北京師范大學(xué)《物理學(xué)科高級(jí)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《物理學(xué)科高級(jí)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在光學(xué)領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的重要表現(xiàn)。對(duì)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以下關(guān)于干涉條紋特點(diǎn)的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時(shí)，條紋間距增大2、在光學(xué)的折射定律應(yīng)用中，一束光從玻璃射入水中，已知玻璃的折射率大于水的折射率。入射角為45°，折射角可能是多少？（）A.30°B.45°C.60°D.90°3、關(guān)于波動(dòng)方程，已知一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波的波速為v，波長為λ，頻率為f，那么其波動(dòng)方程可以表示為什么形式？（）A.y=Asin(2πft-2πx/λ)B.y=Asin(2πft+2πx/λ)C.y=Acos(2πft-2πx/λ)D.y=Acos(2πft+2πx/λ)4、在剛體力學(xué)中，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算，以及定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，以下說法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能等于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理適用于剛體的變速轉(zhuǎn)動(dòng)C.只有保守力做功時(shí)，剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能守恒D.剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無關(guān)5、在電場(chǎng)的高斯定理的理解中，關(guān)于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當(dāng)?shù)?？（）A.電場(chǎng)的高斯定理表明，通過任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面所包圍的電荷量除以真空電容率，只適用于靜電場(chǎng)B.高斯定理適用于任何電場(chǎng)，包括變化的電場(chǎng)，但對(duì)于非對(duì)稱的電場(chǎng)，應(yīng)用高斯定理求解電場(chǎng)強(qiáng)度比較困難C.電場(chǎng)的高斯定理可以直接求出任意電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，不需要考慮電場(chǎng)的對(duì)稱性D.高斯定理只適用于均勻電場(chǎng)，對(duì)于非均勻電場(chǎng)無法應(yīng)用6、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個(gè)原子中，不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個(gè)原子的同一軌道上，最多能容納幾個(gè)電子？（）A.1B.2C.3D.47、在熱學(xué)中，研究熱傳遞的方式包括熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。對(duì)于一個(gè)真空絕熱的容器，內(nèi)部有兩個(gè)溫度不同的物體，它們之間主要通過哪種方式進(jìn)行熱傳遞？（）A.熱傳導(dǎo)B.熱對(duì)流C.熱輻射D.以上都不是8、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，一定量的理想氣體經(jīng)歷絕熱過程。在此過程中，氣體對(duì)外做功，其內(nèi)能會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（）A.內(nèi)能增加B.內(nèi)能不變C.內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化取決于氣體的種類9、在量子物理中，電子的軌道概念與經(jīng)典物理中的有很大不同。按照玻爾的氫原子理論，電子在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有怎樣的能量特點(diǎn)？（）A.能量連續(xù)變化B.能量離散取值C.能量與軌道半徑成正比D.能量與軌道半徑成反比10、在波動(dòng)光學(xué)中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關(guān)于光的偏振的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強(qiáng)度B.可以通過偏振現(xiàn)象判斷光是自然光還是偏振光C.偏振光在通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用D.光的偏振現(xiàn)象對(duì)所有光學(xué)儀器的性能都沒有影響11、在相對(duì)論的框架下，一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的粒子的質(zhì)量會(huì)隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢(shì)，哪一（）12、在研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動(dòng)周期的變化，哪一項(xiàng)判斷是不準(zhǔn)確的？（）（）A.振動(dòng)周期減小，因?yàn)橹芷谂c勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動(dòng)周期的變化與初始相位φ無關(guān)13、在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)需要分別分析。一個(gè)物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過時(shí)間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會(huì)如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來的2倍C.水平位移增大到原來的4倍D.水平位移減小到原來的一半14、在光學(xué)的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。當(dāng)光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，且n1>n2時(shí)，如果入射角逐漸增大，那么折射角會(huì)如何變化？（）A.一直增大B.先增大后減小C.增大到一定程度后變?yōu)?0度D.保持不變15、在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，通過測(cè)量水平位移和豎直位移來計(jì)算初速度。如果實(shí)驗(yàn)中忽略了空氣阻力的影響，實(shí)際測(cè)量的初速度會(huì)比真實(shí)值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定16、在相對(duì)論中，一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，其長度會(huì)發(fā)生收縮。以下關(guān)于長度收縮效應(yīng)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.收縮只發(fā)生在運(yùn)動(dòng)方向上B.收縮的程度與速度的平方成正比C.對(duì)于靜止的觀察者，物體的長度會(huì)變短D.長度收縮是一種視覺錯(cuò)覺，實(shí)際上物體的長度不變17、關(guān)于相對(duì)論性動(dòng)量和能量，當(dāng)一個(gè)粒子的速度接近光速時(shí)，其動(dòng)量和能量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有很大的不同，以下哪種情況能體現(xiàn)這種差異？（）A.動(dòng)量隨速度增加而線性增加B.能量與速度無關(guān)C.動(dòng)量和能量都趨于無窮大D.