西南交通大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2021-2022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1頁(yè)，共3頁(yè)西南交通大學(xué)

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(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、在電學(xué)中，一個(gè)電阻為R的電阻絲，接在電壓為U的電源上，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q。若將電阻絲對(duì)折后接入同一電源，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q2、在波動(dòng)光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過(guò)一個(gè)狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強(qiáng)度的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強(qiáng)度減弱C.可以通過(guò)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(wú)關(guān)3、對(duì)于熱力學(xué)過(guò)程中的可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程，以下關(guān)于其區(qū)別和判斷標(biāo)準(zhǔn)，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程的區(qū)別在于過(guò)程是否能夠反向進(jìn)行，只要能夠反向進(jìn)行的過(guò)程就是可逆過(guò)程B.可逆過(guò)程是一種理想過(guò)程，在實(shí)際中不存在，不可逆過(guò)程則是普遍存在的，判斷標(biāo)準(zhǔn)是看過(guò)程是否引起了外界的變化C.可逆過(guò)程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過(guò)程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程的區(qū)別在于能量轉(zhuǎn)化的效率，效率高的是可逆過(guò)程，效率低的是不可逆過(guò)程4、在波動(dòng)光學(xué)中，關(guān)于薄膜干涉現(xiàn)象，例如肥皂泡表面的彩色條紋，以下對(duì)于產(chǎn)生干涉的條件、條紋特點(diǎn)和應(yīng)用的描述，錯(cuò)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(zhǎng)有關(guān)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(cè)光學(xué)元件表面的平整度5、在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。對(duì)于一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，其周?chē)碾妶?chǎng)線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點(diǎn)電荷C.背離點(diǎn)電荷D.呈環(huán)形分布6、關(guān)于熱力學(xué)第三定律，以下對(duì)于絕對(duì)零度不可達(dá)到以及熵的零點(diǎn)的規(guī)定的解釋，不正確的是（）A.無(wú)論采取何種手段，都無(wú)法使系統(tǒng)達(dá)到絕對(duì)零度B.熵的零點(diǎn)是在絕對(duì)零度時(shí)規(guī)定的C.絕對(duì)零度時(shí)，物質(zhì)的內(nèi)能為零D.熱力學(xué)第三定律對(duì)實(shí)際的熱過(guò)程沒(méi)有指導(dǎo)意義7、對(duì)于量子力學(xué)的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時(shí)表現(xiàn)為粒子，有時(shí)表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)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(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量，但測(cè)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(duì)宏觀物體沒(méi)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(wú)法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為8、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（）9、在研究光的折射現(xiàn)象時(shí)，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過(guò)折射率和入射角，利用折射定律計(jì)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(zhǎng)無(wú)關(guān)10、在相對(duì)論中，對(duì)于一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，其質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量的增加趨勢(shì)是怎樣的？（）A.質(zhì)量增加得越來(lái)越慢B.質(zhì)量增加得越來(lái)越快C.質(zhì)量保持不變D.質(zhì)量先增加得快，后增加得慢11、在波動(dòng)學(xué)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(duì)于一根兩端固定的弦線上形成的駐波，在相鄰兩個(gè)波節(jié)之間的各點(diǎn)，振動(dòng)的相位關(guān)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(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)模浚ǎ〢.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13、在物理實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于測(cè)量誤差的來(lái)源、分類(lèi)和減小誤差的方法，以下關(guān)于系統(tǒng)誤差、偶然誤差的特點(diǎn)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(fù)性B.偶然誤差服從正態(tài)分布C.多次測(cè)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(chǎng)的研究中，一個(gè)點(diǎn)電荷在空間中產(chǎn)生電場(chǎng)。若在該點(diǎn)電荷附近放置一個(gè)試探電荷，以下關(guān)于試探電荷所受電場(chǎng)力的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.電場(chǎng)力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同C.電場(chǎng)力的大小與點(diǎn)電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場(chǎng)力對(duì)試探電荷做功與路徑無(wú)關(guān)15、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)16、對(duì)于熱力學(xué)過(guò)程，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過(guò)程，其吸收的熱量、對(duì)外做功以及內(nèi)能的變化之間有怎樣的關(guān)系？（）A.吸收的熱量等于對(duì)外做功與內(nèi)能增加量之和B.吸收的熱量等于對(duì)外做功C.吸收的熱量等于內(nèi)能增加量D.對(duì)外做功等于內(nèi)能增加量17、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(duì)外做功18、在電磁學(xué)的電磁波理論中，對(duì)于電磁波的產(chǎn)生、傳播特性和應(yīng)用，以下關(guān)于電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系以及電磁波在真空中和介質(zhì)中的傳播的描述，錯(cuò)誤的是（）A.電磁波的波速等于波長(zhǎng)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(zhì)中的波長(zhǎng)比在真空中長(zhǎng)D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同19、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于一個(gè)變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g產(chǎn)生的電場(chǎng)，以下關(guān)于該感應(yīng)電場(chǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線B.感應(yīng)電場(chǎng)的方向與磁場(chǎng)變化率的方向有關(guān)C.感應(yīng)電場(chǎng)的強(qiáng)度與磁場(chǎng)變化的快慢成正比D.感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷不做功20、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程有著廣泛的應(yīng)用。一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)的壓強(qiáng)為P1、體積為V1、溫度為T(mén)1，經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程，體積變?yōu)?V1，此時(shí)氣體的壓強(qiáng)變?yōu)镻2。若該過(guò)程為等溫過(guò)程，氣體的壓強(qiáng)又會(huì)變?yōu)槎嗌?？（）A.P1/2B.2P1C.P1D.P1/4二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在熱力學(xué)中，熱機(jī)效率是衡量熱機(jī)性能的重要指標(biāo)。請(qǐng)解釋熱機(jī)效率的定義和計(jì)算公式，說(shuō)明影響熱機(jī)效率的因素，并舉例說(shuō)明如何提高熱機(jī)的效率。2、（本題5分）結(jié)合電磁學(xué)中的電磁波輻射理論，分析偶極輻射的電磁場(chǎng)分布、輻射功率和方向性，以及在天線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。3、（本題5分）在研究電場(chǎng)中的電勢(shì)能和電勢(shì)時(shí)，說(shuō)明它們的定義和物理意義，以及如何通過(guò)電場(chǎng)線來(lái)判斷電勢(shì)能和電勢(shì)的變化。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一質(zhì)量為M的平板車(chē)，以速度v0在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，車(chē)上站著一質(zhì)量為m的人，人相對(duì)于車(chē)以速度u水平向后跳出，求車(chē)的速度變化。2、（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。3、（本題5分）在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距為0.3mm，屏與雙縫的距離為1.2m，用波長(zhǎng)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(jí)明條紋到中央明條紋的距離。4、（本題5分）一個(gè)平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間充滿了相對(duì)介電常數(shù)為εr的電介質(zhì)。當(dāng)兩極板上的電荷量分別為+Q和-Q時(shí)，求電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度和電位移矢量。5、（本題5分）一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體，帶電