中南大学《大学物理D》2019-2020学年第一学期期末试卷

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《大学物理D》2019-2020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20个小题，每小题2分，共40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、在研究带电粒子在磁场中的运动时，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，它将做什么运动？（）A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀速圆周运动D.平抛运动2、对于近代物理实验中的光电效应，以下关于其实验规律和爱因斯坦光电方程的解释，哪一项是恰当的？（）A.光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的强度成正比，与入射光的频率无关，爱因斯坦光电方程无法解释这一现象B.光电效应的实验规律包括存在截止频率、光电子的瞬时发射等，爱因斯坦光电方程成功地解释了这些规律，指出光具有粒子性C.光电效应表明光只是一种电磁波，其能量连续分布，与入射光的强度和频率都成正比D.爱因斯坦光电方程虽然能够解释光电效应的部分现象，但存在诸多缺陷，需要进一步修正3、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)/t4、在波动光学中，光的偏振现象表明了光的横波特性。以下关于光的偏振的应用，不准确的是？（）A.偏振片可以用于减少反射光的强度B.可以通过偏振现象判断光是自然光还是偏振光C.偏振光在通信领域有广泛的应用D.光的偏振现象对所有光学仪器的性能都没有影响5、在研究光的折射时，一束光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到一定程度时会发生全反射现象，以下哪种条件能使全反射更容易发生？（）A.增大光密介质的折射率B.减小光密介质的折射率C.增大光疏介质的折射率D.减小光的频率6、在静电场中，高斯定理是一个非常重要的定理。以下关于高斯定理的应用条件，不正确的是？（）A.电场必须是由对称性分布的电荷产生的B.要求电场具有高度的对称性C.可以用于计算任意形状带电体产生的电场强度D.闭合曲面内的电荷代数和决定了通过该曲面的电通量7、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的热力学量。对于一个绝热不可逆过程，系统的熵是如何变化的？（）A.不变B.减小C.增大D.可能增大也可能减小8、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9、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10、在电磁学的磁场中，毕奥-萨伐尔定律用于计算电流产生的磁场。对于一段长度为L的直导线，通有电流I，距离导线为r处一点的磁感应强度大小与哪些因素有关？（）A.只与I和r有关B.只与I、r和L有关C.与I、r、L以及导线的形状有关D.与I、r、L、导线的形状以及周围介质有关11、在光学仪器中，显微镜和望远镜的原理和性能是重要的知识点。以下关于显微镜和望远镜的分辨本领，不正确的是？（）A.显微镜的分辨本领取决于物镜的数值孔径B.望远镜的分辨本领取决于物镜的口径C.增大显微镜的放大倍数可以提高分辨本领D.望远镜的分辨本领与目镜无关12、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（）（）A.电容减小，电压增大B.电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小C.电荷量不变时，电容减小会导致电压降低D.可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化13、在电磁学的磁场对电流的作用中，一段通有电流的导线在磁场中受到安培力的作用。当电流方向与磁场方向垂直时，安培力的大小与哪些因素有关？（）A.只与电流大小有关B.只与磁场强度有关C.与电流大小和磁场强度都有关D.与电流大小、磁场强度和导线长度都有关14、对于热力学第一定律，以下关于其表述以及在不同热学过程中的应用，哪一项是正确的？（）A.热力学第一定律指出，热量可以从低温物体自发地传递到高温物体，而不引起其他变化B.热力学第一定律表明，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功之和，在绝热膨胀和等温压缩等过程中有着重要应用C.热力学第一定律只适用于理想气体的热学过程，对于实际气体和液体则不适用D.热力学第一定律无法解释热机效率不能达到100%的原因15、在电磁学的磁场对电流的作用中，安培力的大小与电流强度、导线长度、磁感应强度以及电流与磁场的夹角有关。当电流与磁场垂直时，一段长度为L的直导线通有电流I，在磁感应强度为B的匀强磁场中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ16、在光学的偏振现象中，一束自然光通过偏振片后变成了偏振光。若偏振片的透振方向与光的振动方向夹角为θ，以下关于透过偏振片后的光强，哪一项计算是不正确的？（）A.光强与cos²θ成正比B.当θ=0时，光强最大C.可以通过马吕斯定律计算光强D.光强与入射光的波长有关17、在光学的干涉实验中，劈尖干涉可以用来测量微小的厚度变化。如果劈尖的折射率为n，夹角为θ，用波长为λ的单色光垂直照射，相邻两条明纹对应的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ18、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19、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20、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二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在量子力学的算符理论中，论述算符的定义、性质和常见算符（如动量算符、能量算符）的表达式，以及算符在量子力学中的应用。2、（本题5分）在热力学中，解释热传递的三种方式在不同介质和条件下的主导作用？3、（本题5分）结合电磁学中的磁场高斯定理，解释其数学表达式和物理意义，推导在计算磁场中的应用实例。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一长直螺线管，长度为l，匝数为N₁，通有电流I₁。在其内部放置另一个长直螺线管，长度为l₂，匝数为N₂，通有电流I₂。求两个螺线管之间的互感系数。2、（本题5分）一长直导线中通有电流I，在其垂直方向距离为d处有一金属棒MN与导线平行，金属棒以速度v向右运动，长度为l。求金属棒中的动生电动势。3、（本题5分）一个半径为R的均匀带电圆环，电荷线密度为λ，在其圆心处放置一个电荷量为q的点电荷。求点电荷受到的电场力，并分析当圆环半径R变化时电场力的大小如何变化。4、（本题5分）一理想气体经历绝热压缩过程，初态温度为T1，体积为V1，末态体积为V2。已知气体的摩尔质量为M，计算末态的温度和压强。5、（本题5分）在光电效应实验中，已知金属的截止频率为ν0，用频率为ν的光照射，测量