西南交通大學(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

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

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、在狹義相對論中，長度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長度收縮和時(shí)間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動的物體在運(yùn)動方向上長度會收縮B.運(yùn)動的時(shí)鐘會變慢，即時(shí)間膨脹C.長度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)只在接近光速時(shí)才明顯D.長度收縮和時(shí)間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系2、在研究帶電粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)，一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，它將做什么運(yùn)動？（）A.勻速直線運(yùn)動B.勻加速直線運(yùn)動C.勻速圓周運(yùn)動D.平拋運(yùn)動3、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的線圈在均勻磁場B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em為多少？（）A.Em=NBSωB.Em=NBSω2C.Em=BSωD.Em=BSω24、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功有關(guān)。一個(gè)帶正電的粒子在電場中運(yùn)動，電場力做正功，粒子的電勢能會如何變化？（）A.電勢能增大B.電勢能減小C.電勢能不變D.先增大后減小5、在波動光學(xué)中，單縫衍射的中央亮條紋寬度與其他亮條紋寬度不同。中央亮條紋寬度約為其他亮條紋寬度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍6、在熱力學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變的情況下吸收熱量，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低7、在波動光學(xué)中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關(guān)于光的偏振的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強(qiáng)度B.可以通過偏振現(xiàn)象判斷光是自然光還是偏振光C.偏振光在通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用D.光的偏振現(xiàn)象對所有光學(xué)儀器的性能都沒有影響8、對于光的折射現(xiàn)象，當(dāng)一束光從空氣斜射入水中時(shí)，以下關(guān)于入射角、折射角以及光速變化的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.入射角大于折射角B.光在水中的傳播速度變慢C.折射角的大小取決于入射角和兩種介質(zhì)的折射率D.入射角增大時(shí)，折射角不變9、在研究氣體分子運(yùn)動時(shí)，麥克斯韋速率分布函數(shù)能夠描述氣體分子的速率分布情況。對于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的最概然速率會如何變化？（）A.不變B.增大C.減小D.先增大后減小10、對于固體物理的知識，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和晶格振動的特點(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)，晶格振動對晶體的熱學(xué)性質(zhì)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(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)的類型眾多，晶格振動會導(dǎo)致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象D.晶格振動只在高溫下對晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時(shí)可以忽略不計(jì)11、在熱力學(xué)中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定12、在量子物理中，電子的軌道概念與經(jīng)典物理中的有很大不同。按照玻爾的氫原子理論，電子在特定的軌道上運(yùn)動時(shí)，具有怎樣的能量特點(diǎn)？（）A.能量連續(xù)變化B.能量離散取值C.能量與軌道半徑成正比D.能量與軌道半徑成反比13、在近代物理中，關(guān)于電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，當(dāng)逐個(gè)發(fā)射電子時(shí)，以下關(guān)于屏上形成的干涉條紋的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.隨著發(fā)射電子數(shù)量的增加，逐漸呈現(xiàn)出干涉條紋B.單個(gè)電子也能與自身發(fā)生干涉C.干涉條紋的出現(xiàn)表明電子具有波動性D.干涉條紋的位置和強(qiáng)度與電子的發(fā)射時(shí)間有關(guān)14、在波動光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，對于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)的裝置、條紋特點(diǎn)和物理意義，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋等間距B.夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中中央亮紋最寬C.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都證明了光的波動性D.干涉和衍射現(xiàn)象不能同時(shí)發(fā)生15、關(guān)于靜電場中的電勢，在一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場中，等勢面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面16、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.417、對于熱力學(xué)第一定律，以下關(guān)于其表述以及在不同熱學(xué)過程中的應(yīng)用，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.熱力學(xué)第一定律指出，熱量可以從低溫物體自發(fā)地傳遞到高溫物體，而不引起其他變化B.