西北大學《力學》2021-2022學年第一學期期末試卷

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2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、在波動光學的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。對于垂直入射的光，要使某波長的光在薄膜表面反射時產(chǎn)生相消干涉，薄膜的厚度應該滿足什么條件？（）A.厚度為該波長的四分之一B.厚度為該波長的二分之一C.厚度為該波長的整數(shù)倍D.厚度為該波長的半整數(shù)倍2、在電磁學中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對于一個充滿均勻電介質(zhì)的平行板電容器，在充電過程中，位移電流與傳導電流的大小關(guān)系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導電流B.位移電流小于傳導電流C.位移電流等于傳導電流D.兩者大小沒有固定關(guān)系3、在熱力學過程中，卡諾循環(huán)具有重要的理論意義。以下關(guān)于卡諾循環(huán)效率的描述，不準確的是？（）A.卡諾循環(huán)效率只與高溫熱源和低溫熱源的溫度有關(guān)B.提高高溫熱源溫度或降低低溫熱源溫度可以提高卡諾循環(huán)效率C.卡諾循環(huán)效率可以達到100%D.實際熱機的效率總是低于卡諾循環(huán)效率4、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D5、在光學的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下關(guān)于增透膜和增反膜的特點，不正確的是？（）A.增透膜的厚度是入射光在膜中波長的四分之一B.增反膜的厚度是入射光在膜中波長的二分之一C.對于特定波長的光，增透膜可以增加其透過率D.增透膜和增反膜的效果與入射光的角度無關(guān)6、在電磁學中，磁場對運動電荷的作用力稱為洛倫茲力。以下關(guān)于洛倫茲力的特點，不準確的是？（）A.洛倫茲力始終垂直于電荷的運動方向B.洛倫茲力不做功C.洛倫茲力的大小與電荷的速度成正比D.電荷在磁場中運動時一定受到洛倫茲力7、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8、在電學實驗中，用歐姆表測量電阻時，需要進行調(diào)零操作。如果在測量前沒有進行調(diào)零，測量結(jié)果會比真實值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定9、在靜電場中，電場線可以形象地描述電場的分布。關(guān)于電場線的性質(zhì)，以下說法正確的是：（）A.電場線是閉合曲線B.電場線的疏密表示電場強度的大小C.電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負電荷D.以上說法都不正確10、對于光的偏振現(xiàn)象，以下關(guān)于自然光、偏振光的產(chǎn)生和檢驗方法以及偏振光的應用，表述錯誤的是（）A.自然光通過偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動方向在垂直于傳播方向的平面內(nèi)是固定的C.可以用偏振片檢驗光是否為偏振光D.光的偏振現(xiàn)象在通信領域沒有應用11、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。一個物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運動時，其動能為Ek。若速度增大到2v，動能會如何變化？（）A.動能增大到原來的2倍B.動能增大到原來的4倍C.動能增大到原來的8倍D.動能增大到原來的16倍12、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著重要的應用。假設一定量的理想氣體在初始狀態(tài)時，壓強為P1，體積為V1，溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程后，壓強變?yōu)镻2，體積變?yōu)閂2，溫度變?yōu)門2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2與T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.1613、關(guān)于理想氣體的狀態(tài)方程，對于一定質(zhì)量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強、體積和溫度的關(guān)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14、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(guān)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(guān)15、在量子物理的原子結(jié)構(gòu)模型中，對于玻爾模型和量子力學模型的區(qū)別與聯(lián)系，以下關(guān)于電子軌道、能量量子化和電子躍遷的解釋，不準確的是（）A.玻爾模型中電子軌道是固定的B.量子力學模型中電子運動狀態(tài)用波函數(shù)描述C.兩種模型都能很好地解釋所有原子的光譜現(xiàn)象D.