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《通過力學看世界》2023-2024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20個小題，每小題2分，共40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、在熱力學第一定律的應用中，對于一個封閉系統經歷一個循環過程，其內能的變化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定2、在研究光的折射現象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關于折射角的大小，哪一項描述是不準確的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數與光的波長無關3、在相對論力學中，相對論動量和相對論能量的表達式與經典力學有所不同。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4、在光學的折射定律中，當光從折射率為n1的介質射入折射率為n2的介質時，入射角i和折射角r滿足什么關系？（）A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr5、在光的偏振現象中，自然光通過偏振片后變成了偏振光。如果兩個偏振片的透振方向相互垂直，自然光通過這兩個偏振片后，光強會變為原來的多少？（）A.1/2B.1/4C.0D.16、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。一定質量的理想氣體經歷等壓膨脹過程，與等容升溫過程相比，哪個過程吸收的熱量更多？（）A.等壓過程B.等容過程C.吸收的熱量一樣多D.取決于氣體的種類7、對于氣體分子動理論，以下關于理想氣體壓強和溫度的微觀解釋，哪一項是正確的？（）A.理想氣體的壓強是由大量氣體分子對容器壁的碰撞產生的，溫度與分子的平均動能無關B.理想氣體的壓強和溫度都與氣體分子的平均動能成正比，分子的平均動能越大，壓強和溫度越高C.理想氣體的壓強取決于分子的密度和平均速度，溫度只與分子的勢能有關D.氣體分子動理論無法解釋理想氣體壓強和溫度的微觀本質，只是一種經驗性的理論8、在熱力學中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定9、在電磁學的磁場中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產生的磁場。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？（）A.只與I和r有關B.只與I、r和L有關C.與I、r、L以及導線的形狀有關D.與I、r、L、導線的形狀以及周圍介質有關10、在波動學中，機械波的波速由介質的性質決定。對于在同一均勻介質中傳播的橫波和縱波，以下關于它們波速的比較，哪一項是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較11、在熱力學中，一定質量的理想氣體經歷等溫過程，以下哪個物理量保持不變？（）A.壓強B.體積C.內能D.溫度12、在光學的研究范疇，光的折射現象遵循一定的規律。當一束光從折射率為n1的介質射入折射率為n2的介質時，入射角為i，折射角為r。以下哪個公式能正確表示折射率n1和n2與入射角和折射角的關系？（）A.n1sini=n2sinrB.n1cosi=n2cosrC.n1/sini=n2/sinrD.n1/cosi=n2/cosr13、在剛體定軸轉動中，力矩的作用會改變剛體的轉動狀態。一個繞固定軸轉動的剛體，受到多個力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉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14、關于相對論性質量，當一個物體的速度接近光速時，其質量會怎樣變化？（）A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小15、在電磁學的安培環路定理中，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的圓形環路，當r<導線半徑時，環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16、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關。一根長度為L的直導線，通有電流I，垂直放入磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小為F。若將導線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應強度增大到2B，此時導線所受安培力的大小變為多少？（）A.2FB.4FC.8FD.16F17、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的？（）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18、在波動光學中，單縫衍射現象具有獨特的特征。以下關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系決定B.中央明紋兩側的第一條暗紋對應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D.縫寬越小，衍射條紋越寬，暗紋位置也會發生變化19、在量子力學的范疇中，考慮一個處于定態的微觀粒子。若其波函數為ψ(x)，則在某一位置x處發現粒子的概率密度與波函數的模的平方成正比。以下關于概率密度的描述，哪一項是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數的相位對概率密度沒有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測量的時間無關20、在電磁學領域，法拉第電磁感應定律描述了感應電動勢與磁通量變化之間的關系。當一個閉合線圈在均勻磁場中以恒定速度轉動時，如果磁場的磁感應強度突然增大一倍，而線圈的轉動速度不變，那么感應電動勢會發生怎樣的變化？（）A.增大一倍B.增大兩倍C.增大四倍D.保持不變二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在研究機械波的疊加時，說明波的干涉和駐波現象的形成條件和特點，并通過實例解釋其在聲學和光學中的應用。2、（本題5分）闡述在熱力學中理想氣體絕熱自由膨脹過程的特點和熵的變化情況。3、（本題5分）分析量子力學中的量子通信的原理及應用，探討量子通信在未來科技中的重要意義。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個質量為0.50kg的物體，在光滑水平面上受到一個與水平方向成30°角、大小為10N的力的作用，物體運動了5.0m。已知力作用的時間為2.0s，求力在這段時間內對物體所做的功以及物體獲得的末速度。2、（本題5分）在相對論中，一粒子的靜止質量為m?，以速度v=0.8c運動。計算粒子的相對論質量和動能。3、（本題5分）一個半徑為R的球形電容器，內外球殼半徑分別為R1和R2，中間填充介電常數為ε的電介質。計算電容器的電容，并分析電容與各參數的關系。4、（本題5分）在真空中有一半徑為R的均勻帶電球體，電荷體密度為ρ。求球體內外的電場強度和電勢分布。5、（本題5分）在一個均勻磁場中，有一個面積為S的矩形線圈，線圈匝數為N，磁感應強度B隨時間t均勻變化。求