學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京化工大學

《物理實驗設計》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、在相對論中，當一個物體的運動速度接近光速時，以下哪個物理量會變得接近于無窮大？（）A.物體的質量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能2、在研究簡諧運動時，回復力的特點需要明確。一個做簡諧運動的物體，回復力大小與位移大小成正比，方向相反。當位移為最大位移的一半時，回復力的大小是最大回復力的多少倍？（）A.1/2B.√2/2C.1/√2D.1/43、在電磁感應現象中，感應電動勢的大小與磁通量的變化率有關。一個匝數為N的線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，磁通量的變化率為ΔΦ/Δt。若線圈的匝數增加到2N，其他條件不變，感應電動勢會如何變化？（）A.增大到原來的2倍B.增大到原來的4倍C.不變D.減小到原來的一半4、在熱力學中，理想氣體的狀態方程有著廣泛的應用。一定質量的理想氣體，初始狀態的壓強為P1、體積為V1、溫度為T1，經過絕熱過程，體積變為2V1，此時氣體的壓強變為P2。若該過程為等溫過程，氣體的壓強又會變為多少？（）A.P1/2B.2P1C.P1D.P1/45、在波動光學中，光柵衍射是一種重要的衍射現象。以下關于光柵衍射條紋的特點，不準確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數，條紋會變得更加尖銳明亮6、在波動方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關于邊界條件的類型，不準確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無限大邊界條件7、在電磁學中，對于一個平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時保持極板上的電荷量不變。以下關于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項說法是不正確的？（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時，電容減小會導致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化8、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.√3F9、在光學的反射定律中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線兩側，且反射角等于入射角。當入射角增大時，反射角會如何變化？（）A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小10、在物理實驗中，對于測量誤差的來源、分類和減小誤差的方法，以下關于系統誤差、偶然誤差的特點和處理方式的描述，不正確的是（）A.系統誤差具有確定性和重復性B.偶然誤差服從正態分布C.多次測量取平均值可以消除系統誤差D.選擇更精密的儀器可以減小系統誤差11、在原子核物理中，比結合能越大，原子核越穩定。以下哪種原子核的比結合能最大？（）A.氫原子核B.氦原子核C.鈾原子核D.鐵原子核12、在靜電場中，電場線的疏密程度表示電場強度的大小。對于一個帶正電的點電荷，其周圍的電場線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點電荷C.背離點電荷D.呈環形分布13、在量子物理中，電子的軌道概念與經典物理中的有很大不同。按照玻爾的氫原子理論，電子在特定的軌道上運動時，具有怎樣的能量特點？（）A.能量連續變化B.能量離散取值C.能量與軌道半徑成正比D.能量與軌道半徑成反比14、在磁場的研究中，一個通電圓環在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環的半徑為R，電流為I，磁場強度為B，以下關于磁力矩大小的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁力矩與圓環平面和磁場方向的夾角有關B.當圓環平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環的材質無關15、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在量子力學的表象理論中，論述不同表象的選取原則、變換方法，以及表象變換在解決量子力學問題中的應用。2、（本題5分）在量子力學的散射問題中，論述散射截面的定義、計算方法和物理意義，推導玻恩近似下的散射截面表達式，并舉例說明其在粒子散射實驗中的應用。3、（本題5分）在電磁學中，安培力和洛倫茲力分別描述了電流元和運動電荷在磁場中的受力情況。請解釋安培力和洛倫茲力的關系，說明它們的計算公式和方向判斷方法，并舉例說明其在實際中的應用。4、（本題5分）在波動學中，解釋波動的色散關系及其物理意義？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）全面論述電磁學中的電磁感應定律在自感和互感現象中的應用，分析自感系數和互感系數的計算方法和物理意義。2、（本題5分）詳細論述熱力學系統中的自由能和吉布斯函數，解釋其物理意義、計算方法以及在判斷熱力學過程自發性和平衡條件中的作用。3、（本題5分）詳細論述熱力學第三定律，解釋其絕對零度不可達到的內涵，分析其在低溫物理研究和熱力學理論完善中的作用和意義。4、（本題5分）詳細探討光的表面等離子體共振現象和在生物傳感、光學檢測中的應用，解釋其物理機制、實驗實現和相關技術發展。5、（本題5分）量子場論是現代物理學的重要理論之一，闡述其基本概念、發展歷程以及在解釋高能物理現象和統一基本相互作用方面的成就。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一無限長直導線通有電流I，在其附近有一矩形回路，回路的一邊與導線平行，邊長分別為L1和L2，距離導線為d。當導線中的電流以恒定的速率增加時，求回路中的感應電動勢和感應電流的方向。2、（本題10分）有一個邊長為L的正三角形均勻帶電薄板，電荷面密度為σ，求薄板中心處的電場強度大小和方向。3、（本題10分）一個質量為m的衛