衡阳师范学院《原子物理学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《原子物理学》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、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、在刚体定轴转动的研究中，一个质量分布不均匀的圆盘绕固定轴转动。若已知圆盘的转动惯量和角速度，以下关于圆盘的角动量和动能，哪一项计算是不准确的？（）A.角动量等于转动惯量与角速度的乘积B.动能可以通过转动惯量和角速度的平方计算C.改变转动轴的位置，转动惯量会发生变化，但角动量不变D.圆盘的动能与质量分布的均匀程度无关2、在量子物理中，氢原子的能级是量子化的。当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，会发射出一个光子，该光子的波长大约是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm3、在热学中，一定量的理想气体经历绝热自由膨胀过程，以下哪个物理量不变？（）A.温度B.内能C.压强D.熵4、在波动光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。对于垂直入射的光，要使某波长的光在薄膜表面反射时产生相消干涉，薄膜的厚度应该满足什么条件？（）A.厚度为该波长的四分之一B.厚度为该波长的二分之一C.厚度为该波长的整数倍D.厚度为该波长的半整数倍5、在光学领域，光的干涉和衍射现象是光的波动性的重要表现。对于杨氏双缝干涉实验，以下关于干涉条纹特点的描述，不正确的是？（）A.相邻明条纹或暗条纹之间的间距相等B.条纹的间距与入射光的波长成正比C.条纹的亮度分布是均匀的，与位置无关D.当双缝间距减小时，条纹间距增大6、在机械波的学习中，波的传播特性需要深入理解。一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t=0时刻的波形如图所示。已知波速为v，经过时间t，x=2m处的质点第一次到达波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v7、对于热力学第一定律，以下关于其表述以及在不同热学过程中的应用，哪一项是正确的？（）A.热力学第一定律指出，热量可以从低温物体自发地传递到高温物体，而不引起其他变化B.热力学第一定律表明，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功之和，在绝热膨胀和等温压缩等过程中有着重要应用C.热力学第一定律只适用于理想气体的热学过程，对于实际气体和液体则不适用D.热力学第一定律无法解释热机效率不能达到100%的原因8、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9、在光学仪器的原理分析中，关于显微镜和望远镜的放大原理和分辨本领，以下哪种说法是正确的？（）A.显微镜通过物镜形成放大的实像，目镜再将其放大为虚像，其分辨本领取决于物镜的数值孔径；望远镜通过物镜形成缩小的实像，目镜将其放大为虚像，分辨本领取决于目镜的焦距B.显微镜和望远镜的放大原理相同，都是通过物镜和目镜的组合将物体放大，分辨本领只与物镜的质量有关C.显微镜的放大倍数越高，分辨本领越强；望远镜的口径越大，分辨本领越弱D.显微镜和望远镜的分辨本领与入射光的波长、光学系统的缺陷等因素无关10、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11、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12、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13、在热力学过程中，关于等压过程、等容过程和等温过程的特点及内能、做功和热量的变化，以下解释错误的是（）A.等压过程中，系统做功等于压强与体积变化的乘积B.等容过程中，系统不做功C.等温过程中，内能不变D.等容过程中，热量的变化等于内能的变化14、在热力学第一定律的应用中，对于绝热过程，以下关于其特点的描述，不正确的是？（）A.绝热过程中，系统与外界没有热量交换B.绝热膨胀时，系统内能减少，温度降低C.绝热压缩时，系统内能增加，温度升高D.绝热过程中，系统对外做功等于内能的减少量15、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16、在量子力学的隧道效应中，微观粒子具有穿越势垒的能力。对于一个给定的势垒，粒子穿越势垒的概率与哪些因素有关？（）A.只与势垒高度有关B.只与势垒宽度有关C.与势垒高度和宽度都有关D.与粒子的速度有关17、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18、对于热学中的热平衡定律，以下关于两个温度不同的物体相互接触达到热平衡时的温度变化、热量传递和熵的变化的解释，不正确的是（）A.最终达到热平衡时，两个物体温度相同B.热量从高温物体传递到低温物体C.热平衡过程中总熵增加D.热平衡定律只适用于固体之间的热传递19、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20、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21、在热力学的研究中，一定质量的理想气体经历绝热膨胀过程。在此过程中，气体的内能、温度和压强都发生了变化。以下关于这些变化的描述，哪一项是不准确的？（）（）A.气体内能减小，因为绝热膨胀对外做功B.温度降低，因为内能减小C.压强减小，且与体积成反比D.气体对外做功的值等于内能的减少量22、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23、在电磁学领域，对于一个变化的磁场在其周围空间产生的电场，以下关于该感应电场的性质和特点的说法，错误的是（）A.感应电场的电场线是闭合曲线B.感应电场的方向与磁场变化率的方向有关C.感应电场的强度与磁场变化的快慢成正比D.感应电场对处于其中的电荷不做功24、在波动学中，多普勒效应描述了波源和观察者相对运动时频率的变化。当波源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会怎样变化？（）A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低25、在光学的偏振现象研究中，自然光通过偏振片后会变成偏振光。如果让两偏振片的偏振化方向夹角逐渐增大，透过两偏振片的光强会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在光学中，解释光的色散现象的物理原因，并讨论在什么情况下光的色散现象会比较明显？2、（本题5分）在热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述中，揭示了热过程的不可逆性。请详细阐述这两种表述的内容，并说明它们之间的等价性。3、（本题5分）在波动学中，解释波包的概念和其在量子力学中的应用？4、（本题5分）请详细阐述狭义相对论中的时间膨胀效应，推导其数学表达式，解释其物理意义，并举例说明其在高速运动时钟测量中的应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在迈克尔逊干涉仪实验中，可动反射镜移动了Δd的距离，观察到条纹移动了N条，入射光波长为λ，求光程差的变化和可动反射镜移动的距离。2、（本题5分）一长为L、质量为M的均匀细杆，可绕通过其中点的垂直轴在竖直平面内自由转动。初始时杆静止，一质量为m的小球以速度v水平撞击细杆的一端。计算小球与细杆碰撞后的速度和细杆转动的角速度。3、（本题5分）一个质量为m的小球在光滑的固定斜面上，从高度h处由静止下滑。斜面与水平方向的夹角为θ，求小球滑到斜面底端时的速度大小以及重力对小球做的功。4、（本题5分）在一个杨氏双缝干涉实验中，用波长为λ1和λ2的两种单色光分别照射，计算两种光的干涉条纹间距，并分析条纹重合的条件。5、（本题5分）在一单缝衍射实验中，波长为λ的平行光垂直入射到宽度为a的单缝上，在距离单缝L处的屏幕上观察到中央明纹的宽度为