站名：站名：年級專業：姓名：學號：凡年級專業、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記。…………密………………封………………線…………第1頁，共1頁西北大學《電子與物理學基礎英文含實驗》

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15個小題，每小題1分，共15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、在光學的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像2、在波動方程中，波速、波長和頻率之間存在著一定的關系。以下關于波速的決定因素，不準確的是？（）A.波速由介質的性質決定B.對于同一列波，在不同介質中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長和頻率無關3、在光學儀器的原理分析中，關于顯微鏡和望遠鏡的放大原理和分辨本領，以下哪種說法是正確的？（）A.顯微鏡通過物鏡形成放大的實像，目鏡再將其放大為虛像，其分辨本領取決于物鏡的數值孔徑；望遠鏡通過物鏡形成縮小的實像，目鏡將其放大為虛像，分辨本領取決于目鏡的焦距B.顯微鏡和望遠鏡的放大原理相同，都是通過物鏡和目鏡的組合將物體放大，分辨本領只與物鏡的質量有關C.顯微鏡的放大倍數越高，分辨本領越強；望遠鏡的口徑越大，分辨本領越弱D.顯微鏡和望遠鏡的分辨本領與入射光的波長、光學系統的缺陷等因素無關4、在相對論力學中，對于物體的動能和質能關系，以下關于高速運動物體的動能表達式、質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典力學中的表達式B.質能方程表明質量和能量可以相互轉化C.質能方程為核能的利用提供了理論基礎D.物體的速度越大，其動能與經典力學計算結果差異越小5、在電磁感應中，一個匝數為N的線圈在磁場中轉動，產生的感應電動勢的大小與以下哪個因素無關？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應強度C.線圈轉動的角速度D.線圈的電阻6、在電磁學中，一個長直螺線管內部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數、電流和長度，以下關于磁場強度的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁場強度與電流成正比B.磁場強度與匝數成正比C.磁場強度與螺線管長度無關D.可以通過安培環路定理計算磁場強度7、在電磁感應現象中，感應電流的方向可以用楞次定律來判斷。當穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定8、在熱力學中，理想氣體的內能只與溫度有關。一定質量的理想氣體，在體積不變的情況下吸收熱量，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低9、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。對于一個熱機，從高溫熱源吸收的熱量為Q1，向低溫熱源放出的熱量為Q2，對外做功為W，如果該熱機的效率為50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J10、在波動學中，一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波速為v，波長為λ，周期為T。某一時刻的波形圖如圖所示。以下關于經過時間t后波形的移動距離，哪一項計算是不準確的？（）A.移動距離為vtB.當t=nT（n為整數）時，波形不變C.移動距離與波長和周期無關D.可以通過波速和時間的乘積計算移動距離11、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應是令人驚奇的現象。以下關于長度收縮和時間膨脹的描述，不準確的是？（）A.運動的物體在運動方向上長度會收縮B.運動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系12、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13、在量子場論的初步介紹中，關于場的量子化和粒子的產生與湮滅，以下哪種表述是恰當的？（）A.量子場論認為場是連續的，不存在粒子的產生和湮滅過程B.場的量子化使得粒子可以在真空中自發地產生和消失，這與能量守恒定律相矛盾C.量子場論通過對場進行量子化處理，成功解釋了粒子的產生與湮滅現象，并且與實驗結果相符D.粒子的產生與湮滅只在微觀尺度上發生，對宏觀物理現象沒有任何影響14、在靜電場的高斯定理中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，若已知球體的電荷量和半徑，以下關于通過球面的電通量，哪一項分析是不準確的？（）A.電通量與球體的電荷量成正比B.電通量與球面的半徑無關C.可以通過高斯定理計算電通量D.電通量的大小與電場的分布有關15、在光學成像中，薄透鏡成像公式描述了物距、像距和焦距之間的關系。以下關于薄透鏡成像的特點，不準確的是？（）A.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像B.當物距等于焦距時，不能成像C.像的大小和正倒只與物距有關，與焦距無關D.薄透鏡可以成實像也可以成虛像二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）請全面論述光的吸收現象，包括吸收定律的數學表達式、吸收系數的物理意義，以及吸收在光通信和光譜分析中的應用。2、（本題5分）解釋光的色散現象，說明其產生的原因和在光學儀器中的影響。3、（本題5分）說明熱力學中的自由能的概念及計算方法，分析自由能在熱力學中的應用。4、（本題5分）在光學的薄透鏡成像中，物距、像距和焦距之間存在一定的關系。請推導薄透鏡成像公式，并說明凸透鏡和凹透鏡成像的特點及區別？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入研究靜電場中的電場線和等勢面的概念，闡述它們的物理意義、性質和在描述電場分布和求解電場問題中的應用。2、（本題5分）全面論述電磁學中的電磁波在金屬中的傳播和衰減特性，分析其物理機制、數學描述和在電磁屏蔽、微波技術中的應用。3、（本題5分）全面論述靜電場的性質和規律，包括電場強度、電勢、電勢能等概念，以及靜電場中的高斯定理和環路定理，并舉例說明其在實際問題中的應用。4、（本題5分）論述固體物理中晶體結構的特點及分類，分析其對材料性能的影響。5、（本題5分）詳細分析靜磁場中的磁疇和鐵磁性材料的磁化過程，闡述其物理機制、微觀結構和在磁性存儲、傳感器等領域的應用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一個質量為m的物體在斜面上運動，斜面與水平面的夾角為θ，動摩擦因數為μ。物體從斜面頂端由靜止下滑，計算物體滑到底端的速度和時間，并分析當角度和摩擦因數變化時的影響。2、（本題10分）一個質量為m的物體在豎直平面內做半徑為R的圓周運動，已知在最高點和最低點時物體的速度分別為v1和v2，求