電子躍遷會吸收或放出特定頻率的光子16、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=mFt17、在狹義相對論中，對于同時的相對性概念，以下關(guān)于在不同慣性參考系中觀察兩個事件是否同時發(fā)生的判斷，描述不準確的是（）A.在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個參考系中一定不同時發(fā)生B.同時的相對性是由于光速不變原理導致的C.當兩個參考系的相對速度較小時，同時的相對性不明顯D.同時的相對性與觀察者的運動狀態(tài)有關(guān)18、在研究磁場對電流的作用時，安培力的大小可以用公式F=BIL計算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F19、對于簡諧振動，一個做簡諧振動的物體，其位移隨時間的變化規(guī)律為x=Asin(ωt+φ)，以下哪個物理量決定了振動的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t20、在研究光的折射時，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當入射角增大到一定程度時會發(fā)生全反射現(xiàn)象，以下哪種條件能使全反射更容易發(fā)生？（）A.增大光密介質(zhì)的折射率B.減小光密介質(zhì)的折射率C.增大光疏介質(zhì)的折射率D.減小光的頻率21、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22、關(guān)于熱力學第一定律，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，以下關(guān)于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關(guān)23、在量子力學中，不確定關(guān)系表明粒子的某些物理量不能同時被精確測量。對于一個微觀粒子，其位置和動量的不確定度之間存在怎樣的關(guān)系？（）A.ΔxΔp≥h/4πB.ΔxΔp≥h/2πC.ΔxΔp=h/4πD.ΔxΔp=h/2π24、在光學的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動方向夾角為θ，以下關(guān)于透過偏振片后的光強，哪一項計算是不正確的？（）A.光強與cos2θ成正比B.當θ=0時，光強最大C.可以通過馬呂斯定律計算光強D.光強與入射光的波長有關(guān)25、在相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對該慣性系運動的慣性系中觀察，這兩個事件是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.條件不足，無法判斷26、在電磁學的磁場中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。對于一段長度為L的直導線，通有電流I，距離導線為r處一點的磁感應強度大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與I和r有關(guān)B.只與I、r和L有關(guān)C.與I、r、L以及導線的形狀有關(guān)D.與I、r、L、導線的形狀以及周圍介質(zhì)有關(guān)27、在光學的折射定律應用中，一束光從玻璃射入水中，已知玻璃的折射率大于水的折射率。入射角為45°，折射角可能是多少？（）A.30°B.45°C.60°D.90°28、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關(guān)29、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30、在電磁感應現(xiàn)象中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。如果磁場的磁感應強度增大，而其他條件不變，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入探討熱力學第一定律和熱力學第二定律的內(nèi)涵，分析它們在能量轉(zhuǎn)化和熱現(xiàn)象中的重要意義及相互關(guān)系。2、（本題5分）分析狹義相對論和廣義相對論的主要區(qū)別及聯(lián)系，探討其對現(xiàn)代物理學發(fā)展的影響。3、（本題5分）詳細探討光的非線性光學現(xiàn)象，如倍頻、和頻、差頻等，解釋其物理機制、實驗條件和在激光技術(shù)、光通信中的應用。4、（本題5分）幾何光學中的光學系統(tǒng)的像差校正通常需要多個透鏡組合，分析不同像差校正的透鏡組合設計原則、方法和實際案例，論述在復雜光學系統(tǒng)設計中的應用。5、（本題5分）在相對論中，相對論動量和能量的概念與經(jīng)典力學有很大不同，分析其定義、表達式以及在高能物理實驗和相對論性粒子碰撞中的應用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析物質(zhì)波的概念及德布羅意波長的計算公式，探討物質(zhì)波在量子力學中的意義。2、（本題5分）在電磁學中，討論電動勢的定義和種類？3、（本題5分）在波動光學中，偏振光的干涉是一種特殊的干涉現(xiàn)象。請解釋偏振光干涉的原理和條件，說明其與普通光干涉的區(qū)別，并舉例說明其在應力分析和光學測量中的應用。4、（本題5分）解釋電感和電容在交流電路中的作用，說明它們對