華東理工大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)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20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在量子力學(xué)中，不確定關(guān)系限制了我們同時(shí)精確測量粒子的位置和動(dòng)量。對于一個(gè)微觀粒子，如果其位置的不確定量為Δx，那么其動(dòng)量的不確定量Δp至少為多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)2、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對外做功C.等壓過程中內(nèi)能的變化與等容過程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同3、在研究磁場對電流的作用時(shí)，安培力的大小可以用公式F=BIL計(jì)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(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F4、在剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，力矩的作用會(huì)改變剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體，受到多個(gè)力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度會(huì)怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小5、在熱力學(xué)第三定律中，絕對零度不能達(dá)到。如果一個(gè)系統(tǒng)的溫度接近絕對零度，那么其熵會(huì)趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負(fù)值D.無窮大6、在靜電場中，一個(gè)帶電量為Q的點(diǎn)電荷周圍存在電場。若在距離點(diǎn)電荷r處放置一個(gè)試探電荷q，以下關(guān)于試探電荷所受電場力的大小和方向，哪一項(xiàng)說法是不正確的？（）A.電場力的大小與r的平方成反比B.電場力的方向沿兩點(diǎn)電荷連線且背離點(diǎn)電荷C.可以根據(jù)庫侖定律計(jì)算電場力的大小D.電場力的大小與試探電荷的電量成正比7、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對于一個(gè)變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生的電場，以下關(guān)于該感應(yīng)電場的性質(zhì)和特點(diǎn)的說法，錯(cuò)誤的是（）A.感應(yīng)電場的電場線是閉合曲線B.感應(yīng)電場的方向與磁場變化率的方向有關(guān)C.感應(yīng)電場的強(qiáng)度與磁場變化的快慢成正比D.感應(yīng)電場對處于其中的電荷不做功8、對于固體物理的知識，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和晶格振動(dòng)的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，晶格振動(dòng)對晶體的熱學(xué)性質(zhì)沒有影響B(tài).晶體中的原子或分子在空間呈無序排列，晶格振動(dòng)的頻率與晶體的彈性常數(shù)無關(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)的類型眾多，晶格振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象D.晶格振動(dòng)只在高溫下對晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時(shí)可以忽略不計(jì)9、在研究帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力起著決定性作用。一個(gè)帶電量為q、質(zhì)量為m的粒子，以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若粒子的速度增大到2v，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑會(huì)如何變化？（）A.半徑不變B.半徑增大到原來的2倍C.半徑增大到原來的4倍D.半徑減小到原來的一半10、在熱力學(xué)第二定律的探討中，熱機(jī)的效率存在一定的限制。對于一個(gè)在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g工作的卡諾熱機(jī)，高溫?zé)嵩礈囟葹門1，低溫?zé)嵩礈囟葹門2，以下關(guān)于其效率η的表達(dá)式，哪個(gè)是正確的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T111、在熱力學(xué)第二定律的學(xué)習(xí)中，對于一個(gè)熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次諢崃縌1，向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2，對外做功W。以下關(guān)于熱機(jī)效率的表達(dá)式，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%D.熱機(jī)效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)12、在經(jīng)典力學(xué)的范疇中，關(guān)于牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍和局限性，以下哪種說法是較為準(zhǔn)確的？（）A.牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于所有宏觀和微觀物體的運(yùn)動(dòng)，沒有任何局限性B.牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適用于宏觀低速物體的運(yùn)動(dòng)，在高速和微觀領(lǐng)域需要相對論和量子力學(xué)來修正C.牛頓運(yùn)動(dòng)定律對于高速運(yùn)動(dòng)的物體仍然適用，但對于微觀粒子則完全不適用D.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍和局限性難以確定，取決于具體的研究對象和問題13、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容變化過程。