中南大學(xué)《大學(xué)物理D》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《大學(xué)物理D》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在量子力學(xué)中，對(duì)于一個(gè)微觀粒子的波函數(shù)，其滿(mǎn)足薛定諤方程。以下關(guān)于薛定諤方程的求解和應(yīng)用，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)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(guò)程通常需要特定的邊界條件C.對(duì)于復(fù)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(duì)論情況2、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。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(guān)于電子軌道能量的計(jì)算，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關(guān)B.可以通過(guò)庫(kù)侖定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)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(wú)關(guān)3、對(duì)于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，以下哪種因素會(huì)影響半衰期的長(zhǎng)短？（）A.元素的化學(xué)狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)D.以上因素均不影響4、在研究光的折射時(shí)，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)會(huì)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5、在熱力學(xué)的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過(guò)程。在此過(guò)程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.氣體內(nèi)能減小，因?yàn)榻^熱膨脹對(duì)外做功B.溫度降低，因?yàn)閮?nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對(duì)外做功的值等于內(nèi)能的減少量6、對(duì)于光學(xué)中的光的散射現(xiàn)象，以下關(guān)于瑞利散射和米氏散射的特點(diǎn)、產(chǎn)生條件以及在大氣光學(xué)中的應(yīng)用，表述錯(cuò)誤的是（）A.瑞利散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成反比B.米氏散射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系不大C.天空呈現(xiàn)藍(lán)色是瑞利散射的結(jié)果D.光的散射現(xiàn)象對(duì)光通信沒(méi)有影響7、在量子物理中，氫原子的能級(jí)是量子化的。當(dāng)氫原子從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)，會(huì)發(fā)射出一個(gè)光子，該光子的波長(zhǎng)大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm8、在熱力學(xué)第三定律中，絕對(duì)零度不能達(dá)到。如果一個(gè)系統(tǒng)的溫度接近絕對(duì)零度，那么其熵會(huì)趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負(fù)值D.無(wú)窮大9、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時(shí)間改變，以下哪種說(shuō)法能準(zhǔn)確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動(dòng)量能同時(shí)確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現(xiàn)的概率是恒定的D.粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不確定的10、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開(kāi)爾文表述都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過(guò)程違反了熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述？（）A.熱從高溫物體自發(fā)傳給低溫物體B.功完全轉(zhuǎn)化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.以上都不違反11、在波動(dòng)光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過(guò)一個(gè)狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強(qiáng)度的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強(qiáng)度減弱C.可以通過(guò)衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無(wú)關(guān)12、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象研究中，自然光通過(guò)偏振片后會(huì)變成偏振光。如果讓兩偏振片的偏振化方向夾角逐漸增大，透過(guò)兩偏振片的光強(qiáng)會(huì)怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小13、在光學(xué)的折射定律中，折射率是關(guān)鍵參數(shù)。一束光線(xiàn)從玻璃射入空氣中，玻璃的折射率為n，入射角為i。若玻璃的折射率增大，入射角不變，折射光線(xiàn)會(huì)如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無(wú)法確定14、在電磁學(xué)的磁場(chǎng)對(duì)電流的作用中，一段通有電流的導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到安培力的作用。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與電流大小有關(guān)B.只與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)C.與電流大小和磁場(chǎng)強(qiáng)度都有關(guān)D.與電流大小、磁場(chǎng)強(qiáng)度和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度都有關(guān)15、在剛體力學(xué)的研究中，關(guān)于剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響因素，以下哪種描述是準(zhǔn)確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律與牛頓第二定律類(lèi)似，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，對(duì)于變速轉(zhuǎn)動(dòng)則不適用，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)沒(méi)有實(shí)質(zhì)作用16、在熱力學(xué)的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過(guò)程。在此過(guò)程中，以下關(guān)于氣體的溫度、壓強(qiáng)和熵的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.溫度不變B.壓強(qiáng)減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比17、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)匝數(shù)為N的線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？（）A.線(xiàn)圈的面積B.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度D.線(xiàn)圈的電阻18、在相對(duì)論的理論框架下，關(guān)于時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，以下哪種說(shuō)法是正確的？（）A.時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)只存在于理論中，在實(shí)際生活中無(wú)法觀測(cè)到B.當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，會(huì)出現(xiàn)時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮現(xiàn)象，且這種效應(yīng)是相對(duì)的，取決于觀察者的參考系C.時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對(duì)論中的時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的19、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過(guò)偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向夾角為θ，以下關(guān)于透過(guò)偏振片后的光強(qiáng)，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.光強(qiáng)與cos2θ成正比B.當(dāng)θ=0時(shí)，光強(qiáng)最大C.可以通過(guò)馬呂斯定律計(jì)算光強(qiáng)D.光強(qiáng)與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)20、在研究牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，它的速度會(huì)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mFt二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋瑞利散射的特點(diǎn)和對(duì)天空顏色的影響？2、（本題5分）在熱力學(xué)中，焓的概念是什么？說(shuō)明焓的變化在等壓過(guò)程中的物理意義，并舉例說(shuō)明其在化學(xué)和熱力學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用。3、（本題5分）簡(jiǎn)述萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式和意義，舉例說(shuō)明其在天體物理學(xué)中的應(yīng)用。4、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋行波和駐波在能量傳遞上的差異？5、（本題5分）分析波動(dòng)光學(xué)中的光的干涉和衍射的數(shù)學(xué)描述，探討光的干涉和衍射在光學(xué)中的應(yīng)用。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)電阻為R?和R?的并聯(lián)電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。求電路中的總電流、各支路電流以及電源的輸出功率。2、（本題5分）一絕熱容器內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，初始?jí)簭?qiáng)為P1，體積為V1，溫度為T(mén)1。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(qiáng)。3、（本題5分）一個(gè)平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間填充兩種不同的電介質(zhì)，厚度分別為d1和d2，介電常數(shù)分別為ε1和ε2。計(jì)算電容器的電容。4、（本題5分）一質(zhì)點(diǎn)在三維空間中做螺旋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為r=R(cosωti+sinωtj+ktk)，其中R、ω和k為常數(shù)，求質(zhì)點(diǎn)的速度矢量、加速度矢量和軌跡方程。5、（本題5分）一個(gè)折射率為1.5的玻璃三棱鏡，頂角為60°，一束光線(xiàn)垂直于棱鏡的一個(gè)側(cè)面入射，然后從另一個(gè)側(cè)面射出。計(jì)算光線(xiàn)射出時(shí)的折射角。