中国计量大学《物理实验》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院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、在电磁学的知识体系里，关于电磁波的产生和传播特性，以下哪种表述是恰当的？（）A.电磁波只能由电荷的匀速运动产生，其传播不需要介质，在真空中的传播速度与频率无关B.电磁波可以由电荷的变速运动产生，其传播需要介质，在不同介质中的传播速度相同C.电磁波的产生与电荷的运动无关，其传播速度在真空中恒定，但在不同介质中会发生变化，且频率越高，折射越明显D.电磁波由周期性变化的电场和磁场相互激发产生，在真空中以光速传播，频率不同的电磁波在同一介质中的传播速度不同2、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其归一化条件的物理意义是什么？（）A.保证波函数的连续性B.保证波函数的单值性C.表示粒子在空间出现的概率总和为1D.表示粒子的能量守恒3、在量子力学的范畴中，考虑一个处于定态的微观粒子。若其波函数为ψ(x)，则在某一位置x处发现粒子的概率密度与波函数的模的平方成正比。以下关于概率密度的描述，哪一项是不正确的？（）A.概率密度反映了在该位置找到粒子的可能性大小B.波函数的相位对概率密度没有影响C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布与测量的时间无关4、在研究电阻的串联和并联时，总电阻的计算方法不同。有三个电阻R1、R2、R3，分别为2Ω、3Ω、4Ω，将它们并联，总电阻为多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω5、在电磁学的电磁波理论中，对于电磁波的产生、传播特性和应用，以下关于电磁波的波长、频率、波速的关系以及电磁波在真空中和介质中的传播的描述，错误的是（）A.电磁波的波速等于波长与频率的乘积B.电磁波在真空中的传播速度是恒定的C.电磁波在介质中的波长比在真空中长D.不同频率的电磁波在真空中传播速度相同6、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=mgh7、在热力学第二定律的探讨中，热机的效率存在一定的限制。对于一个在两个恒温热源之间工作的卡诺热机，高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，以下关于其效率η的表达式，哪个是正确的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T18、在波动光学中，光的衍射现象是常见的。当一束光通过一个狭缝时，会在屏幕上形成衍射条纹。如果狭缝宽度减小，衍射条纹的宽度会怎样变化？（）A.变宽B.变窄C.不变D.先变宽后变窄9、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10、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11、对于原子物理学，氢原子从高能级向低能级跃迁时会发射光子，若从n=3的能级跃迁到n=1的能级，发射的光子频率是多少？（）A.由能级差决定B.固定不变C.与原子种类有关D.无法计算12、在热学的热传递过程中，以下哪种方式是通过微观粒子的热运动来传递热量的？（）A.热传导B.热对流C.热辐射D.以上方式均是13、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1/414、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15、在刚体的定轴转动中，角动量守恒定律在很多情况下都适用。以下关于角动量守恒的条件，不准确的是？（）A.系统所受合外力矩为零B.系统所受合外力为零C.内力对转轴的力矩之和为零D.角动量守恒定律在微观和宏观领域都适用二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）结合电磁学中的高斯定理，解释其数学表达式和物理意义，推导在静电场和静磁场中的应用实例。2、（本题5分）在热力学中，解释热容量的概念和其与温度的关系？3、（本题5分）请详细阐述热力学中的克劳修斯不等式，解释其物理意义，推导其表达式，并举例说明其在判断不可逆过程中的应用。4、（本题5分）在热力学中，熵的概念在判断热过程的方向性方面具有重要作用。请解释熵增原理，并通过一个具体的热传递过程计算熵的变化，判断过程的方向性。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）电动力学中的电磁波传播特性对于通信技术至关重要，分析电磁波的极化、色散等特性，论述其在无线电通信、雷达等领域的应用。2、（本题5分）热力学第二定律是热力学的重要定律，请详细阐述其两种表述方式，并用实例说明其在实际过程中的不可逆性以及对能源利用的限制。3、（本题5分）论述热力学中的热扩散和热传导的耦合现象，解释热扩散系数、热导率的关系和热扩散方程，以及在多相流和传热传质中的应用。4、（本题5分）论述相对论中时间膨胀和长度收缩现象的概念及产生原因，探讨其对人类认识宇宙的重大影响。5、（本题5分）全面论述狭义相对论中的双生子佯谬，分析其物理情境、数学推导和相对论解释，以及对时间相对性的深入理解。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一长直导线中通有稳恒电流I，在其旁边有一个共面的矩形线圈，边长分别为a和b，线圈与导线距离为r。计算线圈中的感应电动势，并讨论当线圈移动或电流变化时电动势的变化。2、（本题10分）在一个折射率为n的介质中，有一束平行光垂直照射到一个凸透镜上，凸透镜的