湖北师范大学《力学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《力学》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、在热力学定律的应用中，理想气体经历自由膨胀过程。此过程中，气体的温度会如何变化？（）A.升高B.降低C.不变D.可能升高也可能降低2、关于光学的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上产生干涉条纹，以下哪种因素会影响条纹的间距？（）A.薄膜的厚度B.入射光的波长C.薄膜的折射率D.以上因素均会3、在电学实验中，用伏安法测量一个未知电阻的阻值。若实验中电流表采用内接法，电压表内阻为Rv，电流表内阻为Ra，测量值为Rx'。以下关于测量值与真实值的关系，哪一项分析是不准确的？（）A.测量值大于真实值，因为电流表分压B.真实值可以通过相关公式计算得出C.当Rv远大于Rx且Ra较小时，测量误差较小D.测量值与电源的电动势无关4、在研究气体分子运动时，麦克斯韦速率分布函数能够描述气体分子的速率分布情况。对于一定质量的理想气体，温度升高时，分子的最概然速率会如何变化？（）A.不变B.增大C.减小D.先增大后减小5、在电路分析的领域中，关于交流电路中电阻、电容和电感对电流和电压的影响，以下哪种说法是恰当的？（）A.在交流电路中，电阻对电流和电压的相位没有影响，电容使电流超前电压，电感使电流滞后电压B.交流电路中，电阻、电容和电感都会使电流和电压的相位发生相同的变化C.电容和电感在交流电路中对电流和电压的影响可以忽略不计，主要是电阻起作用D.电阻、电容和电感在交流电路中的作用是相互抵消的，最终电流和电压的关系与直流电路相同6、在研究带电粒子在磁场中的运动时，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，它将做什么运动？（）A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀速圆周运动D.平抛运动7、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=hνB.E=mc²C.E=1/2mv²D.E=mgh8、在光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下关于增透膜和增反膜的特点，不正确的是？（）A.增透膜的厚度是入射光在膜中波长的四分之一B.增反膜的厚度是入射光在膜中波长的二分之一C.对于特定波长的光，增透膜可以增加其透过率D.增透膜和增反膜的效果与入射光的角度无关9、在光学的反射定律中，入射角等于反射角。一束光线以入射角i照射到平面镜上，反射光线与入射光线的夹角为120°，入射角i的大小是多少？（）A.30°B.60°C.90°D.120°10、在相对论中，一个物体的运动速度接近光速时，其长度会发生收缩。以下关于长度收缩效应的描述，哪一项是不正确的？（）A.收缩只发生在运动方向上B.收缩的程度与速度的平方成正比C.对于静止的观察者，物体的长度会变短D.长度收缩是一种视觉错觉，实际上物体的长度不变11、在波动光学的领域，考虑一束相干光通过双缝后在屏幕上形成的干涉条纹。若增大双缝之间的距离，同时保持其他条件不变。以下关于干涉条纹间距的变化，哪一项分析是不正确的？（）（）A.条纹间距会变小，因为双缝间距与条纹间距成反比B.可以通过双缝干涉的公式来定量计算条纹间距的变化C.光的波长不变的情况下，双缝间距增大必然导致条纹间距减小D.条纹间距的变化与光源的强度无关12、在研究牛顿运动定律时，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，它的速度会发生怎样的变化？（）A.速度不变B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt13、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14、在波动学的研究中，机械波的传播具有一定的特性。一列沿x轴正方向传播的简谐波，其波源的振动方程为y=Asin(ωt)，波速为v。在t时刻，x处质点的振动位移y与哪些因素有关？（）A.只与t有关B.只与x有关C.与t和x都有关D.与t和x都无关15、关于光的色散现象，一束白光通过三棱镜后会被分解成不同颜色的光，以下哪种颜色的光偏折程度最大？（）A.红光B.绿光C.蓝光D.紫光16、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（）A.