西北大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)西北大學(xué)

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2022-2023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、在量子物理中，光子的能量與頻率有關(guān)。一個(gè)光子的頻率為ν，其能量為E。若光子的頻率變?yōu)?ν，能量會(huì)變?yōu)槎嗌?？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/42、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場(chǎng)強(qiáng)度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場(chǎng)強(qiáng)度改變C.磁場(chǎng)強(qiáng)度和回路面積同時(shí)改變D.以上情況均可3、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4、在熱力學(xué)的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過(guò)程。在此過(guò)程中，以下關(guān)于氣體的溫度、壓強(qiáng)和熵的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.溫度不變B.壓強(qiáng)減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比5、在狹義相對(duì)論中，對(duì)于同時(shí)的相對(duì)性概念，以下關(guān)于在不同慣性參考系中觀察兩個(gè)事件是否同時(shí)發(fā)生的判斷，描述不準(zhǔn)確的是（）A.在一個(gè)參考系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)參考系中一定不同時(shí)發(fā)生B.同時(shí)的相對(duì)性是由于光速不變?cè)韺?dǎo)致的C.當(dāng)兩個(gè)參考系的相對(duì)速度較小時(shí)，同時(shí)的相對(duì)性不明顯D.同時(shí)的相對(duì)性與觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)6、在熱力學(xué)的卡諾循環(huán)中，由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成。如果卡諾熱機(jī)的高溫?zé)嵩礈囟葹門1，低溫?zé)嵩礈囟葹門2，其效率η可以表示為？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T17、在研究物體的振動(dòng)時(shí)，阻尼振動(dòng)是一種常見(jiàn)的情況。一個(gè)做阻尼振動(dòng)的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動(dòng)過(guò)程中，物體的周期和頻率會(huì)如何變化？（）A.周期不變，頻率不變B.周期不變，頻率減小C.周期增大，頻率減小D.周期減小，頻率增大8、在量子力學(xué)的范疇中，考慮一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數(shù)為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現(xiàn)粒子的概率密度與波函數(shù)的模的平方成正比。以下關(guān)于概率密度的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數(shù)的相位對(duì)概率密度沒(méi)有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測(cè)量的時(shí)間無(wú)關(guān)9、在電磁學(xué)的電磁波理論中，電磁波在真空中的傳播速度是恒定的。不同頻率的電磁波在真空中傳播時(shí)，哪個(gè)物理量是相同的？（）A.波長(zhǎng)B.波速C.頻率D.能量10、在熱力學(xué)第三定律中，絕對(duì)零度不能達(dá)到。如果一個(gè)系統(tǒng)的溫度接近絕對(duì)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(wú)窮大11、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個(gè)原子中，不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個(gè)原子的同一軌道上，最多能容納幾個(gè)電子？（）A.1B.2C.3D.412、在振動(dòng)學(xué)中，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的振動(dòng)形式。以下關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征，不正確的是？（）A.回復(fù)力與位移成正比且方向相反B.振動(dòng)的頻率與振幅無(wú)關(guān)C.振動(dòng)的能量與振幅的平方成正比D.簡(jiǎn)諧振動(dòng)一定是等幅振動(dòng)，不存在阻尼13、在靜電場(chǎng)中，高斯定理可以用來(lái)計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度。對(duì)于一個(gè)帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與距離r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比14、在相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮效應(yīng)是指物體沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度會(huì)變短。一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)0的物體，在相對(duì)觀察者以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者測(cè)得的長(zhǎng)度L會(huì)如何變化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.無(wú)法確定15、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開(kāi)爾文表述是等價(jià)的。克勞修斯表述指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質(zhì)C.等待足夠長(zhǎng)的時(shí)間D.以上都不對(duì)16、關(guān)于理想氣體的狀態(tài)方程，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強(qiáng)、體積和溫度的關(guān)系，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.當(dāng)溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比B.當(dāng)體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成正比C.當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體17、關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流I，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線所受安培力的大小與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？（）A.導(dǎo)線的材料B.導(dǎo)線的放置方向C.電流的大小D.磁場(chǎng)的方向18、在電場(chǎng)的高斯定理的理解中，關(guān)于其表述和適用條件，以下哪種說(shuō)法是恰當(dāng)?shù)?？（）A.電場(chǎng)的高斯定理表明，通過(guò)任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面所包圍的電荷量除以真空電容率，只適用于靜電場(chǎng)B.高斯定理適用于任何電場(chǎng)，包括變化的電場(chǎng)，但對(duì)于非對(duì)稱的電場(chǎng)，應(yīng)用高斯定理求解電場(chǎng)強(qiáng)度比較困難C.電場(chǎng)的高斯定理可以直接求出任意電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，不需要考慮電場(chǎng)的對(duì)稱性D.高斯定理只適用于均勻電場(chǎng)，對(duì)于非均勻電場(chǎng)無(wú)法應(yīng)用19、在近代物理中，盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。在實(shí)驗(yàn)中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他條件不變，那么散射角大于90度的α粒子數(shù)會(huì)如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無(wú)法確定20、在光學(xué)的折射定律中，對(duì)于光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)的折射情況，以下關(guān)于入射角和折射角的正弦值之比與介質(zhì)折射率的關(guān)系，描述不準(zhǔn)確的是（）A.入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的相對(duì)折射率B.折射率大的介質(zhì)中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度有關(guān)D.不同頻率的光在同一介質(zhì)中的折射率相同二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）闡述牛頓第三定律的內(nèi)涵，探討其在不同領(lǐng)域的具體實(shí)例及作用。2、（本題5分）闡述晶體的特點(diǎn)及晶體結(jié)構(gòu)的類型，分析晶體在材料科學(xué)中的重要性。3、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的相對(duì)論動(dòng)能和相對(duì)論總能量，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達(dá)式，解釋其物理意義，并舉例說(shuō)明其與經(jīng)典動(dòng)能和能量的區(qū)別。4、（本題5分）在量子物理中，解釋量子計(jì)算的基本原理和優(yōu)勢(shì)？5、（本題5分）在電磁學(xué)中，電磁波的傳播特性包括波長(zhǎng)、頻率、波速等。請(qǐng)解釋電磁波的產(chǎn)生機(jī)制，推導(dǎo)電磁波在真空中的波速公式，并說(shuō)明電磁波在不同介質(zhì)中的傳播特點(diǎn)和應(yīng)用。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，縫到屏的距離為D，波長(zhǎng)為λ的單色光入射。若在其中一縫前放置一厚度為t、折射率為n的透明薄片，求此時(shí)中央明紋的位置移動(dòng)量。2、（本題5分）在相對(duì)論中，一靜止長(zhǎng)度為L(zhǎng)0的物體，以速度v沿其長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)，求其運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度。3、（本題5分）一個(gè)理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過(guò)程，初態(tài)壓強(qiáng)為P1，體積為V1，末態(tài)體積為V2。已知?dú)怏w的比熱容比為γ，計(jì)算末態(tài)的壓強(qiáng)和溫度。4、（本題5分）一理想氣體進(jìn)行卡諾循環(huán)，高溫?zé)嵩礈囟葹門1，低溫?zé)嵩礈囟葹門2。若在高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g增加一個(gè)溫度為T3的中間熱源，構(gòu)成一個(gè)新的循環(huán)，求新循環(huán)的效率。5、（本題5分）在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距為d=0.2mm，雙縫到屏的距離為D=2m，入射光波長(zhǎng)為λ=500nm。計(jì)算相鄰明條紋的間距和第十級(jí)明條紋的位置。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）深入探討量子力學(xué)中