西北大學(xué)《地球物理學(xué)導(dǎo)論含實(shí)驗(yàn)》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2頁(yè)，共2頁(yè)西北大學(xué)

《地球物理學(xué)導(dǎo)論含實(shí)驗(yàn)》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20個(gè)小題，每小題2分，共40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、在電磁學(xué)中，一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線框轉(zhuǎn)動(dòng)平面與磁場(chǎng)方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω2、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3、對(duì)于電容和電容器，以下關(guān)于平行板電容器的電容大小與極板面積、極板間距和介質(zhì)的關(guān)系，以及電容器的充電和放電過(guò)程的理解，不準(zhǔn)確的是（）A.電容與極板面積成正比，與極板間距成反比B.介質(zhì)的介電常數(shù)越大，電容越大C.電容器充電時(shí)電流逐漸減小，放電時(shí)電流逐漸增大D.電容器的電容大小與所加電壓無(wú)關(guān)4、在近代物理中，關(guān)于原子核的放射性衰變，一個(gè)放射性原子核經(jīng)過(guò)一定時(shí)間發(fā)生衰變。以下關(guān)于衰變規(guī)律和半衰期的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.衰變的概率與時(shí)間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時(shí)間C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期與外界條件無(wú)關(guān)5、關(guān)于光學(xué)的知識(shí)，一束單色光從空氣斜射入某種介質(zhì)中，入射角為i，折射角為r，該介質(zhì)的折射率n應(yīng)該如何計(jì)算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi6、在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度會(huì)收縮B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，即時(shí)間膨脹C.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)只在接近光速時(shí)才明顯D.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹是相對(duì)的，取決于觀察者的參考系7、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(wú)法確定8、在波動(dòng)光學(xué)中，兩束相干光疊加產(chǎn)生干涉條紋，條紋間距與以下哪個(gè)因素有關(guān)？（）A.光的波長(zhǎng)B.兩束光的強(qiáng)度差C.觀察屏到光源的距離D.以上因素均有關(guān)9、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(shuō)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10、在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=Q+W中，W表示外界對(duì)系統(tǒng)做功。以下哪種情況中，系統(tǒng)對(duì)外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能11、在波動(dòng)方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動(dòng)方程的解只取決于波源的振動(dòng)情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無(wú)關(guān)C.一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機(jī)械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動(dòng)方程的推導(dǎo)基于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，只適用于機(jī)械波，對(duì)電磁波不適用12、關(guān)于熱力學(xué)第一定律，對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過(guò)程時(shí)，以下關(guān)于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換B.外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)13、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(lái)的2倍B.增大到原來(lái)的4倍C.不變D.減小到原來(lái)的一半14、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，而其他條件不變，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小15、在電磁學(xué)中，位移電流的概念是麥克斯韋方程組的重要組成部分。以下關(guān)于位移電流的產(chǎn)生和特點(diǎn)，不正確的是？（）A.位移電流是由變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的B.位移電流與傳導(dǎo)電流一樣會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)C.位移電流在真空中也能存在D.位移電流的大小與電容器極板間的電壓成正比16、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17、在靜電場(chǎng)的研究中，電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)是兩個(gè)重要的物理量。對(duì)于一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)一定為零嗎？（）A.一定為零B.一定不為零C.可能為零，也可能不為零D.取決于點(diǎn)電荷的電荷量18、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。一個(gè)高溫物體與低溫物體接觸，通過(guò)熱傳導(dǎo)進(jìn)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(huì)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19、在相對(duì)論的框架下，一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的粒子的質(zhì)量會(huì)隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢(shì)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.質(zhì)量增加的幅度越來(lái)越大，趨向于無(wú)窮大B.可以通過(guò)相對(duì)論質(zhì)量公式來(lái)定量計(jì)算質(zhì)量的變化C.速度越接近光速，質(zhì)量增加越緩慢D.質(zhì)量的變化與粒子的靜止質(zhì)量和速度有關(guān)20、在量子物理中，對(duì)于微觀粒子的波粒二象性，以下關(guān)于粒子的波動(dòng)性和粒子性的關(guān)系，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.在某些情況下表現(xiàn)出波動(dòng)性，在某些情況下表現(xiàn)出粒子性B.波動(dòng)性和粒子性不能同時(shí)表現(xiàn)出來(lái)C.波動(dòng)性和粒子性是微觀粒子的固有屬性D.對(duì)微觀粒子的描述需要同時(shí)考慮波動(dòng)性和粒子性二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在量子力學(xué)中，波函數(shù)的歸一化是一個(gè)重要的概念。請(qǐng)解釋波函數(shù)歸一化的意義和方法，說(shuō)明歸一化后的波函數(shù)所滿足的條件，并舉例說(shuō)明其在計(jì)算粒子概率分布中的應(yīng)用。2、（本題5分）結(jié)合熱力學(xué)循環(huán)（如卡諾循環(huán)），分析其效率的計(jì)算方法、影響因素，以及在熱機(jī)和制冷機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。3、（本題5分）在狹義相對(duì)論的速度變換公式中，論述其推導(dǎo)過(guò)程，分析其與經(jīng)典速度疊加原理的區(qū)別，并舉例說(shuō)明其應(yīng)用。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為1.0kg的物體，在粗糙水平面上受到一個(gè)水平拉力的作用。拉力的大小隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20，重力加速度g=10m/s^2。計(jì)算物體在前8s內(nèi)的位移。2、（本題5分）一個(gè)絕熱容器中，有兩種理想氣體A和B，初始溫度分別為T1和T2，初始體積分別為V1和V2，壓強(qiáng)均為p。現(xiàn)將兩種氣體混合，求混合后的溫度和壓強(qiáng)。3、（本題5分）一個(gè)絕熱氣缸，內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)體積為V?，壓強(qiáng)為P?，溫度為T?。經(jīng)過(guò)絕熱膨脹，體積變?yōu)閂?。已知?dú)怏w的絕熱指數(shù)為γ。計(jì)算氣體的終態(tài)溫度T?和壓強(qiáng)P?。4、（本題5分）有一均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里。一長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為W、質(zhì)量為m的矩形金屬框，有N匝，以速度v垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)，求金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和方向。5、（本題5分）一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的均勻細(xì)桿，可繞一端的水平軸O自由