西北大学《电子与物理学基础英文含实验》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、在光学的成像问题中，凸透镜成像具有多种情况。当物体位于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，所成的像是怎样的？（）A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像C.正立、放大的虚像D.正立、缩小的虚像2、在波动方程中，波速、波长和频率之间存在着一定的关系。以下关于波速的决定因素，不准确的是？（）A.波速由介质的性质决定B.对于同一列波，在不同介质中波速不同C.波的频率越高，波速越大D.波速与波长和频率无关3、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4、在相对论力学中，对于物体的动能和质能关系，以下关于高速运动物体的动能表达式、质能方程的意义和应用的阐述，错误的是（）A.高速运动物体的动能不再是经典力学中的表达式B.质能方程表明质量和能量可以相互转化C.质能方程为核能的利用提供了理论基础D.物体的速度越大，其动能与经典力学计算结果差异越小5、在电磁感应中，一个匝数为N的线圈在磁场中转动，产生的感应电动势的大小与以下哪个因素无关？（）A.线圈的面积B.磁场的磁感应强度C.线圈转动的角速度D.线圈的电阻6、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7、在电磁感应现象中，感应电流的方向可以用楞次定律来判断。当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.无法确定8、在热力学中，理想气体的内能只与温度有关。一定质量的理想气体，在体积不变的情况下吸收热量，其温度会如何变化？（）A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低9、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.100J10、在波动学中，一列沿x轴正方向传播的简谐波，其波速为v，波长为λ，周期为T。某一时刻的波形图如图所示。以下关于经过时间t后波形的移动距离，哪一项计算是不准确的？（）A.移动距离为vtB.当t=nT（n为整数）时，波形不变C.移动距离与波长和周期无关D.可以通过波速和时间的乘积计算移动距离11、在狭义相对论中，长度收缩和时间膨胀效应是令人惊奇的现象。以下关于长度收缩和时间膨胀的描述，不准确的是？（）A.运动的物体在运动方向上长度会收缩B.运动的时钟会变慢，即时间膨胀C.长度收缩和时间膨胀效应只在接近光速时才明显D.长度收缩和时间膨胀是相对的，取决于观察者的参考系12、在波动光学中，单缝衍射现象具有独特的特征。以下关于单缝衍射中暗纹位置的确定，不正确的是？（）A.暗纹位置由衍射角与缝宽的关系决定B.中央明纹两侧的第一条暗纹对应的衍射角满足一定条件C.暗纹的位置与入射光的波长无关D.缝宽越小，衍射条纹越宽，暗纹位置也会发生变化13、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14、在静电场的高斯定理中，对于一个带有均匀电荷分布的球体，若已知球体的电荷量和半径，以下关于通过球面的电通量，哪一项分析是不准确的？（）A.电通量与球体的电荷量成正比B.电通量与球面的半径无关C.可以通过高斯定理计算电通量D.电通量的大小与电场的分布有关15、在光学成像中，薄透镜成像公式描述了物距、像距和焦距之间的关系。以下关于薄透镜成像的特点，不准确的是？（）A.当物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像B.当物距等于焦距时，不能成像C.像的大小和正倒只与物距有关，与焦距无关D.薄透镜可以成实像也可以成虚像二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）请全面论述光的吸收现象，包括吸收定律的数学表达式、吸收系数的物理意义，以及吸收在光通信和光谱分析中的应用。2、（本题5分）解释光的色散现象，说明其产生的原因和在光学仪器中的影响。3、（本题5分）说明热力学中的自由能的概念及计算方法，分析自由能在热力学中的应用。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、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入研究静电场中的电场线和等势面的概念，阐述它们的物理意义、性质和在描述电场分布和求解电场问题中的应用。2、（本题5分）全面论述电磁学中的电磁波在金属中的传播和衰减特性，分析其物理机制、数学描述和在电磁屏蔽、微波技术中的应用。3、（本题5分）全面论述静电场的性质和规律，包括电场强度、电势、电势能等概念，以及静电场中的高斯定理和环路定理，并举例说明其在实际问题中的应用。4、（本题5分）论述固体物理中晶体结构的特点及分类，分析其对材料性能的影响。5、（本题5分）详细分析静磁场中的磁畴和铁磁性材料的磁化过程，阐述其物理机制、微观结构和在磁性存储、传感器等领域的应用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一个质量为m的物体在斜面上运动，斜面与水平面的夹角为θ，动摩擦因数为μ。物体从斜面顶端由静止下滑，计算物体滑到底端的速度和时间，并分析当角度和摩擦因数变化时的影响。2、（本题10分）一个质量为m的物体在竖直平面内做半径为R的圆周运动，已知在最高点和最低点时物体的速度分别为v1和v2，求