西安航空學院《物理實驗》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《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30個小題，每小題1分，共30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、關(guān)于簡諧振動，對于一個水平彈簧振子的運動，以下關(guān)于振幅、周期、頻率和相位等物理量的意義和變化規(guī)律的敘述，錯誤的是（）A.振幅表示振子偏離平衡位置的最大距離B.周期和頻率只與振子的質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)C.相位描述振子在不同時刻的運動狀態(tài)D.振子通過平衡位置時，速度最大，加速度為零2、在近代物理中，關(guān)于電子的雙縫干涉實驗，當逐個發(fā)射電子時，以下關(guān)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(guān)3、對于靜電場的性質(zhì)，以下關(guān)于電場強度和電勢的概念以及它們之間的關(guān)系，哪一個是正確的？（）A.電場強度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，電勢是描述電場能的性質(zhì)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(guān)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4、在牛頓力學的研究中，物體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質(zhì)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，它的速度會發(fā)生變化。以下關(guān)于速度變化量的計算，哪個公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt5、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關(guān)于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置、匝數(shù)以及周圍介質(zhì)有關(guān)C.兩個線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比6、在靜電場中，電勢是描述電場能的性質(zhì)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7、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時，總電阻的計算方法不同。有三個電阻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.1Ω8、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功的關(guān)系密切。一個帶正電的粒子在電場中移動，電場力做正功，其電勢能會如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少9、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動中，對于轉(zhuǎn)動慣量的概念和計算，以及角動量守恒定律的應用條件和結(jié)果，以下說法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動慣量與剛體的質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)B.質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠，轉(zhuǎn)動慣量越大C.角動量守恒定律只適用于合外力矩為零的情況D.系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量改變時，角動量一定改變10、在靜電場中，高斯定理可以用來計算電場強度。對于一個帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強度大小與距離r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比11、在靜電場中，電場強度的環(huán)流恒等于零，這反映了靜電場的什么性質(zhì)？（）A.有源無旋B.有旋無源C.有源有旋D.無源無旋12、在光學的干涉實驗中，劈尖干涉可以用來測量微小的厚度變化。如果劈尖的折射率為n，夾角為θ，用波長為λ的單色光垂直照射，相鄰兩條明紋對應的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ13、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14、在剛體力學中，一均勻細棒可繞通過其一端的光滑固定軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，當棒從水平位置自由下擺到豎直位置的過程中，其角速度和角加速度如何變化？（）A.角速度增大，角加速度增大B.角速度增大，角加速度減小C.角速度減小，角加速度減小D.角速度減小，角加速度增大15、在研究靜電平衡的導體時，導體內(nèi)部的電場強度為零。如果在導體內(nèi)部放入一個電荷，導體內(nèi)部的電場強度會如何變化？（）A.仍為零B.不為零C.無法確定D.以上都不對16、在熱學中，理想氣體的絕熱過程是一種特殊的熱力學過程。以下關(guān)于絕熱過程中氣體狀態(tài)參量的變化，不準確的是？（）A.絕熱壓縮時，溫度升高，壓強增大B.絕熱膨脹時，溫度降低，壓強減小C.絕熱過程中，氣體的內(nèi)能保持不變D.絕熱過程中17、在研究質(zhì)點的運動時，一個質(zhì)點在xOy平面內(nèi)運動，其運動方程為x=3t，y=4t2，t為時間。則該質(zhì)點的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.1218、在牛頓力學的研究中，對于一個物體在光滑水平面上受到水平力作用時的運動情況，以下描述不準確的是（）A.物體的加速度與所受的力成正比B.力消失后，物體將保持勻速直線運動C.物體的速度會一直線性增加D.物體的質(zhì)量越大，加速度越小19、在熱力學定律的應用中，理想氣體經(jīng)歷自由膨脹過程。此過程中，氣體的溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.可能升高也可能降低20、在電磁學中，一個長直螺線管內(nèi)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(guān)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(guān)D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強度21、在靜電場的高斯定理應用中，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22、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(guān)于電磁波的波長、頻率、波速的關(guān)系以及電磁波在真空中和介質(zhì)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(zhì)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23、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.4Q24、在原子核物理中，比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。以下哪種原子核的比結(jié)合能最大？（）A.氫原子核B.氦原子核C.鈾原子核D.鐵原子核25、對于靜電屏蔽現(xiàn)象，在一個金屬殼內(nèi)部放置一個帶電體，以下哪種說法是正確的？（）A.殼外電場不受殼內(nèi)帶電體的影響B(tài).殼內(nèi)電場不受殼外電場的影響C.殼內(nèi)殼外電場均不受影響D.殼內(nèi)殼外電場相互影響26、關(guān)于磁場對電流的作用，一根長為L的直導線，通有電流I，放在磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小與以下哪個因素無關(guān)？（）A.導線的材料B.導線的放置方向C.電流的大小D.磁場的方向27、在研究牛頓運動定律時，一個質(zhì)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，它的速度會發(fā)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt28、在電場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?shù)?？（）A.電場的高斯定理表明，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B.高斯定理適用于任何電場，包括變化的電場，但對于非對稱的電場，應用高斯定理求解電場強度比較困難C.電場的高斯定理可以直接求出任意電場中某點的電場強度，不需要考慮電場的對稱性D.高斯定理只適用于均勻電場，對于非均勻電場無法應用29、在光的衍射現(xiàn)象中，衍射條紋的寬度與波長、障礙物尺寸等因素有關(guān)。一束波長為λ的光通過一個寬度為a的狹縫發(fā)生衍射，若波長增大到2λ，其他條件不變，衍射條紋的寬度會如何變化？（）A.寬度不變B.寬度增大到原來的2倍C.寬度增大到原來的4倍D.寬度減小到原來的一半30、對于自感現(xiàn)象，一個閉合回路中的電流發(fā)生變化時會產(chǎn)生自感電動勢，以下哪種情況會使自感電動勢增大？（）A.電流變化率增大B.線圈匝數(shù)減少C.線圈中的磁通量增大D.線圈的電阻增大二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）電磁學中的高斯定理和安培環(huán)路定理是描述電場和磁場的重要定理，探討其內(nèi)容、數(shù)學表達式以及在求解電場和磁場分布問題中的應用。2、（本題5分）深入探討熱力學中的熵增原理，分析其物理意義、數(shù)學表達式以及在判斷熱力學過程方向性中的作用。3、（本題5分）量子場論是現(xiàn)代物理學的重要理論之一，闡述其基本概念、發(fā)展歷程以及在解釋高能物理現(xiàn)象和統(tǒng)一基本相互作用方面的成就。4、（本題5分）在流體力學中，湍流現(xiàn)象是復雜而具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，請詳細論述湍流的特征、形成機制和研究方法，以及湍流在工程和自然界中的影響和應用。5、（本題5分）幾何光學中的光學纖維（光纖）利用全反射原理傳輸光信號，分析光纖的結(jié)構(gòu)、傳輸特性和損耗機制，論述在通信和傳感領(lǐng)域的應用和發(fā)展趨勢。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在波動學中，解釋波動的色散關(guān)系及其物理意義？2、（本題5分）在相對論力學中，相對論質(zhì)量與速度的關(guān)系不同于經(jīng)典力學。請推導相對論質(zhì)量的表達式，解釋其物理意義，并分析在高速運動情況下物體質(zhì)量的變化對其動力學行為的影響。3、（本題5分）在相對論中，洛倫茲變換是描述不同慣性系之間時空坐標變換的重要公式。請推導洛倫茲變換的表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其在相對論速度變換和時空測量中的應用。4、（本題5分）隨著量子場論的