山東師范大學《近代物理實驗》2021-2022學年第一學期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁山東師范大學《近代物理實驗》

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25個小題，每小題1分，共25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、在近代物理中，關于電子的雙縫干涉實驗，當逐個發(fā)射電子時，以下關于屏上形成的干涉條紋的描述，哪一項是不準確的？（）A.隨著發(fā)射電子數(shù)量的增加，逐漸呈現(xiàn)出干涉條紋B.單個電子也能與自身發(fā)生干涉C.干涉條紋的出現(xiàn)表明電子具有波動性D.干涉條紋的位置和強度與電子的發(fā)射時間有關2、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其滿足薛定諤方程。以下關于薛定諤方程的求解和應用，哪一項描述是不準確的？（）A.薛定諤方程的解可以給出粒子的可能狀態(tài)B.求解過程通常需要特定的邊界條件C.對于復雜的系統(tǒng)，精確求解薛定諤方程往往很困難D.薛定諤方程只適用于非相對論情況3、在剛體的轉(zhuǎn)動中，角動量守恒定律有著重要的應用。一個旋轉(zhuǎn)的飛輪，在不受外力矩作用時，其轉(zhuǎn)動慣量發(fā)生變化，角速度會怎樣相應地變化？（）A.角速度不變B.角速度增大C.角速度減小D.角速度與轉(zhuǎn)動慣量成反比變化4、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數(shù)）。以下關于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關B.可以通過庫侖定律和圓周運動的規(guī)律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質(zhì)量無關5、對于熱力學第二定律，以下關于熱機效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準確的是（）A.熱機效率不可能達到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量6、在光學的反射定律中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居法線兩側，且反射角等于入射角。當入射角增大時，反射角會如何變化？（）A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小7、在熱力學過程中，關于等壓過程、等容過程和等溫過程的特點及內(nèi)能、做功和熱量的變化，以下解釋錯誤的是（）A.等壓過程中，系統(tǒng)做功等于壓強與體積變化的乘積B.等容過程中，系統(tǒng)不做功C.等溫過程中，內(nèi)能不變D.等容過程中，熱量的變化等于內(nèi)能的變化8、在電學中，一個電容器充電后與電源斷開，然后將兩極板間的距離增大，那么電容器的電容、電壓和電場強度會如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場強度不變B.電容增大，電壓減小，電場強度減小C.電容不變，電壓不變，電場強度不變D.電容減小，電壓不變，電場強度減小9、在電場的研究中，一個點電荷在空間中產(chǎn)生電場。若在該點電荷附近放置一個試探電荷，以下關于試探電荷所受電場力的特點，哪一項描述是不準確的？（）A.電場力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場力的方向與電場強度的方向相同C.電場力的大小與點電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場力對試探電荷做功與路徑無關10、在剛體定軸轉(zhuǎn)動中，力矩的作用會改變剛體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。一個繞固定軸轉(zhuǎn)動的剛體，受到多個力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動角速度會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小11、在相對論力學中，相對論動量和相對論能量的表達式與經(jīng)典力學有所不同。以下關于相對論動量和能量的關系，不準確的是？（）A.相對論能量和相對論動量滿足一定的關系式B.當速度遠小于光速時，相對論動量和能量近似等于經(jīng)典力學中的表達式C.相對論能量總是大于相對論動量D.相對論動量和能量的表達式只適用于高速運動的粒子12、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒13、在熱力學中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫過程，以下哪個物理量保持不變？（）A.壓強B.體積C.內(nèi)能D.溫度14、在電磁學中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。以下關于畢奧-薩伐爾定律的適用范圍，不準確的是？（）A.適用于恒定電流產(chǎn)生的磁場B.適用于各種形狀的載流導線C.對于運動電荷產(chǎn)生的磁場也適用D.只適用于無限長直導線產(chǎn)生的磁場15、在研究平拋運動的實驗中，通過測量水平位移和豎直位移來計算初速度。如果實驗中忽略了空氣阻力的影響，實際測量的初速度會比真實值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定16、在波動光學的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點與單縫衍射和雙縫干涉都有關系。當光柵的縫數(shù)增加時，主極大的寬度會如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬17、在光學的反射定律中，入射角等于反射角。一束光線以入射角i照射到平面鏡上，反射光線與入射光線的夾角為120°，入射角i的大小是多少？（）A.30°B.60°C.90°D.120°18、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。以下關于長度收縮效應的描述，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19、在電磁學的安培環(huán)路定理中，對于一個載有恒定電流的長直導線，若以導線為軸作一個半徑為r的圓形環(huán)路，當r<導線半徑時，環(huán)路上的磁感應強度大小與r的關系是怎樣的？（）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20、在光學的折射定律中，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，如果入射角逐漸增大，那么折射角會如何變化？（）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21、在電路分析的領域中，關于交流電路中電阻、電容和電感對電流和電壓的影響，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.在交流電路中，電阻對電流和電壓的相位沒有影響，電容使電流超前電壓，電感使電流滯后電壓B.交流電路中，電阻、電容和電感都會使電流和電壓的相位發(fā)生相同的變化C.電容和電感在交流電路中對電流和電壓的影響可以忽略不計，主要是電阻起作用D.電阻、電容和電感在交流電路中的作用是相互抵消的，最終電流和電壓的關系與直流電路相同22、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著廣泛的應用。一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)的壓強為P1、體積為V1、溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程，體積變?yōu)?V1，此時氣體的壓強變?yōu)镻2。若該過程為等溫過程，氣體的壓強又會變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.P1/2B.2P1C.P1D.P1/423、在光學的薄透鏡成像中，物距、像距和焦距之間存在一定的關系。當一個物體位于凸透鏡前兩倍焦距處時，所成的像的性質(zhì)是怎樣的？（）A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像24、對于量子力學的基本概念，以下關于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當?shù)模浚ǎ〢.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為25、在量子力學的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(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.波動方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（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。2、（本題5分）在量子物理中，解釋量子隧穿的概念和應用？3、（本題5分）結合熱力學中的可逆過程和不可逆過程，分析其定義、特點和區(qū)別，推導可逆過程中功和熱的計算方法，并舉例說明。4、（本題5分）在熱力學中的熵與熱力學概率的關系中，論述玻爾茲曼熵公式的推導和物理意義，分析熵與系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)的關系，并舉例說明其應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一絕熱容器內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，初始壓強為P1，體積為V1，溫度為T1。用一絕熱活塞將氣體分成兩部分，體積分別為V2和V3，求兩部分氣體最終的壓強。2、（本題5分）在真空中有一個半徑為0.10m的均勻帶電球體，其帶電量為+5.0×10^(-8)C。已知靜電力常量為9.0×10^9N·m^2/C^2，求距離球心0.15m處的電場強度和電勢。3、（本題5分）在康普頓散射實驗中，入射X射線波長為0.1納米，散射角為60度。計算散射光的波長，并分析散射現(xiàn)象對光子理論的驗證。4、（本題5分）在一個LC串聯(lián)電路中，電感L=0.2H，電容C=2×10^(-6)F，電源電壓U=100V，角頻率ω=1000rad/s。計算電路中的電流、電感電壓和電容電壓。5、（本題5分）一個理想氣體經(jīng)歷循環(huán)過程，由等溫膨脹、等壓壓縮、絕熱膨脹和等容加熱組成。已知各過程的參數(shù)，