昆明理工大學《大學物理A（上）》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《大學物理A（上）》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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2、在波動光學中，單縫衍射現(xiàn)象具有獨特的特征。以下關(guān)于單縫衍射中暗紋位置的確定，不正確的是？（）A.暗紋位置由衍射角與縫寬的關(guān)系決定B.中央明紋兩側(cè)的第一條暗紋對應(yīng)的衍射角滿足一定條件C.暗紋的位置與入射光的波長無關(guān)D.縫寬越小，衍射條紋越寬，暗紋位置也會發(fā)生變化3、在熱力學第二定律的探討中，關(guān)于熵增加原理及其在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，以下哪種表述是正確的？（）A.熵增加原理指出，在任何自發(fā)的熱力學過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的，這意味著熱量總是從高溫物體自發(fā)地流向低溫物體B.熵增加原理表明，封閉系統(tǒng)的熵不可能減少，熵的變化只與系統(tǒng)的初末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)C.雖然熵增加原理適用于大多數(shù)熱力學過程，但在某些特殊情況下，系統(tǒng)的熵可能會減少D.熵增加原理只是一種理論假設(shè)，在實際的熱現(xiàn)象中無法得到驗證4、在電學中，一個電阻為R的電阻絲，接在電壓為U的電源上，在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q。若將電阻絲對折后接入同一電源，在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q5、在物理光學中，對于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關(guān)于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應(yīng)用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性D.衍射現(xiàn)象在光學儀器的分辨率提高方面沒有作用6、在相對論中，時間膨脹效應(yīng)表明運動的時鐘會變慢。如果一個飛船以0.8c的速度（c為光速）飛行，地球上的觀察者測量飛船上的時間流逝速度與地球上的時間流逝速度之比是多少？（）A.0.6B.0.8C.5/3D.3/57、在剛體力學的研究中，轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動特性的重要物理量。對于一個質(zhì)量分布均勻的細圓環(huán)，其半徑為R，質(zhì)量為M，關(guān)于其繞圓心軸的轉(zhuǎn)動慣量，以下哪個表達式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR28、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關(guān)。一根長度為L的直導(dǎo)線，通有電流I，垂直放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，導(dǎo)線所受安培力的大小為F。若將導(dǎo)線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應(yīng)強度增大到2B，此時導(dǎo)線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.2FB.4FC.8FD.16F9、在相對論力學中，對于物體的動能和質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于高速運動物體的動能表達式、質(zhì)能方程的意義和應(yīng)用的闡述，錯誤的是（）A.高速運動物體的動能不再是經(jīng)典力學中的表達式B.質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化C.質(zhì)能方程為核能的利用提供了理論基礎(chǔ)D.物體的速度越大，其動能與經(jīng)典力學計算結(jié)果差異越小10、在熱力學的研究中，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、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量11、在磁場的研究中，一個通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當圓環(huán)平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)12、在相對論中，一個物體的運動速度接近光速時，其長度會發(fā)生收縮。以下關(guān)于長度收縮效應(yīng)的描述，哪一項是不正確的？（）A.收縮只發(fā)生在運動方向上B.收縮的程度與速度的平方成正比C.對于靜止的觀察者，物體的長度會變短D.長度收縮是一種視覺錯覺，實際上物體的長度不變13、在熱學中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容變化過程。若氣體吸收的熱量為Q，壓強的變化量為Δp，以下關(guān)于氣體內(nèi)能的變化量，哪一項計算是不正確的？（）A.內(nèi)能的變化量等于QB.內(nèi)能的變化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m為氣體質(zhì)量，M為氣體摩爾質(zhì)量，R為普適氣體常量，T為溫度C.內(nèi)能的變化量與氣體的體積無關(guān)D.內(nèi)能的變化量與氣體的壓強成正比14、在波動光學中，楊氏雙縫干涉實驗是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實驗。在實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為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D15、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二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）結(jié)合熱力學第三定律，分析絕對零度不可達到的理論依據(jù)和物理意義，以及在低溫物理研究中的相關(guān)應(yīng)用。2、（本題5分）在相對論力學中，論述質(zhì)能關(guān)系的表達式和物理意義，探討質(zhì)量和能量在相對論框架下的等價性和實際應(yīng)用。3、（本題5分）在量子力學的表象變換中，論述幺正變換的性質(zhì)和作用，推導(dǎo)表象變換的矩陣形式，分析表象變換對量子力學問題求解的影響，并舉例說明。4、（本題5分）在熱力學中，解釋焦耳-湯姆遜實驗中氣體溫度變化的原因？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）全面論述熱力學中的卡諾循環(huán)，分析其效率計算、理想性和在熱機、制冷機等實際熱工設(shè)備中的應(yīng)用。2、（本題5分）熱力學系統(tǒng)的絕熱過程具有特殊的性質(zhì)，分析絕熱過程的定義、方程和特點，論述絕熱過程在工程熱物理和內(nèi)燃機等中的應(yīng)用。3、（本題5分）全面論述電磁學中的電磁波的產(chǎn)生、傳播和特性，分析其數(shù)學表達式、物理機制和在通信、雷達等領(lǐng)域的應(yīng)用。4、（本題5分）詳細研究波動光學中的光的偏振態(tài)的檢測方法和應(yīng)用，探討其物理原理、實驗技術(shù)和在偏振光通信、材料應(yīng)力分析中的作用。5、（本題5分）波動光學中的相干光的產(chǎn)生和控制是干涉和衍射實驗的基礎(chǔ)，分析相干光源的實現(xiàn)方法、相干長度的概念和測量，以及在光學干涉測量中的應(yīng)用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一個理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程，體積從V1增加到V2。計算氣體的溫度變化和熵變，并分析過程的不可逆性。2、（本題10分）一個質(zhì)量為m的物體從高度為h的斜面頂端由靜止下滑，斜面的動摩擦因數(shù)為μ，到達斜面底端時進入一個水平粗糙地面，繼續(xù)滑行一段距離后停止。已知物體質(zhì)量m、斜面高度h、動摩擦因數(shù)μ和斜面長度L，求物體在水平地面上滑行的距離。3、（本題10分）一絕熱氣缸中有一定質(zhì)量的理想氣體，初始