中國地質(zhì)大學（武漢）《熱力學與統(tǒng)計物理學》2022-2023學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁中國地質(zhì)大學（武漢）

《熱力學與統(tǒng)計物理學》2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、在研究質(zhì)點的運動時，一個質(zhì)點在xOy平面內(nèi)運動，其運動方程為x=3t，y=4t2，t為時間。則該質(zhì)點的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.122、在靜電場的高斯定理中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，若已知球體的電荷量和半徑，以下關(guān)于通過球面的電通量，哪一項分析是不準確的？（）A.電通量與球體的電荷量成正比B.電通量與球面的半徑無關(guān)C.可以通過高斯定理計算電通量D.電通量的大小與電場的分布有關(guān)3、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一（）4、對于光的折射現(xiàn)象，當一束光從空氣斜射入水中時，以下關(guān)于入射角、折射角以及光速變化的描述，不準確的是（）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，折射角不變5、在熱力學的領(lǐng)域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變的情況下，溫度升高時其體積會發(fā)生變化。以下關(guān)于體積變化的描述，哪一項是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類6、在波動方程中，波速、波長和頻率之間存在著一定的關(guān)系。以下關(guān)于波速的決定因素，不準確的是？（）A.波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定B.對于同一列波，在不同介質(zhì)中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長和頻率無關(guān)7、在電路分析的領(lǐng)域中，關(guān)于交流電路中電阻、電容和電感對電流和電壓的影響，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.在交流電路中，電阻對電流和電壓的相位沒有影響，電容使電流超前電壓，電感使電流滯后電壓B.交流電路中，電阻、電容和電感都會使電流和電壓的相位發(fā)生相同的變化C.電容和電感在交流電路中對電流和電壓的影響可以忽略不計，主要是電阻起作用D.電阻、電容和電感在交流電路中的作用是相互抵消的，最終電流和電壓的關(guān)系與直流電路相同8、對于相對論性動能，當一個粒子的速度接近光速時，其動能的表達式與經(jīng)典力學有很大差異，以下哪種說法能體現(xiàn)這種差異？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能趨于無窮大D.動能增長速度逐漸變慢9、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關(guān)10、在振動的合成中，兩個同方向、同頻率的簡諧振動合成后的振動仍然是簡諧振動。以下關(guān)于合振動的特點，不正確的是？（）A.合振動的振幅等于分振動振幅之和B.合振動的初相位由分振動的初相位決定C.當分振動的相位差為零時，合振動的振幅最大D.當分振動的相位差為π時，合振動的振幅最小11、在磁場中，安培環(huán)路定理可以用來計算磁感應強度。以下關(guān)于安培環(huán)路定理的應用，不準確的是？（）A.要求磁場具有高度的對稱性B.閉合回路必須選取在磁場為零的區(qū)域C.可以用于計算無限長直導線周圍的磁感應強度D.對于非對稱的磁場分布，不能直接應用安培環(huán)路定理12、對于電磁振蕩，在LC振蕩電路中，電容器放電完畢時，以下哪個物理量達到最大值？（）A.電容器的電荷量B.電路中的電流C.電感中的自感電動勢D.電容器兩極板間的電壓13、在熱力學的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量14、在電磁感應的學習中，一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生了感應電動勢。若磁通量的變化率恒定，以下關(guān)于感應電動勢的大小和方向，哪一項分析是不正確的？（）A.感應電動勢的大小恒定B.感應電動勢的方向由楞次定律確定C.可以通過法拉第電磁感應定律計算感應電動勢的大小D.感應電動勢的大小與回路的電阻無關(guān)15、在相對論力學中，關(guān)于質(zhì)點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學的差異，以下哪種說法是準確的？（）A.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學完全相同，只是在高速情況下進行了修正B.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量不再是簡單的線性關(guān)系，且能量與動量的平方成正比C.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量表達式與速度無關(guān)，只與質(zhì)量有關(guān)D.相對論力學中的動量和能量表達式在低速情況下與經(jīng)典力學近似相等，在高速情況下則有顯著差異二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋相對論中的長度收縮效應，即運動物體在其運動方向上的長度會變短。并說明其產(chǎn)生的原因和在高速運動中的實際觀測結(jié)果。2、（本題5分）在熱力學中，解釋熱機循環(huán)中不可逆損失的來源和降低方法？3、（本題5分）在波動學中，解釋波包的概念和其在量子力學中的應用？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入分析熱力學中的熱機循環(huán)的效率計算和優(yōu)化方法，以卡諾循環(huán)為基礎(chǔ)，探討實際熱機與理想熱機的差距和改進途徑。2、（本題5分）在流體力學中，分析渦旋的產(chǎn)生、運動和演化，論述渦旋的物理特性、數(shù)學描述，以及渦旋在流體流動和湍流研究中的作用和應用。3、（本題5分）量子力學中的不確定性原理限制了我們對微觀粒子的同時測量精度，闡述其原理、數(shù)學表達式以及在微觀世界和宏觀世界的不同體現(xiàn)和影響。4、（本題5分）深入研究靜電場中的電偶極子的電場分布和電勢分布，分析其物理模型、數(shù)學推導和在電介質(zhì)極化中的應用。5、（本題5分）詳細探討光的非線性光學現(xiàn)象，如倍頻、和頻、差頻等，解釋其物理機制、實驗條件和在激光技術(shù)、光通信中的應用。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一粗細均勻的U形管，左端封閉，右端開口，管內(nèi)有一段水銀柱將空氣柱封閉在左管內(nèi)。已知大氣壓強為76cmHg，左管內(nèi)空氣柱長度為20cm，溫度為27℃?，F(xiàn)將環(huán)境溫度緩慢升高到87℃，求此時左管內(nèi)空氣柱的長度和水銀柱移動的距離。2、（本題10分）一個質(zhì)量為M的楔形物塊放在水平地面上，楔形物塊的斜面光滑，傾角