博尔塔拉职业技术学院《爱因斯坦与相对论》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

站名： 年级专业： 姓名： 学号：
凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。
…………………………密………………………………封………………………………线…………………………

博尔塔拉职业技术学院
《爱因斯坦与相对论》2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、在研究万有引力定律时，天体的运动遵循一定的规律。一个质量为 m 的卫星绕质量为 M 的地球做匀速圆周运动，轨道半径为 r ，线速度为 v 。若卫星的轨道半径增大到 2r ，其他条件不变，线速度会如何变化？（ ）
A. 线速度不变 B. 线速度减小到原来的 1/2 C. 线速度减小到原来的 1/√2 D. 线速度减小到原来的 1/4

2、在量子场论的初步介绍中，关于场的量子化和粒子的产生与湮灭，以下哪种表述是恰当的？（ ）
A. 量子场论认为场是连续的，不存在粒子的产生和湮灭过程
B. 场的量子化使得粒子可以在真空中自发地产生和消失，这与能量守恒定律相矛盾
C. 量子场论通过对场进行量子化处理，成功解释了粒子的产生与湮灭现象，并且与实验结果相符
D. 粒子的产生与湮灭只在微观尺度上发生，对宏观物理现象没有任何影响

3、在光的偏振现象中，自然光通过偏振片后变成了偏振光。如果两个偏振片的透振方向相互垂直，自然光通过这两个偏振片后，光强会变为原来的多少？（ ）
A. 1/2 B. 1/4 C. 0 D. 1

4、在刚体力学中，对于转动动能和转动惯量的计算，以及定轴转动的动能定理和机械能守恒定律的应用，以下说法不正确的是（ ）
A. 转动动能等于转动惯量与角速度平方的乘积的一半 B. 定轴转动的动能定理适用于刚体的变速转动 C. 只有保守力做功时，刚体定轴转动的机械能守恒 D. 刚体的转动惯量与转动轴的位置无关

5、在波动学中，一列沿 x 轴正方向传播的简谐波，其波速为 v ，波长为 λ ，周期为 T 。某一时刻的波形图如图所示。以下关于经过时间 t 后波形的移动距离，哪一项计算是不准确的？（ ）
A. 移动距离为 v t
B. 当 t = n T （n 为整数）时，波形不变
C. 移动距离与波长和周期无关
D. 可以通过波速和时间的乘积计算移动距离

6、关于光学的知识，一束单色光从空气斜射入某种介质中，入射角为i，折射角为r，该介质的折射率n应该如何计算？（ ）
A. sini/sinr
B. sinr/sini
C. cosi/cosr
D. cosr/cosi

7、在光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下关于增透膜和增反膜的特点，不正确的是？（ ）
A. 增透膜的厚度是入射光在膜中波长的四分之一 B. 增反膜的厚度是入射光在膜中波长的二分之一 C. 对于特定波长的光，增透膜可以增加其透过率 D. 增透膜和增反膜的效果与入射光的角度无关

8、关于简谐振动，对于一个水平弹簧振子的运动，以下关于振幅、周期、频率和相位等物理量的意义和变化规律的叙述，错误的是（ ）
A. 振幅表示振子偏离平衡位置的最大距离 B. 周期和频率只与振子的质量和弹簧的劲度系数有关 C. 相位描述振子在不同时刻的运动状态 D. 振子通过平衡位置时，速度最大，加速度为零

9、关于光学的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上产生干涉条纹，以下哪种因素会影响条纹的间距？（ ）
A. 薄膜的厚度
B. 入射光的波长
C. 薄膜的折射率
D. 以上因素均会

10、在原子核物理中，比结合能越大，原子核越稳定。以下哪种原子核的比结合能最大？（ ）
A. 氢原子核 B. 氦原子核 C. 铀原子核 D. 铁原子核

11、在研究动量守恒定律时，系统不受外力或所受合外力为零是重要条件。在光滑水平面上，两个质量分别为 m1 和 m2 的小球发生正碰，碰撞前速度分别为 v1 和 v2 ，碰撞后速度分别为 v1' 和 v2' 。若 m1 = m2 ，且碰撞为完全弹性碰撞，碰撞后两球的速度会如何变化？（ ）
A. v1' = v2 ，v2' = v1 B. v1' = v1 ，v2' = v2 C. v1' = 0 ，v2' = v1 + v2 D. 无法确定

12、关于相对论性质量，当一个物体的速度接近光速时，其质量会怎样变化？（ ）
A. 保持不变
B. 逐渐减小
C. 逐渐增大
D. 先增大后减小

13、关于波动方程，对于一列沿 x 轴正方向传播的简谐波的波动方程的物理意义和求解方法，以下理解不准确的是（ ）
A. 波动方程描述了任意时刻波线上各质点的位移 B. 已知波速和初始条件可以确定波动方程 C. 波动方程中的相位表示质点振动的状态 D. 波动方程只适用于机械波

