中國礦業(yè)大學(xué)（北京）《數(shù)理方程》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《數(shù)理方程》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2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、在靜電學(xué)的知識(shí)體系中，庫侖定律描述了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力。有兩個(gè)電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計(jì)算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r22、在電場(chǎng)的高斯定理的理解中，關(guān)于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當(dāng)?shù)?？（）A.電場(chǎng)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(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)無法應(yīng)用3、在物理實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于測(cè)量誤差的來源、分類和減小誤差的方法，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4、在振動(dòng)學(xué)中，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的振動(dòng)形式。以下關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征，不正確的是？（）A.回復(fù)力與位移成正比且方向相反B.振動(dòng)的頻率與振幅無關(guān)C.振動(dòng)的能量與振幅的平方成正比D.簡(jiǎn)諧振動(dòng)一定是等幅振動(dòng)，不存在阻尼5、在熱力學(xué)第三定律中，絕對(duì)零度不能達(dá)到。如果一個(gè)系統(tǒng)的溫度接近絕對(duì)零度，那么其熵會(huì)趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負(fù)值D.無窮大6、在研究帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力起著決定性作用。一個(gè)帶電量為q、質(zhì)量為m的粒子，以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若粒子的速度增大到2v，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑會(huì)如何變化？（）A.半徑不變B.半徑增大到原來的2倍C.半徑增大到原來的4倍D.半徑減小到原來的一半7、對(duì)于靜電場(chǎng)中的高斯定理，以下對(duì)于通過閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)電荷代數(shù)和之間關(guān)系的理解，不正確的是（）A.高斯定理反映了靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)B.電通量只與曲面內(nèi)的電荷有關(guān)，與曲面外的電荷無關(guān)C.無論曲面形狀如何，只要閉合曲面內(nèi)電荷代數(shù)和不變，電通量就不變D.高斯定理只適用于對(duì)稱性電場(chǎng)8、在靜電場(chǎng)的高斯定理中，對(duì)于一個(gè)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(xiàng)分析是不準(zhǔn)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(jì)算電通量D.電通量的大小與電場(chǎng)的分布有關(guān)9、在量子物理中，氫原子的能級(jí)是量子化的。當(dāng)氫原子從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)，會(huì)發(fā)射出一個(gè)光子，該光子的波長(zhǎng)大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm10、在剛體力學(xué)的研究中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。對(duì)于一個(gè)質(zhì)量分布均勻的細(xì)圓環(huán)，其半徑為R，質(zhì)量為M，關(guān)于其繞圓心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以下哪個(gè)表達(dá)式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR211、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，角動(dòng)量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動(dòng)量守恒的條件，不準(zhǔn)確的是？（）A.系統(tǒng)所受合外力矩為零B.系統(tǒng)所受合外力為零C.內(nèi)力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動(dòng)量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用12、在熱力學(xué)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(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因?yàn)榻^熱膨脹對(duì)外做功B.溫度降低，因?yàn)閮?nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對(duì)外做功的值等于內(nèi)能的減少量13、在量子力學(xué)中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)的基本方程。對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足薛定諤方程，以下關(guān)于定態(tài)的說法正確的是：（）A.定態(tài)時(shí)粒子的能量不隨時(shí)間變化B.定態(tài)時(shí)粒子的位置不隨時(shí)間變化C.定態(tài)時(shí)粒子的速度不隨時(shí)間變化D.以上說法都不正確14、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15、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率有關(guān)。一個(gè)匝數(shù)為N的線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁通量的變化率為ΔΦ/Δt。若線圈的匝數(shù)增加到2N，其他條件不變，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)如何變化？（）A.增大到原來的2倍B.增大到原來的4倍C.不變D.減小到原來的一半二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在電磁學(xué)中，磁場(chǎng)的高斯定理表明磁場(chǎng)是無源場(chǎng)。請(qǐng)解釋磁場(chǎng)高斯定理的內(nèi)容和物理意義，說明其與靜電場(chǎng)高斯定理的區(qū)別，并舉例說明其在計(jì)算磁場(chǎng)中的應(yīng)用。2、（本題5分）簡(jiǎn)述固體物理中的能帶理論的內(nèi)容及意義，分析能帶理論在材料科學(xué)中的重要性。3、（本題5分）在量子物理中，解釋量子密鑰分發(fā)的安全性原理？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入分析熱力學(xué)中的混合氣體和分壓定律，闡述其物理概念、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及在氣體混合物性質(zhì)和化學(xué)平衡中的應(yīng)用。2、（本題5分）全面論述狹義相對(duì)論中的相對(duì)性原理，解釋其對(duì)物理規(guī)律在不同慣性系中的等價(jià)性的要求，以及相對(duì)性原理在現(xiàn)代物理學(xué)中的地位和影響。3、（本題5分）全面論述牛頓萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程、數(shù)學(xué)表達(dá)式和物理意義，探討其在天體力學(xué)和宇宙探索中的重要作用。4、（本題5分）論述光學(xué)儀器如顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的工作原理及發(fā)展歷程，分析其在科學(xué)研究中的作用。5、（本題5分）熱力學(xué)第一定律闡述了能量守恒的原理，探討其表達(dá)式的含義、與其他熱力學(xué)定律的關(guān)系，以及在各種熱過程和能量轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一質(zhì)量為m、半徑為r的均質(zhì)球體，在水平面上純滾動(dòng)，其質(zhì)心的速度為v。求球體的動(dòng)能和對(duì)與接觸