电容减小，电压增大B.电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小C.电荷量不变时，电容减小会导致电压降低D.可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化17、在电磁学领域，法拉第电磁感应定律描述了感应电动势与磁通量变化之间的关系。当一个闭合线圈在均匀磁场中以恒定速度转动时，如果磁场的磁感应强度突然增大一倍，而线圈的转动速度不变，那么感应电动势会发生怎样的变化？（）A.增大一倍B.增大两倍C.增大四倍D.保持不变18、在研究简谐振动时，一个质量为m的物体在弹簧的作用下做简谐振动，其振动方程为x=Asin(ωt+φ)。若弹簧的劲度系数增大，而其他条件不变。以下关于振动周期的变化，哪一项判断是不准确的？（）A.振动周期减小，因为周期与劲度系数的平方根成反比B.可以通过简谐振动的周期公式来分析周期的变化C.振幅不变的情况下，劲度系数增大必然导致周期缩短D.振动周期的变化与初始相位φ无关19、在波动光学中，光的偏振现象表明了光的横波特性。以下关于光的偏振的应用，不准确的是？（）A.偏振片可以用于减少反射光的强度B.可以通过偏振现象判断光是自然光还是偏振光C.偏振光在通信领域有广泛的应用D.光的偏振现象对所有光学仪器的性能都没有影响20、在热学中，研究热传递的方式包括热传导、热对流和热辐射。对于一个真空绝热的容器，内部有两个温度不同的物体，它们之间主要通过哪种方式进行热传递？（）A.热传导B.热对流C.热辐射D.以上都不是21、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22、在相对论中，当两个观察者相对运动时，对于同一事件的时间和空间测量会有所不同，这被称为“相对性”，以下哪种情况能体现时间的相对性？（）A.运动的时钟走得比静止的时钟快B.运动的时钟走得比静止的时钟慢C.运动和静止的时钟走得一样快D.时间的测量与运动状态无关23、在刚体力学中，一刚体绕定轴转动，其转动惯量为I，角速度为ω。若对刚体施加一个恒定的合外力矩M，经过一段时间t。以下关于角速度的变化，哪一项表述是不准确的？（）A.角速度的增加量为Mt/IB.转动惯量越大，角速度的增加越慢C.合外力矩越大，角速度的变化越快D.角速度的变化与刚体的初始角速度无关24、关于波动方程，对于一列沿x轴正方向传播的简谐波的波动方程的物理意义和求解方法，以下理解不准确的是（）A.波动方程描述了任意时刻波线上各质点的位移B.已知波速和初始条件可以确定波动方程C.波动方程中的相位表示质点振动的状态D.波动方程只适用于机械波25、在刚体的转动中，角动量守恒定律有着重要的应用。一个旋转的飞轮，在不受外力矩作用时，其转动惯量发生变化，角速度会怎样相应地变化？（）A.角速度不变B.角速度增大C.角速度减小D.角速度与转动惯量成反比变化二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）结合热力学中的热传导定律，解释其物理意义，推导热传导方程，分析热传导过程中的温度分布和热流密度，并举例说明其在传热学中的应用。2、（本题5分）结合量子力学中的不确定性原理，解释其物理内涵，推导位置和动量、能量和时间的不确定关系，并举例说明其应用。3、（本题5分）对于一个做圆周运动的物体，已知其线速度、角速度、半径和周期中的任意两个量，如何求出其他物理量？并解释这些物理量之间的关系。4、（本题5分）随着天体物理学中的引力波探测，探讨引力波的产生机制、探测原理和实验进展，以及引力波天文学的发展前景。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一理想气体进行等压膨胀，体积从V1增大到V2，吸热为Q。已知气体的比热容比为γ。计算气体对外做功和内能的变化，并分析此过程的效率。2、（本题5分）一质量为m、半径为R的均匀圆盘，绕通过其中心且与盘面垂直的固定轴以角速度ω转动。现将一质量为m的小物体放在圆盘边缘，求系统的角加速度和圆盘对轴的摩擦力矩。3、（本题5分）在一静电场中，已知电势分布为U=Ax^2+By^2（其中A、B为常数），求电场强度E。4、（本题5分）在一个折射率为n的玻璃砖中，一束光线从一个表面以入射角i入射，折射角为r。已知光线在空气中的频率为f，求光线在玻璃砖中的频率、波长和速度，并计算全反射的临界角。5、（本题5分）一理想气体经历如图所示的循环过程，由状态A经过程1到状态B，再经过程2回到状态A。已知各状态的压强、体积和温度，计算循环过程中外界对气体做的净功，并