太原理工大学《原子物理学》2023-2024学年第二学期期末试卷VIP

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《原子物理学》2023-2024学年第二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30个小题，每小题1分，共30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、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于给定的两种介质，临界角的大小与哪些因素有关？（）A.只与光密介质的折射率有关B.只与光疏介质的折射率有关C.与两种介质的折射率都有关D.与光的频率有关2、对于流体力学的知识，以下关于伯努利方程及其在实际流体中的应用限制，哪一个是正确的？（）A.伯努利方程表明，在理想流体中，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大，但该方程在粘性流体中完全不适用B.伯努利方程适用于任何流体的稳定流动，不受流体性质和流动条件的限制C.伯努利方程在实际流体中应用时，需要考虑流体的粘性、可压缩性和能量损失等因素，其结果往往是近似的D.伯努利方程只适用于水平管道中的流体流动，对于垂直或倾斜管道则无法应用3、在热力学第二定律的探讨中，关于熵增加原理及其在热现象中的体现，以下哪种表述是正确的？（）A.熵增加原理指出，在任何自发的热力学过程中，系统的熵总是增加的，这意味着热量总是从高温物体自发地流向低温物体B.熵增加原理表明，封闭系统的熵不可能减少，熵的变化只与系统的初末状态有关，与过程无关C.虽然熵增加原理适用于大多数热力学过程，但在某些特殊情况下，系统的熵可能会减少D.熵增加原理只是一种理论假设，在实际的热现象中无法得到验证4、在量子物理中，不确定性原理限制了我们同时精确测量粒子的某些物理量。以下关于不确定性原理的表述，不正确的是？（）A.不能同时精确测量粒子的位置和动量B.不能同时精确测量粒子的能量和时间C.不确定性原理是由于测量技术的限制导致的D.不确定性原理反映了微观粒子的波动性5、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6、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1/2C.线速度减小到原来的1/√2D.线速度减小到原来的1/47、对于光学中的光的散射现象，以下关于瑞利散射和米氏散射的特点、产生条件以及在大气光学中的应用，表述错误的是（）A.瑞利散射强度与波长的四次方成反比B.米氏散射的强度与波长关系不大C.天空呈现蓝色是瑞利散射的结果D.光的散射现象对光通信没有影响8、在热学中，热传递的方式包括传导、对流和辐射。一个高温物体与低温物体接触，通过热传导进行热量传递。若高温物体与低温物体的接触面积增大一倍，热传导的速率会如何变化？（）A.速率不变B.速率增大一倍C.速率增大两倍D.速率增大四倍9、在光学的干涉实验中，劈尖干涉可以用来测量微小的厚度变化。如果劈尖的折射率为n，夹角为θ，用波长为λ的单色光垂直照射，相邻两条明纹对应的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ10、在光学的光的偏振现象中，自然光通过偏振片后会变成偏振光。如果一束自然光以60度的入射角入射到一块偏振片上，已知自然光的光强为I0，那么通过偏振片后的光强是多少？（）A.I0/2B.I0/4C.3I0/8D.I0/811、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于某种介质，临界角为45度，当入射角为60度时，反射光和折射光的强度比是多少？（）A.无穷大B.2:1C.1:1D.1:012、关于光的偏振现象，自然光通过偏振片后变成偏振光，以下哪种说法能正确描述偏振光的特点？（）A.光的振动方向在一个平面内B.光的强度不变C.光的频率发生变化D.光的波长发生变化13、在电磁学领域，对于一个变化的磁场在其周围空间产生的电场，以下关于该感应电场的性质和特点的说法，错误的是（）A.感应电场的电场线是闭合曲线B.感应电场的方向与磁场变化率的方向有关C.感应电场的强度与磁场变化的快慢成正比D.感应电场对处于其中的电荷不做功14、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（）（）A.电容减小，电压增大B.电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小C.电荷量不变时，电容减小会导致电压降低D.可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化15、在刚体定轴转动的研究中，一个质量分布不均匀的圆盘绕固定轴转动。若已知圆盘的转动惯量和角速度，以下关于圆盘的角动量和动能，哪一项计算是不准确的？（）A.角动量等于转动惯量与角速度的乘积B.动能可以通过转动惯量和角速度的平方计算C.改变转动轴的位置，转动惯量会发生变化，但角动量不变D.圆盘的动能与质量分布的均匀程度无关16、在刚体的定轴转动中，角动量守恒定律在很多情况下都适用。以下关于角动量守恒的条件，不准确的是？（）A.系统所受合外力矩为零B.系统所受合外力为零C.内力对转轴的力矩之和为零D.角动量守恒定律在微观和宏观领域都适用17、在波动光学中，光栅衍射是一种重要的衍射现象。以下关于光栅衍射条纹的特点，不准确的是？（）A.光栅衍射条纹是等间距的B.光栅常数越小，衍射条纹越宽C.光栅衍射条纹的亮度分布不均匀D.