巢湖學(xué)院《固體物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)巢湖學(xué)院《固體物理》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在熱力學(xué)的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.氣體內(nèi)能減小，因?yàn)榻^熱膨脹對(duì)外做功B.溫度降低，因?yàn)閮?nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對(duì)外做功的值等于內(nèi)能的減少量2、在剛體力學(xué)的研究中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。對(duì)于一個(gè)質(zhì)量分布均勻的細(xì)圓環(huán)，其半徑為R，質(zhì)量為M，關(guān)于其繞圓心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以下哪個(gè)表達(dá)式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR23、在研究物體的振動(dòng)時(shí)，阻尼振動(dòng)是一種常見的情況。一個(gè)做阻尼振動(dòng)的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動(dòng)過程中，物體的周期和頻率會(huì)如何變化？（）A.周期不變，頻率不變B.周期不變，頻率減小C.周期增大，頻率減小D.周期減小，頻率增大4、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足一定的方程。若已知粒子的勢(shì)能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內(nèi)U(x)=0，那么在此區(qū)域內(nèi)粒子的波函數(shù)滿足怎樣的方程？（）A.波動(dòng)方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程5、在剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，力矩的作用會(huì)改變剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體，受到多個(gè)力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度會(huì)怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小6、在電磁學(xué)中，安培環(huán)路定理用于計(jì)算磁場(chǎng)的分布。對(duì)于一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線，通過安培環(huán)路定理計(jì)算其周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度，與到導(dǎo)線距離的關(guān)系是怎樣的？（）A.與距離成正比B.與距離成反比C.與距離的平方成正比D.與距離的平方成反比7、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的線圈在均勻磁場(chǎng)B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em為多少？（）A.Em=NBSωB.Em=NBSω2C.Em=BSωD.Em=BSω28、在電磁學(xué)中，安培力的大小與電流、磁場(chǎng)等因素有關(guān)。一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流I，垂直放入磁感應(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為F。若將導(dǎo)線長(zhǎng)度增加到2L，電流增大到2I，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到2B，此時(shí)導(dǎo)線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F9、對(duì)于光的折射現(xiàn)象，當(dāng)一束光從空氣斜射入水中時(shí)，以下關(guān)于入射角、折射角以及光速變化的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.入射角大于折射角B.光在水中的傳播速度變慢C.折射角的大小取決于入射角和兩種介質(zhì)的折射率D.入射角增大時(shí)，折射角不變10、在光學(xué)成像的原理中，對(duì)于薄透鏡成像公式的推導(dǎo)、適用條件以及像的性質(zhì)和特點(diǎn)，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實(shí)、正倒和大小與物距和焦距有關(guān)C.當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大11、在波動(dòng)光學(xué)中，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長(zhǎng)為λ的單色光垂直入射，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D12、在光學(xué)的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當(dāng)物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時(shí)，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實(shí)像B.倒立、縮小的實(shí)像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像13、在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度會(huì)收縮B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，即時(shí)間膨脹C.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)只在接近光速時(shí)才明顯D.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹是相對(duì)的，取決于觀察者的參考系14、對(duì)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，以下關(guān)于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和大小的分析，不正確的是（）A.只要導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比C.導(dǎo)體切割磁感線的速度越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.當(dāng)導(dǎo)體平行于磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)15、在量子物理中，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對(duì)于氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在研究剛體的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，歐拉角是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)的重要參數(shù)。請(qǐng)解釋歐拉角的定義和物理意義，說明如何用歐拉角來表示剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)，并舉例說明其在航空航天和機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用。2、（本題5分）在相對(duì)論中，討論相對(duì)論時(shí)空觀對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體測(cè)量的影響？3、（本題5分）請(qǐng)全面論述光的干涉現(xiàn)象，包括產(chǎn)生條件、干涉條紋的特點(diǎn)和規(guī)律，以及在光學(xué)精密測(cè)量和薄膜干涉中的應(yīng)用。4、（本題5分）在量子力學(xué)中，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。請(qǐng)解釋氫原子能級(jí)的量子化特點(diǎn)，推導(dǎo)氫原子能級(jí)公式，并說明其在原子光譜和激光技術(shù)中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）從物理角度探討超導(dǎo)磁懸浮的原理和應(yīng)用，包括超導(dǎo)材料的磁特性、懸浮力的計(jì)算和在交通、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的發(fā)展前景和技術(shù)挑戰(zhàn)。2、（本題5分）全面論述電磁學(xué)中的電磁波的輻射和天線理論，分析其輻射原理、天線類型和在無(wú)線通信、雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用。3、（本題5分）分析電磁學(xué)中的麥克斯韋方程組的意義及應(yīng)用，探討其對(duì)現(xiàn)代電磁技術(shù)的影響。4、（本題5分）深入研究靜電場(chǎng)中的電偶極子的電場(chǎng)分布和電勢(shì)分布，分析其物理模型、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和在電介質(zhì)極化中的應(yīng)用。5、（本題5分）波動(dòng)光學(xué)中的相干光的產(chǎn)生和控制是干涉和衍射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，分析相干光源的實(shí)現(xiàn)方法、相干長(zhǎng)度的概念和測(cè)量，以及在光學(xué)干涉測(cè)量中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一束波長(zhǎng)為λ的單色光垂直入射到一個(gè)每毫米有500條刻痕的光柵上，求最多能看到第幾級(jí)主極大。2、（本題10分）在一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)直角三角形金屬線框ABC，AB邊與磁場(chǎng)方向平行，BC邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，AC邊長(zhǎng)為2L，線框以角速度ω繞AB邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，計(jì)算