中國地質(zhì)大學（武漢）《重力學》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《重力學》2023-2024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20個小題，每小題1分，共20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、在熱學中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程。已知氣體的比熱容為Cp，吸收的熱量為Q。以下關于氣體體積變化量與其他物理量的關系，哪一項推導是不正確的？（）A.利用熱力學第一定律和等壓過程的特點進行推導B.體積變化量與溫度變化量成正比C.體積變化量與吸收的熱量成正比D.體積變化量與比熱容Cp無關2、在熱力學過程中，卡諾循環(huán)具有重要的理論意義。以下關于卡諾循環(huán)效率的描述，不準確的是？（）A.卡諾循環(huán)效率只與高溫熱源和低溫熱源的溫度有關B.提高高溫熱源溫度或降低低溫熱源溫度可以提高卡諾循環(huán)效率C.卡諾循環(huán)效率可以達到100%D.實際熱機的效率總是低于卡諾循環(huán)效率3、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關于自感和互感系數(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B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置、匝數(shù)以及周圍介質(zhì)有關C.兩個線圈靠得越近，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4、在研究物體的振動時，阻尼振動是一種常見的情況。一個做阻尼振動的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動過程中，物體的周期和頻率會如何變化？（）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5、在靜電場中，一個帶電量為Q的點電荷周圍存在電場。若在距離點電荷r處放置一個試探電荷q，以下關于試探電荷所受電場力的大小和方向，哪一項說法是不正確的？（）A.電場力的大小與r的平方成反比B.電場力的方向沿兩點電荷連線且背離點電荷C.可以根據(jù)庫侖定律計算電場力的大小D.電場力的大小與試探電荷的電量成正比6、在電磁學的磁場中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。對于一段長度為L的直導線，通有電流I，距離導線為r處一點的磁感應強度大小與哪些因素有關？（）A.只與I和r有關B.只與I、r和L有關C.與I、r、L以及導線的形狀有關D.與I、r、L、導線的形狀以及周圍介質(zhì)有關7、對于光學的研究，以下關于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動性，哪一個是準確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長、縫寬等因素密切相關C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動性無關，只是一種偶然的光學現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動性，但在大多數(shù)情況下，光仍應被視為粒子8、在波動學中，機械波的波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定。對于在同一均勻介質(zhì)中傳播的橫波和縱波，以下關于它們波速的比較，哪一項是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較9、在熱力學第一定律的表達式ΔU=Q+W中，W表示外界對系統(tǒng)做功。以下哪種情況中，系統(tǒng)對外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能10、在研究物體的運動時，我們常常需要考慮力的作用。一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，物體的速度從0增加到v。若力的大小變?yōu)?F，其他條件不變，物體達到速度v所需的時間會如何變化？（）A.時間不變B.時間縮短為原來的一半C.時間縮短為原來的四分之一D.無法確定11、關于熱力學第一定律，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，以下關于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關12、在靜電場中，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量。對于一個點電荷產(chǎn)生的電場，距離點電荷越遠，電勢如何變化？（）A.越高B.越低C.不變D.先升高后降低13、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。以下關于同時的相對性的理解，不準確的是？（）A.在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中可能不同時發(fā)生B.同時的相對性是光速不變原理的必然結(jié)果C.同時的相對性只在高速運動的情況下才明顯，低速時可以忽略D.同時的相對性意味著不存在絕對的同時性14、在剛體力學的研究中，關于剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律和轉(zhuǎn)動慣量的影響因素，以下哪種描述是準確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關，與轉(zhuǎn)軸位置無關B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律與牛頓第二定律類似，轉(zhuǎn)動慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠，轉(zhuǎn)動慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動的情況，對于變速轉(zhuǎn)動則不適用，轉(zhuǎn)動慣量對剛體的轉(zhuǎn)動沒有實質(zhì)作用15、在相對論力學中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。以下關于質(zhì)能方程的理解，不準確的是？（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質(zhì)能方程給出C.質(zhì)能方程表明質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量D.在核反應中，質(zhì)量的虧損會釋放出巨大的能量16、在研究牛頓運動定律時，一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，它的速度會發(fā)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt17、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18、在熱力學中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關。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19、對于原子物理學，氫原子從高能級向低能級躍遷時會發(fā)射光子，若從n=3的能級躍遷到n=1的能級，發(fā)射的光子頻率是多少？（）A.由能級差決定B.固定不變C.與原子種類有關D.無法計算20、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程反映了氣體的狀態(tài)參量之間的關系。以下關于理想氣體狀態(tài)方程適用條件的說法，不準確的是？（）A.氣體分子本身的體積可以忽略不計B.氣體分子之間沒有相互作用力C.只適用于溫度不太低、壓強不太高的情況D.對任何氣體在任何條件下都適用二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于一個做自由落體運動的物體，已知其下落的高度和重力加速度，如何計算物體下落的時間、末速度和落地時的沖擊力？2、（本題5分）在量子物理中，解釋量子霍爾效應的原理和應用？3、（本題5分）簡述量子力學中的微擾理論的內(nèi)容及應用，分析微擾理論在量子力學中的重要性。4、（本題5分）隨著超導現(xiàn)象的研究進展，探討超導材料的特性（如零電阻、邁斯納效應）、微觀機制和在能源傳輸、磁懸浮等方面的應用前景。5、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的洛倫茲變換，推導其數(shù)學形式，解釋其與伽利略變換的區(qū)別和聯(lián)系，并舉例說明其應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個邊長為a的正方形區(qū)域內(nèi)存在著均勻磁場，磁感應強度為B。有一個邊長為b（b<a）的正方形導線框，以速度v垂直于磁場方向進入該區(qū)域。已知磁場強度B、導線框邊長a、b和速度v，求導線框進入磁場過程中產(chǎn)生的感應電流的大小和方向。2、（本題5分）在相對論中，一粒子的動量為p，能量為E。計算粒子的速度和質(zhì)量，并討論當動量和能量變化時它們的變化趨勢。3、（本題5分）在一簡諧橫波的傳播過程中，已知波速為v，波長為λ，周期為T。某時刻的波形如圖所示，計算質(zhì)點的振動方程和波函數(shù)。4、（本題5分）有一個半徑為R的均勻帶電圓環(huán)，電荷線密度為λ，求圓環(huán)軸線上任意一點的電場強度大小和方向。5、（本題5分）一質(zhì)量為m的小球在光滑的固定圓環(huán)上做圓周運動，圓環(huán)半徑為R，小球受到的向心力大小為F。計算小球的