北京理工大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、在靜電場中，電場強(qiáng)度的環(huán)流恒等于零，這反映了靜電場的什么性質(zhì)？（）A.有源無旋B.有旋無源C.有源有旋D.無源無旋2、在相對論力學(xué)中，關(guān)于質(zhì)點的動量和能量表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)的差異，以下哪種說法是準(zhǔn)確的？（）A.相對論力學(xué)中，質(zhì)點的動量和能量表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)完全相同，只是在高速情況下進(jìn)行了修正B.相對論力學(xué)中，質(zhì)點的動量和能量不再是簡單的線性關(guān)系，且能量與動量的平方成正比C.相對論力學(xué)中，質(zhì)點的動量和能量表達(dá)式與速度無關(guān)，只與質(zhì)量有關(guān)D.相對論力學(xué)中的動量和能量表達(dá)式在低速情況下與經(jīng)典力學(xué)近似相等，在高速情況下則有顯著差異3、對于電磁振蕩，在LC振蕩電路中，電容器放電完畢時，以下哪個物理量達(dá)到最大值？（）A.電容器的電荷量B.電路中的電流C.電感中的自感電動勢D.電容器兩極板間的電壓4、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動中，對于轉(zhuǎn)動慣量的概念和計算，以及角動量守恒定律的應(yīng)用條件和結(jié)果，以下說法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動慣量與剛體的質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)B.質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動慣量越大C.角動量守恒定律只適用于合外力矩為零的情況D.系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量改變時，角動量一定改變5、在量子場論的初步介紹中，關(guān)于場的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.量子場論認(rèn)為場是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場的量子化使得粒子可以在真空中自發(fā)地產(chǎn)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(jìn)行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實驗結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響6、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數(shù)）。以下關(guān)于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關(guān)B.可以通過庫侖定律和圓周運動的規(guī)律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質(zhì)量無關(guān)7、在電磁感應(yīng)中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與以下哪個因素?zé)o關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.線圈轉(zhuǎn)動的角速度D.線圈的電阻8、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(guān)于系統(tǒng)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(tǒng)誤差具有確定性和重復(fù)性B.偶然誤差服從正態(tài)分布C.多次測量取平均值可以消除系統(tǒng)誤差D.選擇更精密的儀器可以減小系統(tǒng)誤差9、在相對論中，當(dāng)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(zhì)量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能10、對于電場中的電勢能和電勢差，以下關(guān)于電荷在電場中電勢能的變化、電勢差的定義和計算，以及它們與電場強(qiáng)度的關(guān)系的表述，不準(zhǔn)確的是（）A.正電荷在電勢高處電勢能大，負(fù)電荷在電勢低處電勢能大B.電勢差等于電場中兩點電勢之差C.電場強(qiáng)度越大，電勢差越大D.電荷在電場中移動時，電勢能的變化等于電場力做的功11、對于光學(xué)儀器的分辨率，以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長和孔徑的關(guān)系的解釋，不準(zhǔn)確的是（）A.顯微鏡的分辨率受衍射現(xiàn)象限制B.增大孔徑可以提高望遠(yuǎn)鏡的分辨率C.波長越短，光學(xué)儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關(guān)，與觀測環(huán)境無關(guān)12、在電磁學(xué)的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對于一個頻率為f的電磁波，其波長λ與頻率f的關(guān)系是怎樣的？（）A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c2/f13、在靜電場中，高斯定理可以用來計算電場強(qiáng)度。對于一個帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強(qiáng)度大小與距離r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比14、在相對論的理論框架下，關(guān)于時間膨脹和長度收縮效應(yīng)，以下哪種說法是正確的？（）A.時間膨脹和長度收縮效應(yīng)只存在于理論中，在實際生活中無法觀測到B.當(dāng)物體運動速度接近光速時，會出現(xiàn)時間膨脹和長度收縮現(xiàn)象，且這種效應(yīng)是相對的，取決于觀察者的參考系C.