華南理工大學(xué)《計(jì)算物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁華南理工大學(xué)《計(jì)算物理》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、在波動(dòng)光學(xué)的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點(diǎn)與單縫衍射和雙縫干涉都有關(guān)系。當(dāng)光柵的縫數(shù)增加時(shí)，主極大的寬度會(huì)如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬2、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程。以下關(guān)于氣體的壓強(qiáng)、體積和內(nèi)能的變化，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）A.壓強(qiáng)增大B.體積減小C.內(nèi)能不變D.內(nèi)能的變化與壓強(qiáng)的變化成正比3、在熱學(xué)中，理想氣體的絕熱過程是一種特殊的熱力學(xué)過程。以下關(guān)于絕熱過程中氣體狀態(tài)參量的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.絕熱壓縮時(shí)，溫度升高，壓強(qiáng)增大B.絕熱膨脹時(shí)，溫度降低，壓強(qiáng)減小C.絕熱過程中，氣體的內(nèi)能保持不變D.絕熱過程中4、在波動(dòng)方程中，波速、波長(zhǎng)和頻率之間存在著一定的關(guān)系。以下關(guān)于波速的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定B.對(duì)于同一列波，在不同介質(zhì)中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長(zhǎng)和頻率無關(guān)5、在波動(dòng)光學(xué)的領(lǐng)域，考慮一束相干光通過雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于干涉條紋間距的變化，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會(huì)變小，因?yàn)殡p縫間距與條紋間距成反比B.可以通過雙縫干涉的公式來定量計(jì)算條紋間距的變化C.光的波長(zhǎng)不變的情況下，雙縫間距增大必然導(dǎo)致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強(qiáng)度無關(guān)6、在相對(duì)論中，同時(shí)的相對(duì)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(duì)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7、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的概念和計(jì)算，以及角動(dòng)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(dòng)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(dòng)慣量越大C.角動(dòng)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(dòng)慣量改變時(shí)，角動(dòng)量一定改變8、在波動(dòng)光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。對(duì)于垂直入射的光，要使某波長(zhǎng)的光在薄膜表面反射時(shí)產(chǎn)生相消干涉，薄膜的厚度應(yīng)該滿足什么條件？（）A.厚度為該波長(zhǎng)的四分之一B.厚度為該波長(zhǎng)的二分之一C.厚度為該波長(zhǎng)的整數(shù)倍D.厚度為該波長(zhǎng)的半整數(shù)倍9、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10、在電磁學(xué)領(lǐng)域，法拉第電磁感應(yīng)定律描述了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化之間的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)閉合線圈在均勻磁場(chǎng)中以恒定速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度突然增大一倍，而線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)速度不變，那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（）A.增大一倍B.增大兩倍C.增大四倍D.保持不變11、在相對(duì)論中，考慮兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性系S和S'，在S系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在S'系中觀測(cè)可能不同時(shí)發(fā)生。以下關(guān)于這種時(shí)間相對(duì)性的解釋，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.時(shí)間的相對(duì)性是由光速不變?cè)韺?dǎo)致的B.可以通過洛倫茲變換來計(jì)算時(shí)間的差異C.這種時(shí)間差異只在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)才明顯D.時(shí)間的相對(duì)性與觀察者的位置無關(guān)12、在熱力學(xué)第三定律的探討中，關(guān)于絕對(duì)零度不可達(dá)到的原理和其意義，以下哪種描述是正確的？（）A.熱力學(xué)第三定律指出，絕對(duì)零度可以通過有限的步驟達(dá)到，只是目前的技術(shù)還無法實(shí)現(xiàn)B.絕對(duì)零度不可達(dá)到意味著在任何過程中，系統(tǒng)的溫度都不可能降低到絕對(duì)零度，這反映了熱現(xiàn)象的方向性和有限性C.熱力學(xué)第三定律對(duì)實(shí)際的熱學(xué)過程沒有任何指導(dǎo)意義，只是一種理論上的假設(shè)D.絕對(duì)零度不可達(dá)到是因?yàn)樵诮咏^對(duì)零度時(shí)，物質(zhì)的性質(zhì)會(huì)發(fā)生奇異的變化，使得進(jìn)一步降溫變得不可能13、在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線可以形象地描述電場(chǎng)的分布。關(guān)于電場(chǎng)線的性質(zhì)，以下說法正確的是：（）A.電場(chǎng)線是閉合曲線B.電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小C.電場(chǎng)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14、在量子物理中，氫原子的能級(jí)是量子化的。當(dāng)氫原子從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)，會(huì)發(fā)射出一個(gè)光子，該光子的波長(zhǎng)大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm15、關(guān)于靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)，對(duì)于電介質(zhì)的極化現(xiàn)象、極化強(qiáng)度和電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響，以下說法不準(zhǔn)確的是（）A.電介質(zhì)在電場(chǎng)中會(huì)發(fā)生極化B.極化強(qiáng)度與外加電場(chǎng)強(qiáng)度成正比C.插入電介質(zhì)會(huì)使電場(chǎng)強(qiáng)度減小D.電介質(zhì)的極化是瞬間完成的16、關(guān)于相對(duì)論性質(zhì)量，當(dāng)一個(gè)物體的速度接近光速時(shí)，其質(zhì)量會(huì)怎樣變化？（）A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小17、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向可以用楞次定律來判斷。