北京師范大學(xué)《普通物理專題》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京師范大學(xué)《普通物理專題》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、在波動光學(xué)中，關(guān)于薄膜干涉現(xiàn)象，例如肥皂泡表面的彩色條紋，以下對于產(chǎn)生干涉的條件、條紋特點和應(yīng)用的描述，錯誤的是（）A.薄膜的上下表面反射的光發(fā)生干涉B.條紋的間距與薄膜厚度和入射光波長有關(guān)C.干涉條紋是等間距的明暗相間條紋D.薄膜干涉可用于檢測光學(xué)元件表面的平整度2、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.質(zhì)量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質(zhì)量公式來定量計算質(zhì)量的變化C.速度越接近光速，質(zhì)量增加越緩慢D.質(zhì)量的變化與粒子的靜止質(zhì)量和速度有關(guān)3、對于熱力學(xué)過程中的可逆過程和不可逆過程，以下關(guān)于其區(qū)別和判斷標(biāo)準(zhǔn)，哪一項是準(zhǔn)確的？（）A.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否能夠反向進(jìn)行，只要能夠反向進(jìn)行的過程就是可逆過程B.可逆過程是一種理想過程，在實際中不存在，不可逆過程則是普遍存在的，判斷標(biāo)準(zhǔn)是看過程是否引起了外界的變化C.可逆過程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于能量轉(zhuǎn)化的效率，效率高的是可逆過程，效率低的是不可逆過程4、在剛體力學(xué)中，對于轉(zhuǎn)動動能和轉(zhuǎn)動慣量的計算，以及定軸轉(zhuǎn)動的動能定理和機械能守恒定律的應(yīng)用，以下說法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動動能等于轉(zhuǎn)動慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉(zhuǎn)動的動能定理適用于剛體的變速轉(zhuǎn)動C.只有保守力做功時，剛體定軸轉(zhuǎn)動的機械能守恒D.剛體的轉(zhuǎn)動慣量與轉(zhuǎn)動軸的位置無關(guān)5、在相對論的研究中，時間膨脹效應(yīng)是一個關(guān)鍵概念。一個靜止時長為t0的時鐘，放在以速度v運動的飛船上，地面上的觀察者測得的時鐘時間t會如何變化？（）A.t<t0B.t=t0C.t>t0D.與v的大小無關(guān)6、對于熱力學(xué)過程，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，其吸收的熱量、對外做功以及內(nèi)能的變化之間有怎樣的關(guān)系？（）A.吸收的熱量等于對外做功與內(nèi)能增加量之和B.吸收的熱量等于對外做功C.吸收的熱量等于內(nèi)能增加量D.對外做功等于內(nèi)能增加量7、在靜電場的高斯定理應(yīng)用中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，通過高斯面計算電場強度時，與高斯面的半徑有怎樣的關(guān)系？（）A.電場強度與高斯面半徑成正比B.電場強度與高斯面半徑成反比C.電場強度與高斯面半徑的平方成正比D.在球外，電場強度與高斯面半徑的平方成反比8、在靜電場中，電場線的疏密程度表示電場強度的大小。對于一個帶正電的點電荷，其周圍的電場線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點電荷C.背離點電荷D.呈環(huán)形分布9、在相對論中，長度收縮效應(yīng)指出運動物體的長度在運動方向上會變短。如果一個物體在相對觀察者以0.9c的速度運動時，其在運動方向上的長度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.510、在熱學(xué)中，一定量的理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程，以下哪個物理量不變？（）A.溫度B.內(nèi)能C.壓強D.熵11、在量子物理中，不確定性原理限制了我們同時精確測量粒子的某些物理量。以下關(guān)于不確定性原理的表述，不正確的是？（）A.不能同時精確測量粒子的位置和動量B.不能同時精確測量粒子的能量和時間C.不確定性原理是由于測量技術(shù)的限制導(dǎo)致的D.不確定性原理反映了微觀粒子的波動性12、在量子力學(xué)的發(fā)展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)隨時間變化的基本方程。以下關(guān)于薛定諤方程的性質(zhì)，不準(zhǔn)確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數(shù)C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應(yīng)13、在波動學(xué)中，機械波的波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定。對于在同一均勻介質(zhì)中傳播的橫波和縱波，以下關(guān)于它們波速的比較，哪一項是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較14、在經(jīng)典力學(xué)的范疇中，關(guān)于牛頓運動定律的適用范圍和局限性，以下哪種說法是較為準(zhǔn)確的？（）A.牛頓運動定律適用于所有宏觀和微觀物體的運動，沒有任何局限性B.牛頓運動定律只適用于宏觀低速物體的運動，在高速和微觀領(lǐng)域需要相對論和量子力學(xué)來修正C.牛頓運動定律對于高速運動的物體仍然適用，但對于微觀粒子則完全不適用D.牛頓運動定律的適用范圍和局限性難以確定，取決于具體的研究對象和問題15、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.I0/816、在剛體力學(xué)中，一均勻細(xì)棒可繞通過其一端的光滑固定軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，當(dāng)棒從水平位置自由下擺到豎直位置的過程中，其角速度和角加速度如何變化？（）A.角速度增大，角加速度增大B.角速度增大，角加速度減小C.角速度減小，角加速度減小D.角速度減小，角加速度增大17、在波動光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強度的變化，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強度減弱C.可以通過衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無關(guān)18、在波動光學(xué)的干涉和衍射實驗中，對于楊氏雙縫干涉實驗和夫瑯禾費單縫衍射實驗的裝置、條紋特點和物理意義，以下描述錯誤的是（）A.楊氏雙縫干涉實驗中條紋等間距B.夫瑯禾費單縫衍射實驗中中央亮紋最寬C.兩個實驗都證明了光的波動性D.干涉和衍射現(xiàn)象不能同時發(fā)生19、關(guān)于波動方程，對于一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波動方程的物理意義和求解方法，以下理解不準(zhǔn)確的是（）A.波動方程描述了任意時刻波線上各質(zhì)點的位移B.已知波速和初始條件可以確定波動方程C.波動方程中的相位表示質(zhì)點振動的狀態(tài)D.波動方程只適用于機械波20、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，對電磁波不適用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）請詳細(xì)闡述狹義相對論中的洛倫茲速度變換，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達(dá)式，解釋其與伽利略速度變換的區(qū)別，并舉例說明其在高速運動物體速度計算中的應(yīng)用。2、（本題5分）請全面論述波動方程的初值問題和邊值問題，分析求解方法和物理意義，舉例說明在弦振動和聲波傳播中的應(yīng)用。3、（本題5分）簡述固體的熱膨脹現(xiàn)象及原因，分析熱膨脹在工程中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個質(zhì)量為m的物體在斜面上運動，斜面與水平面的夾角為θ，動摩擦因數(shù)為μ。物體從斜面頂端由靜止下滑，計算物體滑到底端的速度和時間，并分析當(dāng)角度和摩擦因數(shù)變化時的影響。2、（本題5分）在單縫夫瑯禾費衍射實驗中，縫寬為a，波長為λ的平行光垂直入射，透鏡焦距為f。求第一級暗紋的衍射角和第一級暗紋到中央明紋中心的距離。3、（本題5分）一均勻帶電圓環(huán)，半徑為R，總電荷量為Q，軸線上一點P到圓心的距離為z，且z>>R。求P點的電場強度。4、（本題5分）一個邊長為a的正八邊形導(dǎo)線框，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，繞其中一條邊以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值、有效值以及在一個周期內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱。5、（本題5分）一電子在勻強電場中運動，電場強度E=（2i+3j）N/C，電子