若氣體吸收的熱量為Q，壓強(qiáng)的變化量為Δp，以下關(guān)于氣體內(nèi)能的變化量，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.內(nèi)能的變化量等于QB.內(nèi)能的變化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m為氣體質(zhì)量，M為氣體摩爾質(zhì)量，R為普適氣體常量，T為溫度C.內(nèi)能的變化量與氣體的體積無關(guān)D.內(nèi)能的變化量與氣體的壓強(qiáng)成正比14、在相對論中，同時(shí)的相對性是一個(gè)重要的概念。在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)相對該慣性系運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀察，這兩個(gè)事件是否一定同時(shí)發(fā)生？（）A.一定同時(shí)發(fā)生B.一定不同時(shí)發(fā)生C.可能同時(shí)發(fā)生，也可能不同時(shí)發(fā)生D.條件不足，無法判斷15、對于自感現(xiàn)象，一個(gè)閉合回路中的電流發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，以下哪種情況會(huì)使自感電動(dòng)勢增大？（）A.電流變化率增大B.線圈匝數(shù)減少C.線圈中的磁通量增大D.線圈的電阻增大16、在光學(xué)的折射現(xiàn)象中，斯涅爾定律描述了入射角和折射角與兩種介質(zhì)折射率的關(guān)系。以下關(guān)于斯涅爾定律的應(yīng)用，不正確的是？（）A.可以用于計(jì)算光線在不同介質(zhì)界面的折射角B.當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角C.光在同種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，斯涅爾定律不適用D.斯涅爾定律只適用于可見光，對其他電磁波不適用17、在熱力學(xué)中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會(huì)：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定18、對于波動(dòng)光學(xué)，兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定的光波在空間相遇會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，若兩束光的光程差為半波長的奇數(shù)倍，那么相遇處的光強(qiáng)會(huì)怎樣？（）A.最強(qiáng)B.最弱C.介于最強(qiáng)和最弱之間D.無法確定19、在量子物理的原子結(jié)構(gòu)模型中，對于玻爾模型和量子力學(xué)模型的區(qū)別與聯(lián)系，以下關(guān)于電子軌道、能量量子化和電子躍遷的解釋，不準(zhǔn)確的是（）A.玻爾模型中電子軌道是固定的B.量子力學(xué)模型中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用波函數(shù)描述C.兩種模型都能很好地解釋所有原子的光譜現(xiàn)象D.電子躍遷會(huì)吸收或放出特定頻率的光子20、在電磁學(xué)中，對于一個(gè)平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時(shí)保持極板上的電荷量不變。以下關(guān)于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項(xiàng)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(shí)，電容減小會(huì)導(dǎo)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二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）請全面論述光的反射現(xiàn)象，包括反射定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式、反射率的物理意義，以及反射在光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)薄膜中的應(yīng)用。2、（本題5分）在量子力學(xué)的態(tài)疊加原理中，論述其物理意義和數(shù)學(xué)表達(dá)式，推導(dǎo)疊加態(tài)的概率分布和測量結(jié)果，以及在量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。3、（本題5分）在電磁學(xué)中，討論磁偶極子的概念和磁場分布？4、（本題5分）在光學(xué)中，解釋光的相干條件，并討論如何獲得相干光？5、（本題5分）隨著光學(xué)纖維通信技術(shù)的進(jìn)步，探討光纖的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)光原理和通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)（如光源、調(diào)制解調(diào)），以及光纖通信的發(fā)展趨勢。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一絕熱容器內(nèi)有兩種理想氣體，初始溫度分別為T1和T2，質(zhì)量分別為m1和m2，比熱容分別為c1和c2。兩種氣體混合后達(dá)到熱平衡，求平衡后的溫度。2、（本題5分）一束頻率為f的光照射在某種金屬上，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為Ek。已知普朗克常量為h，逸出功為W。計(jì)算該金屬的極限頻率。3、（本題5分）一束平行光垂直入射到一個(gè)光柵上，光柵常數(shù)為d，縫寬為a，波長為λ的光在光柵衍射中恰好出現(xiàn)第k級主極大，求光柵的狹縫總數(shù)N。4、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為m的小球，用一根長度為L的輕彈簧懸掛在天花板上，小球在豎直平面內(nèi)做簡諧運(yùn)動(dòng)。已知小球質(zhì)量m、彈簧長度L和勁度系數(shù)k，求小球的振動(dòng)周期和振幅。5、（本題5分）在一個(gè)LC振蕩電路中，電感L=10mH，電容C=1μF，初始時(shí)電容器充電至電壓U0=100V。計(jì)算電路的振蕩頻率、電流的最大值以及能量在電感和電容之間的