中学物理》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批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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、在量子物理中，电子的轨道概念与经典物理中的有很大不同。按照玻尔的氢原子理论，电子在特定的轨道上运动时，具有怎样的能量特点？（）A.能量连续变化B.能量离散取值C.能量与轨道半径成正比D.能量与轨道半径成反比2、在研究简谐运动的图像时，图像可以反映出振动的特征。一个简谐运动的位移-时间图像是正弦曲线，从图像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、频率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度3、对于光的偏振现象，以下关于其产生原因和应用领域，哪一项是恰当的？（）A.光的偏振现象是由于光的横波特性导致的，广泛应用于摄影、通信、液晶显示等领域B.光的偏振只与光的传播方向有关，与光源和介质的性质无关，其应用范围有限C.偏振现象使得光的能量发生损失，因此在大多数情况下应尽量避免D.光的偏振无法通过人工方法产生，只能在自然条件下观察到4、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5、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6、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7、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8、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°9、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10、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11、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12、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1D.表示粒子的能量守恒13、在量子物理中，不确定性原理限制了我们同时精确测量粒子的某些物理量。以下关于不确定性原理的表述，不正确的是？（）A.不能同时精确测量粒子的位置和动量B.不能同时精确测量粒子的能量和时间C.不确定性原理是由于测量技术的限制导致的D.不确定性原理反映了微观粒子的波动性14、在波动光学中，杨氏双缝干涉实验是研究光的干涉现象的经典实验。在实验中，两缝间距为d，屏到双缝的距离为D，波长为λ的单色光垂直入射，若要使干涉条纹间距变大，以下哪种方法可行？（）A.减小d，增大DB.增大d，减小DC.减小λ，增大dD.增大λ，减小D15、在研究物体的运动时，我们常常需要考虑力的作用。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，物体的速度从0增加到v。若力的大小变为2F，其他条件不变，物体达到速度v所需的时间会如何变化？（）A.时间不变B.时间缩短为原来的一半C.时间缩短为原来的四分之一D.无法确定二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在电磁学中，讨论自感和互感现象的产生原因和物理意义，并举例说明其在实际电路中的应用？2、（本题5分）在热力学中，卡诺循环是一种理想的热机循环。请说明卡诺循环的四个过程，并解释为什么卡诺循环的效率是所有热机循环效率的上限？3、（本题5分）解释声波的反射、折射和衍射现象，并说明在不同介质中声波传播速度的影响因素。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述狭义相对论中的相对论力学中的动能和势能，分析其与经典力学的区别和联系，以及在高能粒子加速和碰撞中的应用。2、（本题5分）论述流体力学中雷诺数的意义及应用，分析其在流体流动状态判断中的作用。3、（本题5分）详细分析静磁场中的安培环路定理在计算复杂磁场分布中的应用，举例说明并阐述解题的关键步骤和注意事项。4、（本题5分）电磁学中的电感和电容在电路中起着重要作用，探讨电感和电容的物理概念、计算方法和在交流电路中的特性，以及在滤波电路和储能电路中的应用。5、（本题5分）深入分析热力学中的混合气体和分压定律，阐述其物理概念、数学表达式以及在气体混合物性质和化学平衡中的应用。四、计算题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一细圆环，半径为R，均匀分布着电荷Q，在圆环轴线上距离圆心为z的点处有一电荷量为q的点电荷，z>>R。求点电荷受到的电场力。2、（本题10分）一个质量为m的小球，用一根