華南理工大學(xué)《統(tǒng)計熱力學(xué)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁華南理工大學(xué)《統(tǒng)計熱力學(xué)》

2022-2023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個小題，每小題2分，共40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、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對流和輻射。一個高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導(dǎo)進行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導(dǎo)的速率會如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍2、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3、對于固體物理的知識，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和晶格振動的特點，哪一項是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，晶格振動對晶體的熱學(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，晶格振動會導(dǎo)致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象D.晶格振動只在高溫下對晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時可以忽略不計4、在熱力學(xué)第三定律的探討中，關(guān)于絕對零度不可達(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)還無法實現(xiàn)B.絕對零度不可達(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)第三定律對實際的熱學(xué)過程沒有任何指導(dǎo)意義，只是一種理論上的假設(shè)D.絕對零度不可達(dá)到是因為在接近絕對零度時，物質(zhì)的性質(zhì)會發(fā)生奇異的變化，使得進一步降溫變得不可能5、在物理光學(xué)中，對于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關(guān)于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應(yīng)用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當(dāng)或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性D.衍射現(xiàn)象在光學(xué)儀器的分辨率提高方面沒有作用6、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動周期的變化，哪一項判斷是不準(zhǔn)確的？（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關(guān)7、在電磁學(xué)的電容部分，平行板電容器的電容與極板面積、極板間距和電介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。如果在一個平行板電容器中插入一塊電介質(zhì)，其電容會如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小8、在研究簡諧運動的圖像時，圖像可以反映出振動的特征。一個簡諧運動的位移-時間圖像是正弦曲線，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9、在波動光學(xué)的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點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，主極大的寬度會如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬10、在光學(xué)領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動性的重要表現(xiàn)。對于楊氏雙縫干涉實驗，以下關(guān)于干涉條紋特點的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時，條紋間距增大11、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，與等容升溫過程相比，哪個過程吸收的熱量更多？（）A.等壓過程B.等容過程C.吸收的熱量一樣多D.取決于氣體的種類12、在熱學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。以下關(guān)于理想氣體內(nèi)能的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，內(nèi)能一定增加B.理想氣體絕熱膨脹，內(nèi)能一定減小C.理想氣體等壓壓縮，內(nèi)能一定減小D.理想氣體等溫變化，內(nèi)能一定不變，但對外做功13、在波動光學(xué)中，薄膜干涉是一種常見的現(xiàn)象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定14、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(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.波動方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程15、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，以下哪種情況會導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場強度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場強度改變C.磁場強度和回路面積同時改變D.以上情況均可16、關(guān)于萬有引力定律，兩個質(zhì)量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與m1和m2有關(guān)B.只與r有關(guān)C.與m1、m2和r都有關(guān)D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關(guān)17、在電場的學(xué)習(xí)中，電場強度的概念至關(guān)重要。一個均勻帶電的圓環(huán)，圓心處的電場強度為E。若將圓環(huán)的半徑增大一倍，電荷分布不變，圓心處的電場強度會如何變化？（）A.電場強度不變B.電場強度增大一倍C.電場強度減小為原來的一半D.電場強度減小為原來的四分之一18、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當(dāng)氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發(fā)射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm19、在波動光學(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，哪一項分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會變小，因為雙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算條紋間距的變化C.光的波長不變的情況下，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度無關(guān)20、在剛體定軸轉(zhuǎn)動中，力矩的作用會改變剛體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。一個繞固定軸轉(zhuǎn)動的剛體，受到多個力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動角速度會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在波動光學(xué)中，劈尖干涉是一種常見的干涉現(xiàn)象。請解釋劈尖干涉的原理和產(chǎn)生條件，推導(dǎo)劈尖干涉條紋間距的計算公式，并舉例說明其在測量微小厚度和表面平整度方面的應(yīng)用。2、（本題5分）相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。請解釋質(zhì)能方程的含義，并討論其在現(xiàn)代物理學(xué)和實際應(yīng)用中的重要性？3、（本題5分）在研究光的散射現(xiàn)象時，說明天空呈現(xiàn)藍(lán)色、日出日落時太陽呈現(xiàn)紅色的原因，并探討光的散射在大氣科學(xué)和遙感技術(shù)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）一個質(zhì)量為m的質(zhì)點在平面內(nèi)做勻速圓周運動，半徑為r，角速度為ω。求質(zhì)點的線速度、向心加速度以及向心力的大小。2、（本題5分）一個半徑為R的半圓形金屬導(dǎo)線框，處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)線框平面。導(dǎo)線框以角速度ω繞圓心在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動。計算導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的有效值。3、（本題5分）在夫瑯禾費衍射實驗中，用波長為λ的平行光照射寬度為a的單縫，在透鏡后焦面上觀察到中央亮紋的半角寬度為θ。計算單縫的寬度，并分析當(dāng)波長和半角寬度變化時寬度的變化規(guī)律。4、（本題5分）一個質(zhì)量為M的光滑斜面體放在水平地面上，斜面上有一個質(zhì)量為m的物塊，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ。給物塊一個沿斜面向上的初速度v0，已知斜面傾角為θ，求物塊沿斜面上升的最大距離。5、（本題5分）一長直螺線管，單位長度上的匝數(shù)為n