能量不僅取決于動(dòng)量還與速度有關(guān)18、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，角動(dòng)量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動(dòng)量守恒的條件，不準(zhǔn)確的是？（）A.系統(tǒng)所受合外力矩為零B.系統(tǒng)所受合外力為零C.內(nèi)力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動(dòng)量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用19、在相對(duì)論的理論框架下，時(shí)間和空間的概念發(fā)生了深刻的變化。一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，其長度會(huì)在運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生收縮。如果一個(gè)靜止時(shí)長為L0的物體，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其長度L會(huì)如何變化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v2/c2)C.L=L0√(1+v2/c2)D.L=L0/√(1-v2/c2)20、在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線可以形象地描述電場(chǎng)的分布。關(guān)于電場(chǎng)線的性質(zhì)，以下說法正確的是：（）A.電場(chǎng)線是閉合曲線B.電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小C.電場(chǎng)線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷D.以上說法都不正確21、在電磁學(xué)的安培環(huán)路定理中，對(duì)于一個(gè)載有恒定電流的長直導(dǎo)線，若以導(dǎo)線為軸作一個(gè)半徑為r的圓形環(huán)路，當(dāng)r<導(dǎo)線半徑時(shí)，環(huán)路上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r成反比C.與r的平方成正比D.與r無關(guān)22、在光學(xué)儀器的原理分析中，關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的放大原理和分辨本領(lǐng)，以下哪種說法是正確的？（）A.顯微鏡通過物鏡形成放大的實(shí)像，目鏡再將其放大為虛像，其分辨本領(lǐng)取決于物鏡的數(shù)值孔徑；望遠(yuǎn)鏡通過物鏡形成縮小的實(shí)像，目鏡將其放大為虛像，分辨本領(lǐng)取決于目鏡的焦距B.顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的放大原理相同，都是通過物鏡和目鏡的組合將物體放大，分辨本領(lǐng)只與物鏡的質(zhì)量有關(guān)C.顯微鏡的放大倍數(shù)越高，分辨本領(lǐng)越強(qiáng)；望遠(yuǎn)鏡的口徑越大，分辨本領(lǐng)越弱D.顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)與入射光的波長、光學(xué)系統(tǒng)的缺陷等因素?zé)o關(guān)23、對(duì)于電容和電容器，以下關(guān)于平行板電容器的電容大小與極板面積、極板間距和介質(zhì)的關(guān)系，以及電容器的充電和放電過程的理解，不準(zhǔn)確的是（）A.電容與極板面積成正比，與極板間距成反比B.介質(zhì)的介電常數(shù)越大，電容越大C.電容器充電時(shí)電流逐漸減小，放電時(shí)電流逐漸增大D.電容器的電容大小與所加電壓無關(guān)24、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對(duì)外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對(duì)外做功C.等壓過程中內(nèi)能的變化與等容過程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同25、對(duì)于靜電場(chǎng)中的高斯定理，以下對(duì)于通過閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)電荷代數(shù)和之間關(guān)系的理解，不正確的是（）A.高斯定理反映了靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)B.電通量只與曲面內(nèi)的電荷有關(guān)，與曲面外的電荷無關(guān)C.無論曲面形狀如何，只要閉合曲面內(nèi)電荷代數(shù)和不變，電通量就不變D.高斯定理只適用于對(duì)稱性電場(chǎng)26、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，總電阻的計(jì)算方法不同。有三個(gè)電阻R1、R2、R3，分別為2Ω、3Ω、4Ω，將它們并聯(lián)，總電阻為多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω27、關(guān)于自感和互感現(xiàn)象，以下對(duì)于自感系數(shù)、互感系數(shù)的影響因素以及自感和互感在電路中的作用和應(yīng)用的理解，不正確的是（）A.自感系數(shù)與線圈的匝數(shù)、形狀和是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個(gè)線圈的相對(duì)位置和匝數(shù)有關(guān)C.自感現(xiàn)象總是阻礙電流的變化D.互感現(xiàn)象在變壓器中沒有作用28、在波動(dòng)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(duì)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)29、關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線所受安培力的大小與以下哪個(gè)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(chǎng)的方向30、在相對(duì)論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。一個(gè)物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能為Ek。若速度增大到2v，動(dòng)能會(huì)如何變化？（）A.動(dòng)能增大到原來的2倍B.動(dòng)能增大到原來的4倍C.動(dòng)能增大到原來的8倍D.動(dòng)能增大到原來的16倍二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）熱力學(xué)系統(tǒng)的焦耳-湯姆遜系數(shù)用于描述氣體在節(jié)流過程中的溫度變化，探討焦耳-湯姆遜系數(shù)的定義、計(jì)算方法和在氣體液化、制冷循環(huán)中的應(yīng)用。2、（本題5分）熱力學(xué)中的焦耳-湯姆遜效應(yīng)在氣體液化和制冷技術(shù)中得到應(yīng)用，深入探討其原理、熱力學(xué)分析以及在實(shí)際工程中的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化。3、（本題5分）牛頓力學(xué)中的虛功原理在分析靜力學(xué)問題時(shí)很有用，論述虛功原理的內(nèi)容、應(yīng)用條件和在結(jié)構(gòu)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例。4、（本題5分）詳細(xì)分析靜磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，闡述安培力的計(jì)算方法、物理意義和在電動(dòng)機(jī)、電磁起重機(jī)等設(shè)備中的應(yīng)用。5、（本題5分）探討光學(xué)中的阿貝成像原理，論述其物理內(nèi)涵、數(shù)學(xué)表述以及在顯微鏡設(shè)計(jì)和光學(xué)信息處理中的應(yīng)用和改進(jìn)。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋在研究熱傳遞過程中熱導(dǎo)率的概念，說明其影響因素和在材料科學(xué)中的應(yīng)用。2、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋波的能量密度和能流密度的概念？3、（本題5分）在量子物理中，解釋氫原子光譜的形成機(jī)制