荊楚理工學院《物理實驗一》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁荊楚理工學院《物理實驗一》

2022-2023學年第一學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20個小題，每小題1分，共20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、在電磁學中，一個長直螺線管內部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長度，以下關于磁場強度的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁場強度與電流成正比B.磁場強度與匝數(shù)成正比C.磁場強度與螺線管長度無關D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強度2、在研究帶電粒子在磁場中的運動時，洛倫茲力起著決定性作用。一個帶電量為q、質量為m的粒子，以速度v垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，做勻速圓周運動。若粒子的速度增大到2v，圓周運動的半徑會如何變化？（）A.半徑不變B.半徑增大到原來的2倍C.半徑增大到原來的4倍D.半徑減小到原來的一半3、在研究物體的運動時，我們常常需要考慮力的作用。一個質量為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，物體的速度從0增加到v。若力的大小變?yōu)?F，其他條件不變，物體達到速度v所需的時間會如何變化？（）A.時間不變B.時間縮短為原來的一半C.時間縮短為原來的四分之一D.無法確定4、在相對論力學中，物體的質量會隨著速度的增加而增大。當一個物體的速度接近光速的一半時，其質量相對于靜止質量增大的比例大約是多少？（）A.10%B.15%C.20%D.25%5、在光學領域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動性的重要表現(xiàn)。對于楊氏雙縫干涉實驗，以下關于干涉條紋特點的描述，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D.當雙縫間距減小時，條紋間距增大6、對于靜電場的性質，以下關于電場強度和電勢的概念以及它們之間的關系，哪一個是正確的？（）A.電場強度是描述電場力的性質的物理量，電勢是描述電場能的性質的物理量，電場強度的方向總是指向電勢降低的方向B.電場強度和電勢沒有直接關系，它們分別獨立描述電場的不同特性，電場強度大的地方電勢一定高C.電勢的大小與電場強度的大小成正比，電場強度為零的地方電勢也一定為零D.電場強度和電勢都是標量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則7、在電磁學中，安培環(huán)路定理用于計算磁場的分布。對于一個無限長直載流導線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強度，與到導線距離的關系是怎樣的？（）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8、在相對論力學中，關于質點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學的差異，以下哪種說法是準確的？（）A.相對論力學中，質點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學完全相同，只是在高速情況下進行了修正B.相對論力學中，質點的動量和能量不再是簡單的線性關系，且能量與動量的平方成正比C.相對論力學中，質點的動量和能量表達式與速度無關，只與質量有關D.相對論力學中的動量和能量表達式在低速情況下與經(jīng)典力學近似相等，在高速情況下則有顯著差異9、關于理想氣體的狀態(tài)方程，對于一定質量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強、體積和溫度的關系，以下說法錯誤的是（）A.當溫度不變時，壓強與體積成反比B.當體積不變時，壓強與溫度成正比C.當壓強不變時，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體10、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的?？藙谛匏贡硎鲋赋觯瑹崃坎荒茏园l(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質C.等待足夠長的時間D.以上都不對11、在靜電場中，電勢是描述電場能的性質的物理量。對于一個點電荷產(chǎn)生的電場，距離點電荷越遠，電勢如何變化？（）A.越高B.越低C.不變D.先升高后降低12、在電磁學的電磁波理論中，對于電磁波的產(chǎn)生、傳播特性和應用，以下關于電磁波的波長、頻率、波速的關系以及電磁波在真空中和介質中的傳播的描述，錯誤的是（）A.電磁波的波速等于波長與頻率的乘積B.電磁波在真空中的傳播速度是恒定的C.電磁波在介質中的波長比在真空中長D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同13、對于光學儀器的分辨率，以下關于顯微鏡和望遠鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長和孔徑的關系的解釋，不準確的是（）A.顯微鏡的分辨率受衍射現(xiàn)象限制B.增大孔徑可以提高望遠鏡的分辨率C.波長越短，光學儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關，與觀測環(huán)境無關14、在電磁感應中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，產(chǎn)生的交流電的頻率為50Hz。如果線圈的面積增大一倍，轉速增大一倍，其他條件不變，那么交流電的頻率變?yōu)槎嗌?？（）A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz15、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。對于一個熱機，從高溫熱源吸收的熱量為Q1，向低溫熱源放出的熱量為Q2，對外做功為W，如果該熱機的效率為50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J16、在剛體力學中，對于轉動動能和轉動慣量的計算，以及定軸轉動的動能定理和機械能守恒定律的應用，以下說法不正確的是（）A.轉動動能等于轉動慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉動的動能定理適用于剛體的變速轉動C.只有保守力做功時，剛體定軸轉動的機械能守恒D.剛體的轉動慣量與轉動軸的位置無關17、對于相對論性動能，當一個粒子的速度接近光速時，其動能的表達式與經(jīng)典力學有很大差異，以下哪種說法能體現(xiàn)這種差異？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能趨于無窮大D.動能增長速度逐漸變慢18、在電磁學中，自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應現(xiàn)象。一個電感為L的線圈，通過的電流為I。若電流在極短時間內從I變?yōu)?，線圈兩端產(chǎn)生的自感電動勢的大小為多少？（）A.0B.LC.LID.無法確定19、關于自感和互感現(xiàn)象，以下對于自感系數(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B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置和匝數(shù)有關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20、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個原子中，不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個原子的同一軌道上，最多能容納幾個電子？（）A.1B.2C.3D.4二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）隨著量子計算的發(fā)展，探討量子比特的概念、量子門操作和量子算法的原理，以及量子計算在解決特定問題中的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。2、（本題5分）闡述能量守恒定律在物理學中的普適性，舉例說明在力學、熱學、電磁學等領域中能量守恒定律的具體表現(xiàn)形式。3、（本題5分）簡述量子力學中的量子隱形傳態(tài)的概念及原理，分析量子隱形傳態(tài)在量子信息科學中的應用。4、（本題5分）解釋在電磁學中位移電流的概念，說明其在麥克斯韋方程組中的作用。5、（本題5分）簡述光的干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生條件及特點，舉例說明光的干涉在實際中的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個質量為m的小球在豎直平面內做半徑為r的圓周運動，繩子能承受的最大拉力為Tmax。已知小球在最低點的速度為v0，計算小球在最高點速度的取值范圍，并分析在什么情況下繩子會斷裂。2、（本題5分）一長直螺線管，長度為L，匝數(shù)為N，通有電流I，在其外部套有一匝數(shù)為N?的線圈，求線圈中的感應電動勢。3、（本題5分）一理想氣體從狀態(tài)1（P1，V1，T1）經(jīng)絕熱壓縮到狀態(tài)2（P2，V2，T2），再經(jīng)等容升溫到狀態(tài)3（P3，V2，T3），最后經(jīng)等溫膨脹回到狀態(tài)1。求整個過程中外界對氣體做的功。4、（本題5分）一絕熱容器內有兩個絕熱的活塞，將容器分為三部分，體積分別為V1、V2、V3，壓強分別為P1、P2、P3，溫度分別為T1、T2、T3。移除中間的活塞，計算最終的壓強和溫度，并分析此過程中熵的變化。5、（本題5分）一個質量為m的物體在光滑水平面上，受到一個水平方向的變力F=kt（其中k為常數(shù)，t為時間）的作用。從t=0時刻開始運動，求t時刻物體的速度和位移。四、論述題（本