西南交通大學《熱力學與統(tǒng)計物理》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西南交通大學

《熱力學與統(tǒng)計物理》2021-2022學年第一學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、在電學中，一個電阻為R的電阻絲，接在電壓為U的電源上，在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q。若將電阻絲對折后接入同一電源，在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q2、在波動光學的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時保持其他條件不變。以下關于衍射條紋的寬度和強度的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強度減弱C.可以通過衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無關3、對于熱力學過程中的可逆過程和不可逆過程，以下關于其區(qū)別和判斷標準，哪一項是準確的？（）A.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否能夠反向進行，只要能夠反向進行的過程就是可逆過程B.可逆過程是一種理想過程，在實際中不存在，不可逆過程則是普遍存在的，判斷標準是看過程是否引起了外界的變化C.可逆過程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于能量轉化的效率，效率高的是可逆過程，效率低的是不可逆過程4、在波動光學中，關于薄膜干涉現(xiàn)象，例如肥皂泡表面的彩色條紋，以下對于產(chǎn)生干涉的條件、條紋特點和應用的描述，錯誤的是（）A.薄膜的上下表面反射的光發(fā)生干涉B.條紋的間距與薄膜厚度和入射光波長有關C.干涉條紋是等間距的明暗相間條紋D.薄膜干涉可用于檢測光學元件表面的平整度5、在靜電場中，電場線的疏密程度表示電場強度的大小。對于一個帶正電的點電荷，其周圍的電場線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點電荷C.背離點電荷D.呈環(huán)形分布6、關于熱力學第三定律，以下對于絕對零度不可達到以及熵的零點的規(guī)定的解釋，不正確的是（）A.無論采取何種手段，都無法使系統(tǒng)達到絕對零度B.熵的零點是在絕對零度時規(guī)定的C.絕對零度時，物質的內(nèi)能為零D.熱力學第三定律對實際的熱過程沒有指導意義7、對于量子力學的基本概念，以下關于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當?shù)模浚ǎ〢.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為8、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關于粒子質量的變化趨勢，哪一（）9、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關于折射角的大小，哪一項描述是不準確的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關10、在相對論中，對于一個高速運動的物體，其質量會隨著速度的增加而增大。當速度接近光速時，質量的增加趨勢是怎樣的？（）A.質量增加得越來越慢B.質量增加得越來越快C.質量保持不變D.質量先增加得快，后增加得慢11、在波動學中，駐波是兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但傳播速度相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦線上形成的駐波，在相鄰兩個波節(jié)之間的各點，振動的相位關系是怎樣的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度12、在電場的高斯定理的理解中，關于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.電場的高斯定理表明，通過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B.高斯定理適用于任何電場，包括變化的電場，但對于非對稱的電場，應用高斯定理求解電場強度比較困難C.電場的高斯定理可以直接求出任意電場中某點的電場強度，不需要考慮電場的對稱性D.高斯定理只適用于均勻電場，對于非均勻電場無法應用13、在物理實驗中，對于測量誤差的來源、分類和減小誤差的方法，以下關于系統(tǒng)誤差、偶然誤差的特點和處理方式的描述，不正確的是（）A.系統(tǒng)誤差具有確定性和重復性B.偶然誤差服從正態(tài)分布C.多次測量取平均值可以消除系統(tǒng)誤差D.選擇更精密的儀器可以減小系統(tǒng)誤差14、在電場的研究中，一個點電荷在空間中產(chǎn)生電場。若在該點電荷附近放置一個試探電荷，以下關于試探電荷所受電場力的特點，哪一項描述是不準確的？（）A.電場力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場力的方向與電場強度的方向相同C.電場力的大小與點電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場力對試探電荷做功與路徑無關15、對于固體物理的知識，以下關于晶體結構和晶格振動的特點，哪一項是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結構，晶格振動對晶體的熱學性質沒有影響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C.晶體結構的類型眾多，晶格振動會導致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導等現(xiàn)象D.晶格振動只在高溫下對晶體的性質有作用，在低溫時可以忽略不計16、對于熱力學過程，一定質量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，其吸收的熱量、對外做功以及內(nèi)能的變化之間有怎樣的關系？（）A.吸收的熱量等于對外做功與內(nèi)能增加量之和B.吸收的熱量等于對外做功C.吸收的熱量等于內(nèi)能增加量D.對外做功等于內(nèi)能增加量17、在熱學中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關。以下關于理想氣體內(nèi)能的變化，不準確的是？（）A.一定質量的理想氣體，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18、在電磁學的電磁波理論中，對于電磁波的產(chǎn)生、傳播特性和應用，以下關于電磁波的波長、頻率、波速的關系以及電磁波在真空中和介質中的傳播的描述，錯誤的是（）A.電磁波的波速等于波長與頻率的乘積B.電磁波在真空中的傳播速度是恒定的C.電磁波在介質中的波長比在真空中長D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同19、在電磁學領域，對于一個變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生的電場，以下關于該感應電場的性質和特點的說法，錯誤的是（）A.感應電場的電場線是閉合曲線B.感應電場的方向與磁場變化率的方向有關C.感應電場的強度與磁場變化的快慢成正比D.感應電場對處于其中的電荷不做功20、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著廣泛的應用。一定質量的理想氣體，初始狀態(tài)的壓強為P1、體積為V1、溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程，體積變?yōu)?V1，此時氣體的壓強變?yōu)镻2。若該過程為等溫過程，氣體的壓強又會變?yōu)槎嗌?？（）A.P1/2B.2P1C.P1D.P1/4二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在熱力學中，熱機效率是衡量熱機性能的重要指標。請解釋熱機效率的定義和計算公式，說明影響熱機效率的因素，并舉例說明如何提高熱機的效率。2、（本題5分）結合電磁學中的電磁波輻射理論，分析偶極輻射的電磁場分布、輻射功率和方向性，以及在天線設計中的應用。3、（本題5分）在研究電場中的電勢能和電勢時，說明它們的定義和物理意義，以及如何通過電場線來判斷電勢能和電勢的變化。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一質量為M的平板車，以速度v0在光滑水平面上運動，車上站著一質量為m的人，人相對于車以速度u水平向后跳出，求車的速度變化。2、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷絕熱壓縮過程，初態(tài)體積為V1，壓強為P1，終態(tài)體積為V2。計算終態(tài)的壓強和溫度，并分析過程中的熱力學能變化。3、（本題5分）在楊氏雙縫干涉實驗中，雙縫間距為0.3mm，屏與雙縫的距離為1.2m，用波長為600nm的單色光垂直照射雙縫。求相鄰明條紋的間距和第5級明條紋到中央明條紋的距離。4、（本題5分）一個平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間充滿了相對介電常數(shù)為εr的電介質。當兩極板上的電荷量分別為+Q和-Q時，求電容器中的電場強度和電位移矢量。5、（本題5分）一個半徑為R的均勻帶電球體，帶電