熱力學(xué)第一定律表明，一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功之和，在絕熱膨脹和等溫壓縮等過程中有著重要應(yīng)用C.熱力學(xué)第一定律只適用于理想氣體的熱學(xué)過程，對于實(shí)際氣體和液體則不適用D.熱力學(xué)第一定律無法解釋熱機(jī)效率不能達(dá)到100%的原因18、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對流和輻射。一個(gè)高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導(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、在電學(xué)中，電容是描述電容器儲存電荷能力的物理量。以下關(guān)于電容的決定因素，不正確的是？（）A.電容器的電容與極板間的距離成反比B.電容器的電容與極板的正對面積成正比C.電容器的電容與極板間的介質(zhì)有關(guān)D.電容器所帶電荷量越多，電容越大20、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程。以下關(guān)于氣體的壓強(qiáng)、體積和內(nèi)能的變化，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）A.壓強(qiáng)增大B.體積減小C.內(nèi)能不變D.內(nèi)能的變化與壓強(qiáng)的變化成正比21、在量子物理中，不確定性原理限制了我們同時(shí)精確測量粒子的某些物理量。以下關(guān)于不確定性原理的表述，不正確的是？（）A.不能同時(shí)精確測量粒子的位置和動量B.不能同時(shí)精確測量粒子的能量和時(shí)間C.不確定性原理是由于測量技術(shù)的限制導(dǎo)致的D.不確定性原理反映了微觀粒子的波動性22、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程反映了氣體的狀態(tài)參量之間的關(guān)系。以下關(guān)于理想氣體狀態(tài)方程適用條件的說法，不準(zhǔn)確的是？（）A.氣體分子本身的體積可以忽略不計(jì)B.氣體分子之間沒有相互作用力C.只適用于溫度不太低、壓強(qiáng)不太高的情況D.對任何氣體在任何條件下都適用23、對于電場中的電勢能和電勢差，以下關(guān)于電荷在電場中電勢能的變化、電勢差的定義和計(jì)算，以及它們與電場強(qiáng)度的關(guān)系的表述，不準(zhǔn)確的是（）A.正電荷在電勢高處電勢能大，負(fù)電荷在電勢低處電勢能大B.電勢差等于電場中兩點(diǎn)電勢之差C.電場強(qiáng)度越大，電勢差越大D.電荷在電場中移動時(shí)，電勢能的變化等于電場力做的功24、在光學(xué)的折射現(xiàn)象中，當(dāng)光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，有可能發(fā)生全反射。對于一定的入射角，哪種情況下更容易發(fā)生全反射？（）A.光密介質(zhì)的折射率較大B.光疏介質(zhì)的折射率較大C.入射角較小D.以上都不對25、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滿足什么關(guān)系？（）A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr26、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當(dāng)氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時(shí)，會發(fā)射出一個(gè)光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm27、關(guān)于相對論性質(zhì)量，當(dāng)一個(gè)物體的速度接近光速時(shí)，其質(zhì)量會怎樣變化？（）A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小28、在熱力學(xué)的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，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29、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關(guān)于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個(gè)線圈的相對位置、匝數(shù)以及周圍介質(zhì)有關(guān)C.兩個(gè)線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比30、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關(guān)于泡利不相容原理的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.解釋了原子的殼層結(jié)構(gòu)B.確定了每個(gè)原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預(yù)測元素的化學(xué)性質(zhì)D.對原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）熱力學(xué)中的克勞修斯-克拉佩龍方程在相變研究中具有重要應(yīng)用，深入探討其推導(dǎo)過程、應(yīng)用條件和在蒸汽壓計(jì)算、固液相變分析中的具體應(yīng)用。2、（本題5分）探討固體物理中的晶體結(jié)構(gòu)和能帶理論，包括晶體的晶格結(jié)構(gòu)、原子價(jià)鍵類型，以及能帶的形成和對固體導(dǎo)電性的影響，舉例說明其在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)分析靜電場和靜磁場的基本性質(zhì)、高斯定理和安培環(huán)路定理，研究它們在求解電磁場問題中的應(yīng)用。4、（本題5分）探討光的偏振現(xiàn)象，包括偏振光的產(chǎn)生、類型和檢測方法，論述光的偏振在通信、光學(xué)材料研究和生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用和重要性。5、（本題5分）電動力學(xué)中的電磁波在介質(zhì)中的傳播特性與介質(zhì)的電磁參數(shù)有關(guān)，分析電磁波在不同介質(zhì)（如電介質(zhì)、磁介質(zhì)）中的傳播規(guī)律、折射和反射現(xiàn)象，以及在光學(xué)材料和電磁屏蔽中的應(yīng)用。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）結(jié)合熱力學(xué)中的熱容量概念，分析定容熱容量和定壓熱容量的定義、物理意義和兩者之間的關(guān)系。2、（本題5分）在電磁學(xué)中，磁場對載流導(dǎo)線的作用力稱為安培力。請解釋安培力的大小和方向的計(jì)算方法，推導(dǎo)安培力的表達(dá)式，并舉例說明安培力在電動機(jī)和電磁起重機(jī)中的應(yīng)用。3、（本題5分）分析