當(dāng)穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定18、在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。對(duì)于一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，其周圍的電場(chǎng)線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點(diǎn)電荷C.背離點(diǎn)電荷D.呈環(huán)形分布19、關(guān)于波動(dòng)的能量傳播，在一列機(jī)械波傳播的過程中，以下哪個(gè)物理量隨波的傳播而向前傳遞？（）A.波源的振動(dòng)能量B.波源的振動(dòng)頻率C.波源的振動(dòng)速度D.波源的振動(dòng)加速度20、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率有關(guān)。一個(gè)匝數(shù)為N的線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁通量的變化率為ΔΦ/Δt。若線圈的匝數(shù)增加到2N，其他條件不變，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)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21、在剛體力學(xué)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。以下關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)B.與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)C.質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一定越大D.對(duì)于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的剛體，可以通過公式計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量22、在研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像時(shí)，圖像可以反映出振動(dòng)的特征。一個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖像是正弦曲線，從圖像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、頻率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度23、對(duì)于熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會(huì)如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無法確定24、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程有著重要的應(yīng)用。假設(shè)一定量的理想氣體在初始狀態(tài)時(shí)，壓強(qiáng)為P1，體積為V1，溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程后，壓強(qiáng)變?yōu)镻2，體積變?yōu)閂2，溫度變?yōu)門2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2與T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.1625、在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，通過測(cè)量水平位移和豎直位移來計(jì)算初速度。如果實(shí)驗(yàn)中忽略了空氣阻力的影響，實(shí)際測(cè)量的初速度會(huì)比真實(shí)值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定26、在量子場(chǎng)論的初步介紹中，關(guān)于場(chǎng)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)模浚ǎ〢.量子場(chǎng)論認(rèn)為場(chǎng)是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場(chǎng)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(chǎng)論通過對(duì)場(chǎng)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(shí)驗(yàn)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(duì)宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響27、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足一定的方程。若已知粒子的勢(shì)能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內(nèi)U(x)=0，那么在此區(qū)域內(nèi)粒子的波函數(shù)滿足怎樣的方程？（）A.波動(dòng)方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程28、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時(shí)間改變，以下哪種說法能準(zhǔn)確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動(dòng)量能同時(shí)確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現(xiàn)的概率是恒定的D.粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不確定的29、在電磁學(xué)的安培環(huán)路定理中，對(duì)于一個(gè)載有恒定電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，若以導(dǎo)線為軸作一個(gè)半徑為r的圓形環(huán)路，當(dāng)r<導(dǎo)線半徑時(shí)，環(huán)路上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r成反比C.與r的平方成正比D.與r無關(guān)30、對(duì)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(shì)，以下哪種情況會(huì)使自感電動(dòng)勢(shì)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.線圈的電阻增大二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）論述熱力學(xué)中的焦耳-湯姆遜效應(yīng)，解釋其物理過程、熱力學(xué)分析以及在氣體液化和制冷技術(shù)中的應(yīng)用和原理。2、（本題5分）論述流體力學(xué)中雷諾數(shù)的意義及應(yīng)用，分析其在流體流動(dòng)狀態(tài)判斷中的作用。3、（本題5分）在電動(dòng)力學(xué)中，分析電磁波的衍射和散射，論述電磁波衍射和散射的區(qū)別、數(shù)學(xué)處理方法，以及在光學(xué)儀器分辨率和無線通信中的應(yīng)用。4、（本題5分）詳細(xì)分析靜磁場(chǎng)中的磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，闡述安培力的計(jì)算方法、物理意義和在電動(dòng)機(jī)、電磁起重機(jī)等設(shè)備中的應(yīng)用。5、（本題5分）論述相對(duì)論性量子力學(xué)中的狄拉克方程，解釋其物理意義、數(shù)學(xué)形式和與薛定諤方程的區(qū)別，以及狄拉克方程在描述電子等自旋為1/2粒子中的應(yīng)用。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）結(jié)合麥克斯韋方程組，分析電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互關(guān)系、電磁波的產(chǎn)生和傳播特性，以及在現(xiàn)代通信技術(shù)中的應(yīng)用。2、（本題5分）解釋在光學(xué)中光程的概念，說明其在干涉和衍射現(xiàn)象中的應(yīng)用。3、（本題5分）在量子力學(xué)的自旋概念中，論述電子自旋的特性、自旋算符和自旋波函數(shù)，推導(dǎo)自旋與磁場(chǎng)的相互作用能，并舉例說明其在原子光