14、在相对论中，当两个观察者相对运动时，对于同一事件的时间和空间测量会有所不同，这被称为“相对性”，以下哪种情况能体现时间的相对性？（ ）
A. 运动的时钟走得比静止的时钟快
B. 运动的时钟走得比静止的时钟慢
C. 运动和静止的时钟走得一样快
D. 时间的测量与运动状态无关

15、对于简谐振动的能量，一个做简谐振动的系统，其能量与振幅的平方成正比。当振幅增大时，以下哪个物理量也会增大？（ ）
A. 振动周期
B. 振动频率
C. 振动速度的最大值
D. 振动的初相位

16、在电磁学中，一个边长为L的正方形导线框，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，若磁场的磁感应强度为B，线框转动平面与磁场方向垂直，那么线框中产生的感应电动势的最大值是多少？（ ）
A. BL²ω
B. 2BL²ω
C. √2BL²ω
D. 1/2BL²ω

17、对于电磁振荡，在LC振荡电路中，电容器放电完毕时，以下哪个物理量达到最大值？（ ）
A. 电容器的电荷量
B. 电路中的电流
C. 电感中的自感电动势
D. 电容器两极板间的电压

18、在磁场中，安培环路定理可以用来计算磁感应强度。以下关于安培环路定理的应用，不准确的是？（ ）
A. 要求磁场具有高度的对称性 B. 闭合回路必须选取在磁场为零的区域 C. 可以用于计算无限长直导线周围的磁感应强度 D. 对于非对称的磁场分布，不能直接应用安培环路定理

19、对于原子物理学，氢原子从高能级向低能级跃迁时会发射光子，若从n=3的能级跃迁到n=1的能级，发射的光子频率是多少？（ ）
A. 由能级差决定
B. 固定不变
C. 与原子种类有关
D. 无法计算

20、在刚体的转动中，角动量守恒定律有着重要的应用。一个旋转的飞轮，在不受外力矩作用时，其转动惯量发生变化，角速度会怎样相应地变化？（ ）
A. 角速度不变 B. 角速度增大 C. 角速度减小 D. 角速度与转动惯量成反比变化

二、简答题（本大题共3个小题，共15分)
1、（本题5分）在量子物理中，解释泡利不相容原理的内容，并讨论其对原子结构和元素周期表的影响？

2、（本题5分）在研究机械波的叠加时，说明波的干涉和驻波现象的形成条件和特点，并通过实例解释其在声学和光学中的应用。

3、（本题5分）在研究刚体的定轴转动时，转动惯量是一个关键的物理量。请解释转动惯量的物理意义，说明其与刚体的质量分布和转轴位置的关系，并举例说明其在实际问题中的应用。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一绝热容器内有两个绝热的活塞，将容器分为三部分，体积分别为 V1、V2、V3，压强分别为 P1、P2、P3，温度分别为 T1、T2、T3。移除中间的活塞，计算最终的压强和温度，并分析此过程中熵的变化。

2、（本题5分）在一个半径为 R 的圆形区域内存在均匀磁场，磁场强度随时间均匀变化，变化率为 dB/dt 。在磁场区域边缘放置一个半径为 r（r < R）的圆形导线回路。计算回路中的感应电动势。

3、（本题5分）一简谐横波在均匀介质中沿 x 轴正方向传播，波速为 2.0 m/s，波长为 4.0 m。t = 0 时刻，波源位于坐标原点 O 处，且刚好开始沿 y 轴负方向振动。计算经过 5.0 s 时，x = 6.0 m 处质点的位移和速度。

4、（本题5分）一物体从高度为 h 的斜面顶端由静止开始下滑，斜面的倾角为 θ，物体与斜面间的动摩擦因数为 μ。求物体滑到斜面底端时的速度大小和所用的时间。

5、（本题5分）一个质量为 m 的物体，在一个与水平方向成 θ 角的拉力 F 作用下，沿粗糙水平地面做匀加速直线运动，加速度为 a。已知物体质量 m、拉力 F、角度 θ、加速度 a 和动摩擦因数 μ，求拉力 F 的大小。

四、论述题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）论述热力学中的焦耳定律和热功当量，解释其物理实验、数学关系，以及焦耳定律在热学和能量转化研究中的重要性和应用。

2、（本题10分）几何光学中的光学纤维（光纤）利用全反射原理传输光信号，分析光纤的结构、传输特性和损耗机制，论述在通信和传感领域的应用和发展趋势。

第3页，共3页