西北大学《电动力学》2022-2023学年第一学期期末试卷

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2022-2023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30个小题，每小题1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、在波动光学中，薄膜干涉是一种常见的现象。一束光照射在厚度均匀的薄膜上，发生干涉现象。若薄膜的厚度增加，干涉条纹的间距会如何变化？（）A.间距不变B.间距增大C.间距减小D.无法确定2、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。对于一个热机，从高温热源吸收的热量为Q1，向低温热源放出的热量为Q2，对外做功为W，如果该热机的效率为50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J3、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4、在静电场的研究中，电场强度和电势是两个重要的物理量。对于一个点电荷产生的电场，电场强度为零的地方，电势一定为零吗？（）A.一定为零B.一定不为零C.可能为零，也可能不为零D.取决于点电荷的电荷量5、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6、在电磁感应现象中，自感和互感都是重要的概念。对于两个相邻的线圈，其中一个线圈中的电流发生变化时，在另一个线圈中产生的感应电动势与它们之间的互感系数以及电流变化率之间有怎样的关系？（）A.感应电动势与互感系数和电流变化率都成正比B.感应电动势与互感系数成正比，与电流变化率成反比C.感应电动势与互感系数成反比，与电流变化率成正比D.感应电动势与互感系数和电流变化率都成反比7、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D8、在电磁感应现象中，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。如果磁场的磁感应强度增大，而其他条件不变，线圈中产生的感应电动势会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小9、关于光的干涉，在杨氏双缝干涉实验中，若两缝间距增大，干涉条纹的间距会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小10、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1/411、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.1:012、对于光学的研究，以下关于光的干涉和衍射现象所揭示的光的波动性，哪一个是准确的？（）A.光的干涉和衍射现象表明光只是一种粒子，不具有波动性B.光的干涉和衍射现象有力地证明了光具有波动性，且干涉条纹和衍射图样的分布与光的波长、缝宽等因素密切相关C.光的干涉和衍射现象与光的波动性无关，只是一种偶然的光学现象D.虽然光的干涉和衍射现象显示光有波动性，但在大多数情况下，光仍应被视为粒子13、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中电子排布的重要原理。以下关于泡利不相容原理的应用，不准确的是？（）A.解释了原子的壳层结构B.确定了每个原子轨道最多能容纳的电子数C.可以预测元素的化学性质D.对原子核的结构没有影响14、在电学中，电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。以下关于电容的决定因素，不正确的是？（）A.电容器的电容与极板间的距离成反比B.电容器的电容与极板的正对面积成正比C.电容器的电容与极板间的介质有关D.电容器所带电荷量越多，电容越大15、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16、关于热力学过程中的绝热过程和等温过程，以下对于绝热压缩和等温压缩过程中压强变化、内能变化和做功情况的分析，不正确的是（）A.绝热压缩过程压强增加较快B.等温压缩过程内能不变C.绝热压缩过程外界对系统做功全部转化为内能D.绝热压缩和等温压缩过程外界做功相同17、对于固体物理的知识，以下关于晶体结构和晶格振动的特点，哪一项是正确的？（）A.晶体具有规则的周期性结构，晶格振动对晶体的热学性质没有影响B.晶体中的原子或分子在空间呈无序排列，晶格振动的频率与晶体的弹性常数无关C.晶体结构的类型众多，晶格振动会导致晶体产生热膨胀和热传导等现象D.晶格振动只在高温下对晶体的性质有作用，在低温时可以忽略不计18、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19、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20、在热力学过程中，可逆过程和不可逆过程的区别在于过程是否存在耗散。一个热机经历可逆循环和不可逆循环，哪种循环的效率更高？（）A.可逆循环B.不可逆循环C.效率相同D.取决于工作物质21、在电磁学的知识体系中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象的本质。一个闭合回路中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势。如果磁通量在极短时间内从Φ1变化到Φ2，以下哪个表达式能正确计算感应电动势的大小？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t22、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23、关于热力学第一定律，对于一个封闭系统经历绝热过程时，以下关于内能变化、外界做功和热量传递的表述，不正确的是（）A.绝热过程中，系统与外界没有热量交换B.外界对系统做功，系统内能增加C.系统对外界做功，系统内能减小D.内能的变化量等于外界做功的大小，与系统的初始状态无关24、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25、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.122nm26、在静电学的知识体系中，库仑定律描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。有两个电荷量分别为q1和q2的点电荷，距离为r，它们之间的库仑力大小如何计算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r²C.F=kq1²q2²/rD.F=kq1²q2²/r²27、在光学部分，光的折射现象是重要的知识点。一束光线从空气斜射入水中，入射角为i，折射角为r。若光线在水中的传播速度变为原来的一半，入射角不变，此时折射角会如何变化？（）A.折射角增大B.折射角减小C.折射角不变D.无法确定28、在热力学第一定律的应用中，一定量的理想气体经历绝热过程。在此过程中，气体对外做功，其内能会发生怎样的变化？（）A.内能增加B.内能不变C.内能减小D.内能的变化取决于气体的种类29、在量子力学的应用中，关于原子结构和能级的理论，以下哪种说法是准确的？（）A.原子的能级是连续分布的，电子可以在任意能级之间跃迁，发出或吸收任意频率的光子B.原子的能级是分立的，电子只能在特定的能级之间跃迁，发出或吸收特定频率的光子，符合玻尔的原子模型C.量子力学中的原子结构理论无法解释原子光谱的精细结构和复杂现象D.原子的能级结构和电子跃迁与原子核的性质无关，只取决于电子的运动状态30、在热力学第一定律的应用中，一定质量的理想气体在绝热容器中被压缩。以下关于气体内能、温度和做功的关系，哪一项分析是不正确的？（）A.气体内能增加B.温度升高C.外界对气体做功D.气体对外界做功二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在量子力学中，波粒二象性是一个核心概念，请详细论述其内涵、实验验证以及对我们理解微观世界的重要意义。2、（本题5分）热力学中的焦耳-汤姆逊效应在气体液化和制冷技术中得到应用，深入探讨其原理、热力学分析以及在实际工程中的实现和优化。3、（本题5分）在量子场论中，弦理论是一种试图统一自然界基本相互作用的理论，阐述弦理论的基本假设、数学结构和面临的挑战，以及在理论物理学中的地位和研究进展。4、（本题5分）论述电介质中的极化现象，包括电介质的极化机制、极化强度和电场的关系，以及电介质在电容器和电气设备中的应用和特性。5、（本题5分）分析热力学中的混合过程和熵增原理，论述混合物的热力学性质、熵的计算方法，以及熵增原理在判断化学反应和过程方向性中的应用和限制。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述相对论中的四维时空的概念及意义，分析四维时空在相对论中的重要地位。2、（本题5分）对于一个处于静电平衡状态的导体，详细描述其内部和表面的电场、电势的特点，并解释为什么会呈现这些特点？3、（本题5分）分析动量守恒定律的条件及表达式，探讨其在碰撞问题中的应用。4、（本题5分）在相对论中，讨论相对论速度变换公式的推导和应用