北京化工大學(xué)《電磁學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《電磁學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在電磁學(xué)的知識體系中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質(zhì)。一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果磁通量在極短時間內(nèi)從Φ1變化到Φ2，以下哪個表達(dá)式能正確計算感應(yīng)電動勢的大??？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t2、在狹義相對論中，時間膨脹效應(yīng)會導(dǎo)致高速運動的時鐘走得比靜止時鐘慢。如果一個飛船以接近光速的速度飛行，地球上觀測到飛船上的時間流逝與地球上的時間流逝相比如何？（）A.飛船上的時間流逝更慢B.飛船上的時間流逝更快C.兩者時間流逝相同D.取決于飛船的飛行方向3、關(guān)于磁場對電流的作用，一根長為L的直導(dǎo)線，通有電流I，放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，導(dǎo)線所受安培力的大小與以下哪個因素?zé)o關(guān)？（）A.導(dǎo)線的材料B.導(dǎo)線的放置方向C.電流的大小D.磁場的方向4、在熱力學(xué)過程中，絕熱膨脹和絕熱壓縮過程具有不同的特點。對于一定量的理想氣體，經(jīng)過絕熱膨脹后，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定5、在光學(xué)的光的偏振現(xiàn)象中，自然光通過偏振片后會變成偏振光。如果一束自然光以60度的入射角入射到一塊偏振片上，已知自然光的光強為I0，那么通過偏振片后的光強是多少？（）A.I0/2B.I0/4C.3I0/8D.I0/86、關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內(nèi)B.光的強度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化7、在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=Q+W中，W表示外界對系統(tǒng)做功。以下哪種情況中，系統(tǒng)對外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能8、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對于兩個相鄰的線圈，其中一個線圈中的電流發(fā)生變化時，在另一個線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與它們之間的互感系數(shù)以及電流變化率之間有怎樣的關(guān)系？（）A.感應(yīng)電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應(yīng)電動勢與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應(yīng)電動勢與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應(yīng)電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成反比9、在牛頓力學(xué)的研究中，物體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，它的速度會發(fā)生變化。以下關(guān)于速度變化量的計算，哪個公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt10、在波動方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時刻質(zhì)點的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動方程的推導(dǎo)基于牛頓運動定律，只適用于機械波，對電磁波不適用11、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數(shù)）。以下關(guān)于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關(guān)B.可以通過庫侖定律和圓周運動的規(guī)律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質(zhì)量無關(guān)12、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運動的慣性系中是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.取決于兩個慣性系的相對速度大小13、在相對論力學(xué)中，物體的質(zhì)量會隨著速度的增加而增大。當(dāng)一個物體的速度接近光速的一半時，其質(zhì)量相對于靜止質(zhì)量增大的比例大約是多少？（）A.10%B.15%C.20%D.25%14、在電磁學(xué)的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導(dǎo)線在磁場中受到安培力的作用。當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與電流大小有關(guān)B.只與磁場強度有關(guān)C.與電流大小和磁場強度都有關(guān)D.與電流大小、磁場強度和導(dǎo)線長度都有關(guān)15、在電磁學(xué)中，一個邊長為L的正方形導(dǎo)線框，在勻強磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，若磁場的磁感應(yīng)強度為B，線框轉(zhuǎn)動平面與磁場方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω16、在靜電場中，電勢能是一個重要的概念。以下關(guān)于電勢能的特點，不正確的是？（）A.電勢能是相對的，其值取決于零勢能點的選擇B.正電荷在電場中電勢越高的地方電勢能越大C.負(fù)電荷在電場中電勢越低的地方電勢能越大D.電荷在電場中某點的電勢能與其電荷量的比值就是該點的電勢17、在光學(xué)的研究中，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。對于一束光線從空氣斜射入水中，入射角為45度，已知水的折射率為1.33，那么折射角大約是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度18、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關(guān)19、在量子物理中，光子的能量與頻率有關(guān)。一個光子的頻率為ν，其能量為E。若光子的頻率變?yōu)?ν，能量會變?yōu)槎嗌?？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/420、關(guān)于相對論性質(zhì)量，當(dāng)一個物體的速度接近光速時，其質(zhì)量會怎樣變化？（）A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小21、在熱力學(xué)中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。一個絕熱封閉系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)生不可逆過程，系統(tǒng)的熵會怎樣變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少22、在波動光學(xué)中，光的衍射現(xiàn)象是常見的。當(dāng)一束光通過一個狹縫時，會在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄23、在電磁學(xué)的電容部分，平行板電容器的電容與極板面積、極板間距和電介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。如果在一個平行板電容器中插入一塊電介質(zhì)，其電容會如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小24、在波動光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理來減少反射光，增加透射光。對于一種折射率為1.38的薄膜材料，要使其在波長為550nm的光下起到增透效果，薄膜的最小厚度應(yīng)該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm25、在波動方程中，波速、波長和頻率之間存在著一定的關(guān)系。以下關(guān)于波速的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定B.對于同一列波，在不同介質(zhì)中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長和頻率無關(guān)二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）結(jié)合電磁學(xué)中的電磁波輻射理論，分析偶極輻射的電磁場分布、輻射功率和方向性，以及在天線設(shè)計中的應(yīng)用。2、（本題5分）分析熱力學(xué)中的熱機效率的計算方法及影響因素，探討熱機效率在熱力學(xué)中的重要意義。3、（本題5分）在波動學(xué)中，解釋波的群速度和相速度的概念和區(qū)別？4、（本題5分）闡述在波動光學(xué)中半波損失的概念和產(chǎn)生條件，并舉例說明其在薄膜干涉和邁克爾遜干涉儀中的影響。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一束波長為λ的平行光垂直照射在寬度為a的單縫上，在其后放置一焦距為f的凸透鏡，在屏上形成衍射條紋。求第一級暗紋中心對應(yīng)的衍射角和中央明紋的寬度。2、（本題5分）一質(zhì)量為M、半徑為R的均勻圓盤，繞通過其中心且垂直于盤面的軸以角速度ω轉(zhuǎn)動。計算圓盤的轉(zhuǎn)動慣量和動能，并分析當(dāng)角速度變化時動能的變化情況。3、（本題5分）一長直螺線管，內(nèi)部充滿磁導(dǎo)率為μ的均勻磁介質(zhì)，螺線管的匝數(shù)、長度和電流已知。計算螺線管內(nèi)部的磁場強度和磁感應(yīng)強度，并求出磁介質(zhì)的磁化強度。4、（本題5分）一個橫截面積為S的U形管，內(nèi)裝有密度為ρ的液體，高度差為h。當(dāng)U形管以加速度a水平向右運動時，求兩管中液面的高度差。5、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的循環(huán)過程，A→B為等壓過程，B→C為絕熱過程，C→A為等溫過程。已知在A狀態(tài)時氣體的壓強為pA、體積為VA、溫度為TA，在B狀態(tài)時氣體的體積為VB，絕熱指數(shù)為γ。求循環(huán)過程的效率