华南理工大学《物理学的进化》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《物理学的进化》2023-2024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、在近代物理学的发展中，黑体辐射现象引发了重要的理论突破。对于一个黑体，其单位面积在单位时间内辐射出的能量与波长和温度有关。在一定温度下，随着波长的增加，辐射能量会如何变化？（）A.一直增加B.先增加后减小C.一直减小D.先减小后增加2、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3、在相对论力学中，物体的质量会随着速度的增加而增大。当一个物体的速度接近光速的一半时，其质量相对于静止质量增大的比例大约是多少？（）A.10%B.15%C.20%D.25%4、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5、在相对论的研究中，时间膨胀效应是一个关键概念。一个静止时长为t0的时钟，放在以速度v运动的飞船上，地面上的观察者测得的时钟时间t会如何变化？（）A.t<t0B.t=t0C.t>t0D.与v的大小无关6、在电磁学中，自感现象是一种特殊的电磁感应现象。一个电感为L的线圈，通过的电流为I。若电流在极短时间内从I变为0，线圈两端产生的自感电动势的大小为多少？（）A.0B.LC.LID.无法确定7、在热力学过程中，卡诺循环具有重要的理论意义。以下关于卡诺循环效率的描述，不准确的是？（）A.卡诺循环效率只与高温热源和低温热源的温度有关B.提高高温热源温度或降低低温热源温度可以提高卡诺循环效率C.卡诺循环效率可以达到100%D.实际热机的效率总是低于卡诺循环效率8、在相对论中，对于一个高速运动的物体，其质量会随着速度的增加而增大。当速度接近光速时，质量的增加趋势是怎样的？（）A.质量增加得越来越慢B.质量增加得越来越快C.质量保持不变D.质量先增加得快，后增加得慢9、在研究光的折射现象时，一束光线从空气斜射入水中。假设入射角为45度，水的折射率为1.33。以下关于折射角的大小，哪一项描述是不准确的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通过折射率和入射角，利用折射定律计算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具体度数与光的波长无关10、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11、在光学成像的原理中，对于薄透镜成像公式的推导、适用条件以及像的性质和特点，以下描述不准确的是（）A.薄透镜成像公式适用于各种类型的透镜B.像的虚实、正倒和大小与物距和焦距有关C.当物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像D.透镜的焦距越短，成像的放大倍数越大12、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13、在量子力学的领域，微观粒子具有波粒二象性。对于一个具有一定动量p的微观粒子，其对应的德布罗意波长λ可以通过哪个公式计算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p²)14、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15、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的物理量。以下关于熵的变化，不准确的是？（）A.在绝热可逆过程中，熵不变B.在绝热不可逆过程中，熵增加C.熵增加原理适用于孤立系统D.熵的变化只与初末状态有关，与过程无关16、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17、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.1:018、关于万有引力定律，两个质量分别为m1和m2、相距为r的物体之间的引力大小与哪些因素有关？（）A.只与m1和m2有关B.只与r有关C.与m1、m2和r都有关D.与m1、m2、r以及引力常量G都有关19、在电磁学的电容部分，平行板电容器的电容与极板面积、极板间距和电介质的介电常数有关。如果在一个平行板电容器中插入一块电介质，其电容会如何变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小20、在光学的干涉和衍射实验中，光源的相干性对实验结果有重要影响。以下关于光源相干性的描述，不准确的是？（）A.相干性好的光源可以产生清晰的干涉和衍射条纹B.普通光源的相干性较差，因为其发光是随机的C.激光具有很好的相干性，适用于高精度的干涉和衍射实验D.光源的相干性只与光源的波长有关，与其他因素无关21、对于简谐振动的能量，一个做简谐振动的系统，其能量与振幅的平方成正比。当振幅增大时，以下哪个物理量也会增大？（）A.振动周期B.振动频率C.振动速度的最大值D.振动的初相位22、在热学中，热传递的方式包括传导、对流和辐射。一个高温物体与低温物体接触，通过热传导进行热量传递。若高温物体与低温物体的接触面积增大一倍，热传导的速率会如何变化？（）A.速率不变B.速率增大一倍C.速率增大两倍D.速率增大四倍23、在热力学第二定律的学习中，对于一个热机，从高温热源吸收热量Q1，向低温热源放出热量Q2，对外做功W。以下关于热机效率的表达式，哪一项是不正确的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.热机效率不可能达到100%D.热机效率与工作物质的性质无关24、在狭义相对论中，同时的相对性是一个重要的概念。以下关于同时的相对性的理解，不准确的是？（）A.在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个惯性系中可能不同时发生B.同时的相对性是光速不变原理的必然结果C.同时的相对性只在高速运动的情况下才明显，低速时可以忽略D.同时的相对性意味着不存在绝对的同时性25、在相对论的理论框架下，关于时间膨胀和长度收缩效应，以下哪种说法是正确的？（）A.时间膨胀和长度收缩效应只存在于理论中，在实际生活中无法观测到B.当物体运动速度接近光速时，会出现时间膨胀和长度收缩现象，且这种效应是相对的，取决于观察者的参考系C.时间膨胀和长度收缩效应与物体的运动速度无关，是一种恒定不变的物理现象D.相对论中的时间膨胀和长度收缩效应违反了基本的物理规律，是不正确的二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在波动学中，解释驻波的能量分布特点？2、（本题5分）在研究万有引力定律时，说明两个物体之间的万有引力大小与它们的质量、距离之间的关系。并探讨在地球上和太空中，万有引力的表现有何不同？3、（本题5分）在波动学中，解释波的相干性的保持和破坏条件？4、（本题5分）在光学的薄透镜成像中，物距、像距和焦距之间存在一定的关系。请推导薄透镜成像公式，并说明凸透镜和凹透镜成像的特点及区别？三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一质量为m的小球以速度v₀与一质量为M的静止光滑斜面发生弹性碰撞，斜面倾角为θ，求碰撞后小球的速度大小和方向。2、（本题5分）一个半径为R的均匀带电球体，球心处有一点电荷q，求球外任意一点的电场强度和电势。3、（本题5分）一理想气体进行绝热自由膨胀，体积从V1增大到V2。已知该气体的初始温度为T1，摩尔热容比为γ。计算气体膨胀后的温度T2，并分析此过程中内能、熵的变化。4、（本题5分）一个内径为r₁、外径为r₂的均匀带电圆柱，电荷体密度为ρ，求圆柱内外的电场强度分布和电势分布。5、（本题5分）一质量为m的物体在粗糙水平面上受到水平拉力F的作用做直线运动，动摩擦因数为μ。已知拉力F随时间t的变化关系为F=F0sinωt，求物体在t时间内的位移。四、论述题（本大题共3个小题，共30分