時間膨脹和長度收縮效應(yīng)與物體的運動速度無關(guān)，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對論中的時間膨脹和長度收縮效應(yīng)違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的15、在牛頓運動定律的應(yīng)用中，連接體問題是常見的類型。兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物體，通過輕繩連接在光滑水平面上運動，拉力F作用在m1上。若繩子突然斷裂，m2的加速度會如何變化？（）A.加速度變?yōu)?B.加速度不變C.加速度增大D.加速度減小16、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關(guān)于泡利不相容原理的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.解釋了原子的殼層結(jié)構(gòu)B.確定了每個原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預(yù)測元素的化學(xué)性質(zhì)D.對原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響17、對于簡諧振動，一個做簡諧振動的物體，其位移隨時間的變化規(guī)律為x=Asin(ωt+φ)，以下哪個物理量決定了振動的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t18、對于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？（）A.元素的化學(xué)狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)D.以上因素均不影響19、在相對論力學(xué)中，考慮一個物體的動能。當(dāng)物體的速度接近光速時，以下關(guān)于動能的表達(dá)式和變化趨勢，哪一項分析是不準(zhǔn)確的？（）A.動能的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)中的不同B.動能隨著速度的增加而急劇增大C.可以通過相對論的能量方程推導(dǎo)動能的表達(dá)式D.當(dāng)速度較小時，相對論動能與經(jīng)典動能近似相等20、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項描述是不準(zhǔn)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(shù)與光的波長無關(guān)21、在靜電場中，對于電場強(qiáng)度和電勢的關(guān)系，以下關(guān)于電場線和等勢面的性質(zhì)以及它們之間的相互聯(lián)系，說法不正確的是（）A.電場線總是垂直于等勢面B.電場強(qiáng)度的方向總是指向電勢降低的方向C.等勢面上各點的電場強(qiáng)度大小相等D.沿著電場線方向，電勢逐漸降低22、在磁場中，安培環(huán)路定理可以用來計算磁感應(yīng)強(qiáng)度。以下關(guān)于安培環(huán)路定理的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.要求磁場具有高度的對稱性B.閉合回路必須選取在磁場為零的區(qū)域C.可以用于計算無限長直導(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.對于非對稱的磁場分布，不能直接應(yīng)用安培環(huán)路定理23、在光學(xué)的研究范疇，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。當(dāng)一束光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)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(guān)系？（）A.n1sini=n2sinrB.n1cosi=n2cosrC.n1/sini=n2/sinrD.n1/cosi=n2/cosr24、在牛頓力學(xué)的研究中，對于一個物體在光滑水平面上受到水平力作用時的運動情況，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.物體的加速度與所受的力成正比B.力消失后，物體將保持勻速直線運動C.物體的速度會一直線性增加D.物體的質(zhì)量越大，加速度越小25、在靜電場中，電場線可以形象地描述電場的分布。關(guān)于電場線的性質(zhì)，以下說法正確的是：（）A.電場線是閉合曲線B.電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小C.電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷D.以上說法都不正確二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在相對論中，討論相對論動力學(xué)方程與經(jīng)典動力學(xué)方程的區(qū)別？2、（本題5分）分析惠更斯原理的內(nèi)容及在波動光學(xué)中的應(yīng)用，探討其重要意義。3、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋熱力學(xué)能的概念和特點？4、（本題5分）簡述固體的熱膨脹現(xiàn)象及原因，分析熱膨脹在工程中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個折射率漸變的介質(zhì)中，光線沿曲線傳播。已知折射率的變化規(guī)律和初始條件，通過數(shù)值計算方法求出光線的軌跡，并分析光線的傳播特性。2、（本題5分）一長直導(dǎo)線通有電流I1，在其附近有一矩形回路，邊長分別為L1和L2，矩形回路與長直導(dǎo)線共面，且矩形的一條邊與導(dǎo)線平行，距離為d。計算通過矩形回路的磁通量，并討論當(dāng)回路移動時磁通量的變化。3、（本題5分）一個折射率為n的三棱鏡，頂角為α，一束光從一個側(cè)面入射，入射角為i。計算光線在三棱鏡內(nèi)的折射角和出射角。4、（本題5分）一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上，受到一個水平方向的變力F=kt（其中k為常數(shù)，t為時間）的作用。從t=0時刻開始運動，求t時刻物體的速度和位移。5、（本題5分）一長為L、質(zhì)量為M的均勻細(xì)桿，可繞距一端為c的水平軸轉(zhuǎn)動，求細(xì)桿從水平位置下擺至與豎直方向成θ角