西北大學(xué)《理論力學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《理論力學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)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、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮。以下關(guān)于氣體內(nèi)能、溫度和做功的關(guān)系，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）A.氣體內(nèi)能增加B.溫度升高C.外界對(duì)氣體做功D.氣體對(duì)外界做功2、在研究光的折射時(shí)，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，以下哪種條件能使全反射更容易發(fā)生？（）A.增大光密介質(zhì)的折射率B.減小光密介質(zhì)的折射率C.增大光疏介質(zhì)的折射率D.減小光的頻率3、在光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，光源的相干性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要影響。以下關(guān)于光源相干性的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.相干性好的光源可以產(chǎn)生清晰的干涉和衍射條紋B.普通光源的相干性較差，因?yàn)槠浒l(fā)光是隨機(jī)的C.激光具有很好的相干性，適用于高精度的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)D.光源的相干性只與光源的波長(zhǎng)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)4、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5、關(guān)于萬(wàn)有引力定律，兩個(gè)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)6、對(duì)于熱力學(xué)第二定律，以下關(guān)于熱機(jī)效率、熵的概念以及自發(fā)過(guò)程的方向性的闡述，不準(zhǔn)確的是（）A.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過(guò)程總是朝著熵減小的方向進(jìn)行D.熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的度量7、在電磁學(xué)的磁場(chǎng)中，畢奧-薩伐爾定律用于計(jì)算電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。對(duì)于一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)，通有電流I，距離導(dǎo)線(xiàn)為r處一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與I和r有關(guān)B.只與I、r和L有關(guān)C.與I、r、L以及導(dǎo)線(xiàn)的形狀有關(guān)D.與I、r、L、導(dǎo)線(xiàn)的形狀以及周?chē)橘|(zhì)有關(guān)8、對(duì)于固體物理的知識(shí)，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(duì)晶體的熱學(xué)性質(zhì)沒(méi)有影響B(tài).晶體中的原子或分子在空間呈無(wú)序排列，晶格振動(dòng)的頻率與晶體的彈性常數(shù)無(wú)關(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)的類(lèi)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(duì)晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時(shí)可以忽略不計(jì)9、在磁場(chǎng)的研究中，一個(gè)通電圓環(huán)在均勻磁場(chǎng)中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計(jì)算，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)B.當(dāng)圓環(huán)平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過(guò)公式直接計(jì)算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無(wú)關(guān)10、在剛體力學(xué)中，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算，以及定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，以下說(shuō)法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能等于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理適用于剛體的變速轉(zhuǎn)動(dòng)C.只有保守力做功時(shí)，剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能守恒D.剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無(wú)關(guān)11、在靜電場(chǎng)的高斯定理應(yīng)用中，對(duì)于一個(gè)帶有均勻電荷分布的球體，通過(guò)高斯面計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，與高斯面的半徑有怎樣的關(guān)系？（）A.電場(chǎng)強(qiáng)度與高斯面半徑成正比B.電場(chǎng)強(qiáng)度與高斯面半徑成反比C.電場(chǎng)強(qiáng)度與高斯面半徑的平方成正比D.在球外，電場(chǎng)強(qiáng)度與高斯面半徑的平方成反比12、對(duì)于光學(xué)的研究，以下關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動(dòng)性，哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動(dòng)性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動(dòng)性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長(zhǎng)、縫寬等因素密切相關(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動(dòng)性無(wú)關(guān)，只是一種偶然的光學(xué)現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動(dòng)性，但在大多數(shù)情況下，光仍應(yīng)被視為粒子13、在研究牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，它的速度會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt14、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)15、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(shuō)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16、在熱力學(xué)過(guò)程中，等壓過(guò)程和等容過(guò)程具有不同的特點(diǎn)。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過(guò)程，與等容升溫過(guò)程相比，哪個(gè)過(guò)程吸收的熱量更多？（）A.等壓過(guò)程B.等容過(guò)程C.吸收的熱量一樣多D.取決于氣體的種類(lèi)17、在相對(duì)論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。當(dāng)一個(gè)物體的速度接近光速時(shí)，其動(dòng)能的增加與速度的關(guān)系是怎樣的？（）A.動(dòng)能與速度成正比B.動(dòng)能與速度的平方成正比C.動(dòng)能的增加變得越來(lái)越困難D.動(dòng)能的增加變得越來(lái)越容易18、在光學(xué)領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的重要表現(xiàn)。對(duì)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以下關(guān)于干涉條紋特點(diǎn)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(zhǎng)成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無(wú)關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時(shí)，條紋間距增大19、在光學(xué)的折射定律中，當(dāng)光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時(shí)，入射角i和折射角r滿(mǎn)足什么關(guān)系？（）A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr20、在相對(duì)論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。一個(gè)物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能為Ek。若速度增大到2v，動(dòng)能會(huì)如何變化？（）A.動(dòng)能增大到原來(lái)的2倍B.動(dòng)能增大到原來(lái)的4倍C.動(dòng)能增大到原來(lái)的8倍D.動(dòng)能增大到原來(lái)的16倍二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)處于斜面上的物體，已知斜面的傾角、物體與斜面之間的摩擦系數(shù)和物體的質(zhì)量，如何分析物體的受力情況并計(jì)算其加速度？2、（本題5分）分析波動(dòng)光學(xué)中的干涉和衍射的區(qū)別與聯(lián)系，探討其在光學(xué)中的重要意義。3、（本題5分）解釋在聲學(xué)中聲強(qiáng)級(jí)的概念，說(shuō)明其計(jì)算方法和在噪聲控制中的應(yīng)用。4、（本題5分）結(jié)合熱力學(xué)中的理想氣體絕熱過(guò)程，分析其過(guò)程方程、絕熱指數(shù)的物理意義，推導(dǎo)絕熱過(guò)程中的功和內(nèi)能變化。5、（本題5分）分析波動(dòng)光學(xué)中的菲涅爾衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射的區(qū)別，探討其在光學(xué)中的應(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m的物體在光滑水平面上，受到一個(gè)水平方向的變力F=F0sin(ωt)的作用，其中F0和ω為常數(shù)。已知初始時(shí)刻物體速度為零，計(jì)算在t時(shí)刻物體的速度和位移。2、（本題5分）在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，一個(gè)電荷量為q的正電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離為d，且AB連線(xiàn)與電場(chǎng)線(xiàn)的夾角為θ。已知電場(chǎng)強(qiáng)度E、電荷量q、距離d和夾角θ，求電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功。3、（本題5分）在一個(gè)電阻為R?、R?和R?的并聯(lián)電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。求電路中的總電流、各支路電流以及電源的輸出功率。4、（本題5分）一絕熱容器中盛有摩爾質(zhì)量為M、比熱容比為γ的理想氣體，初始溫度為T(mén)1，質(zhì)量為m。對(duì)氣體緩慢加熱，使其溫度升高到T2，求氣體吸收的熱量。5、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷絕熱壓縮過(guò)程，初態(tài)體積為V1，壓強(qiáng)為P1，終態(tài)體積為V2。計(jì)算終態(tài)的壓強(qiáng)和溫度，并分析過(guò)程中的熱力學(xué)能變化。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）深入研