西北大学《电动力学》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第2页，共2页西北大学

《电动力学》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、在量子力学的发展中，薛定谔方程是描述微观粒子状态随时间变化的基本方程。以下关于薛定谔方程的性质，不准确的是？（）A.薛定谔方程是线性方程B.薛定谔方程的解是波函数C.薛定谔方程适用于所有微观粒子D.薛定谔方程不包含相对论效应2、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其满足薛定谔方程。以下关于薛定谔方程的求解和应用，哪一项描述是不准确的？（）A.薛定谔方程的解可以给出粒子的可能状态B.求解过程通常需要特定的边界条件C.对于复杂的系统，精确求解薛定谔方程往往很困难D.薛定谔方程只适用于非相对论情况3、在刚体的定轴转动中，对于转动惯量的概念和计算，以及角动量守恒定律的应用条件和结果，以下说法不正确的是（）A.转动惯量与刚体的质量分布和转轴位置有关B.质量分布离转轴越远，转动惯量越大C.角动量守恒定律只适用于合外力矩为零的情况D.系统的转动惯量改变时，角动量一定改变4、在电场的学习中，电场强度的概念至关重要。一个均匀带电的圆环，圆心处的电场强度为E。若将圆环的半径增大一倍，电荷分布不变，圆心处的电场强度会如何变化？（）A.电场强度不变B.电场强度增大一倍C.电场强度减小为原来的一半D.电场强度减小为原来的四分之一5、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6、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。对于一定量的理想气体，在等压过程中吸收的热量与在等容过程中吸收的热量相比，哪个更多？（）A.等压过程B.等容过程C.一样多D.无法比较7、在相对论力学中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。以下关于质能方程的理解，不准确的是？（）A.质量和能量可以相互转化，且转化过程中总能量守恒B.静止物体也具有能量，其大小由质能方程给出C.质能方程表明质量就是能量，能量就是质量D.在核反应中，质量的亏损会释放出巨大的能量8、在研究万有引力定律时，天体的运动遵循一定的规律。一个质量为m的卫星绕质量为M的地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度为v。若卫星的轨道半径增大到2r，其他条件不变，线速度会如何变化？（）A.线速度不变B.线速度减小到原来的1/2C.线速度减小到原来的1/√2D.线速度减小到原来的1/49、在波动光学中，两束相干光叠加产生干涉条纹，条纹间距与以下哪个因素有关？（）A.光的波长B.两束光的强度差C.观察屏到光源的距离D.以上因素均有关10、在静电场中，电场线的疏密程度表示电场强度的大小。对于一个带正电的点电荷，其周围的电场线分布是怎样的？（）A.均匀分布B.指向点电荷C.背离点电荷D.呈环形分布11、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12、在振动和波动的综合问题中，驻波是一种特殊的现象。以下关于驻波的特点，不正确的是？（）A.驻波中各点的振幅不同，有些点始终静止B.相邻两波节之间的各点振动相位相同C.驻波的频率与波源的频率相同D.驻波不传播能量13、在牛顿运动定律的应用中，连接体问题是常见的类型。两个质量分别为m1和m2的物体，通过轻绳连接在光滑水平面上运动，拉力F作用在m1上。若绳子突然断裂，m2的加速度会如何变化？（）A.加速度变为0B.加速度不变C.加速度增大D.加速度减小14、在电磁学中，一个长直螺线管内部的磁场均匀分布。若已知螺线管的匝数、电流和长度，以下关于磁场强度的计算，哪一项是不准确的？（）A.磁场强度与电流成正比B.磁场强度与匝数成正比C.磁场强度与螺线管长度无关D.可以通过安培环路定理计算磁场强度15、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.反射二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在研究刚体的转动时，角动量守恒定律有着广泛的应用。请解释角动量守恒定律的内容和条件，说明其与动量守恒定律的区别，并举例说明其在天体物理和机械运动中的应用。2、（本题5分）随着凝聚态物理中的拓扑绝缘体研究，探讨拓扑绝缘体的特性、拓扑不变量和边界态，以及在电子器件和量子计算中的应用前景。3、（本题5分）在相对论中，洛伦兹变换是描述不同惯性系之间时空坐标变换的重要公式。请推导洛伦兹变换的表达式，解释其物理意义，并举例说明其在相对论速度变换和时空测量中的应用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在流体力学中，分析涡旋的产生、运动和演化，论述涡旋的物理特性、数学描述，以及涡旋在流体流动和湍流研究中的作用和应用。2、（本题5分）详细探讨光的吸收和发射现象，分析其物理机制、光谱特征和在激光技术、光通信等领域的应用。3、（本题5分）电动力学中的电磁波在分层介质中的传播会产生反射和折射，分析分层介质中的电磁波传播方程、边界条件和在地球物理勘探、光学多层膜中的应用。4、（本题5分）论述热力学中的焦耳-汤姆逊效应，解释其物理过程、热力学分析以及在气体液化和制冷技术中的应用和原理。5、（本题5分）详细论述量子力学中的态叠加原理，解释其物理概念、数学表述以及在解释微观粒子行为和量子态演化中的重要性和应用实例。四、计算题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一光线从折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质分界面，入射角为θ1，发生全反射的临界角为θc。已知n1和n2，计算临界角θc。2、（本