增加光栅的缝数，条纹会变得更加尖锐明亮18、在热学中，一定质量的理想气体经历等容变化过程。若气体吸收的热量为Q，压强的变化量为Δp，以下关于气体内能的变化量，哪一项计算是不正确的？（）A.内能的变化量等于QB.内能的变化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m为气体质量，M为气体摩尔质量，R为普适气体常量，T为温度C.内能的变化量与气体的体积无关D.内能的变化量与气体的压强成正比19、在相对论的理论框架下，时间和空间的概念发生了深刻的变化。一个高速运动的物体，其长度会在运动方向上发生收缩。如果一个静止时长为L0的物体，以速度v运动时，其长度L会如何变化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v²/c²)C.L=L0√(1+v²/c²)D.L=L0/√(1-v²/c²)20、在量子力学的概念中，对于微观粒子的波粒二象性，以下关于粒子的波动性和粒子性表现及相互关系的解释，不正确的是（）A.电子在双缝干涉实验中表现出波动性B.微观粒子的位置和动量可以同时精确测定C.粒子的波动性在某些条件下明显，粒子性在另一些条件下明显D.波粒二象性是微观粒子的基本属性21、在波动光学的干涉和衍射实验中，对于杨氏双缝干涉实验和夫琅禾费单缝衍射实验的装置、条纹特点和物理意义，以下描述错误的是（）A.杨氏双缝干涉实验中条纹等间距B.夫琅禾费单缝衍射实验中中央亮纹最宽C.两个实验都证明了光的波动性D.干涉和衍射现象不能同时发生22、在狭义相对论中，对于同时的相对性概念，以下关于在不同惯性参考系中观察两个事件是否同时发生的判断，描述不准确的是（）A.在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系中一定不同时发生B.同时的相对性是由于光速不变原理导致的C.当两个参考系的相对速度较小时，同时的相对性不明显D.同时的相对性与观察者的运动状态有关23、在光学仪器中，显微镜和望远镜的原理和性能是重要的知识点。以下关于显微镜和望远镜的分辨本领，不正确的是？（）A.显微镜的分辨本领取决于物镜的数值孔径B.望远镜的分辨本领取决于物镜的口径C.增大显微镜的放大倍数可以提高分辨本领D.望远镜的分辨本领与目镜无关24、在量子物理的原子结构模型中，对于玻尔模型和量子力学模型的区别与联系，以下关于电子轨道、能量量子化和电子跃迁的解释，不准确的是（）A.玻尔模型中电子轨道是固定的B.量子力学模型中电子运动状态用波函数描述C.两种模型都能很好地解释所有原子的光谱现象D.电子跃迁会吸收或放出特定频率的光子25、在研究物体的振动时，阻尼振动是一种常见的情况。一个做阻尼振动的物体，其振幅逐渐减小。在阻尼振动过程中，物体的周期和频率会如何变化？（）A.周期不变，频率不变B.周期不变，频率减小C.周期增大，频率减小D.周期减小，频率增大26、对于静电场中的高斯定理，以下对于通过闭合曲面的电通量与曲面内电荷代数和之间关系的理解，不正确的是（）A.高斯定理反映了静电场是有源场B.电通量只与曲面内的电荷有关，与曲面外的电荷无关C.无论曲面形状如何，只要闭合曲面内电荷代数和不变，电通量就不变D.高斯定理只适用于对称性电场27、在量子力学的发展中，薛定谔方程是描述微观粒子状态随时间变化的基本方程。以下关于薛定谔方程的性质，不准确的是？（）A.薛定谔方程是线性方程B.薛定谔方程的解是波函数C.薛定谔方程适用于所有微观粒子D.薛定谔方程不包含相对论效应28、在近代物理学的发展中，黑体辐射现象引发了重要的理论突破。对于一个黑体，其单位面积在单位时间内辐射出的能量与波长和温度有关。在一定温度下，随着波长的增加，辐射能量会如何变化？（）A.一直增加B.先增加后减小C.一直减小D.先减小后增加29、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30、在研究光的折射时，一束光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到一定程度时会发生全反射现象，以下哪种条件能使全反射更容易发生？（）A.增大光密介质的折射率B.减小光密介质的折射率C.增大光疏介质的折射率D.减小光的频率二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5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5分）热力学系统的绝热过程具有特殊的性质，分析绝热过程的定义、方程和特点，论述绝热过程在工程热物理和内燃机等中的应用。3、（本题5分）深入分析热力学中的理想气体绝热自由膨胀过程，阐述其物理特点、热力学性质和对热力学概念的理解。4、（本题5分）几何光学中的光学系统的像差校正通常需要多个透镜组合，分析不同像差校正的透镜组合设计原则、方法和实际案例，论述在复杂光学系统设计中的应用。5、（本题5分）论述相对论性量子力学中的狄拉克方程，解释其物理意义、数学形式和与薛定谔方程的区别，以及狄拉克方程在描述电子等自旋为1/2粒子中的应用。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）请全面论述波动光学中的多光束干涉现象，包括其原理、干涉条纹的特点和计算方法，以及在法布里-珀罗干涉仪中的应用。2、（本题5分）在静电场中，高斯定理是一个非常重要的定理。请说明高斯定理的内容和物理意义，并举例说明如何运用高斯定理来求解具有对称性的电场分布。3、（本题5分）在热力学中，焦耳-汤姆逊效应是一种与气体绝热节流过程相关的现象。请解释焦耳-汤姆逊效应的概念和原理，说明其在制冷技术和气体液化中的应用。4、（本题5分）对于一个在非惯性参考系中运动的