中南大學《大學物理C（二）》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁中南大學《大學物理C（二）》

2021-2022學年第一學期期末試卷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、在波動光學的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時保持其他條件不變。以下關于衍射條紋的寬度和強度的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強度減弱C.可以通過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關2、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3、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4、在電學中，一個電容器充電后與電源斷開，然后將兩極板間的距離增大，那么電容器的電容、電壓和電場強度會如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場強度不變B.電容增大，電壓減小，電場強度減小C.電容不變，電壓不變，電場強度不變D.電容減小，電壓不變，電場強度減小5、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著廣泛的應用。一定質量的理想氣體，初始狀態(tài)的壓強為P1、體積為V1、溫度為T1，經過絕熱過程，體積變?yōu)?V1，此時氣體的壓強變?yōu)镻2。若該過程為等溫過程，氣體的壓強又會變?yōu)槎嗌?？（）A.P1/2B.2P1C.P1D.P1/46、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7、關于自感和互感現(xiàn)象，以下對于自感系數(shù)、互感系數(shù)的影響因素以及自感和互感在電路中的作用和應用的理解，不正確的是（）A.自感系數(shù)與線圈的匝數(shù)、形狀和是否有鐵芯有關B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置和匝數(shù)有關C.自感現(xiàn)象總是阻礙電流的變化D.互感現(xiàn)象在變壓器中沒有作用8、在波動學中，一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波速為v，波長為λ，周期為T。某一時刻的波形圖如圖所示。以下關于經過時間t后波形的移動距離，哪一項計算是不準確的？（）A.移動距離為vtB.當t=nT（n為整數(shù)）時，波形不變C.移動距離與波長和周期無關D.可以通過波速和時間的乘積計算移動距離9、對于磁場的安培環(huán)路定理，以下關于其內容和應用中的注意事項，哪一個是準確的？（）A.安培環(huán)路定理指出，在穩(wěn)恒磁場中，磁感應強度沿任何閉合回路的線積分等于穿過該回路所包圍面積的電流代數(shù)和的μ0倍，但該定理不能用于求解非對稱電流分布產生的磁場B.安培環(huán)路定理適用于任何磁場，只要知道回路所包圍的電流，就可以直接求出磁感應強度C.應用安培環(huán)路定理時，不需要考慮磁場的對稱性和電流的分布情況D.安培環(huán)路定理中的電流必須是傳導電流，不包括位移電流10、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。以下關于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對外做功C.等壓過程中內能的變化與等容過程中內能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同11、在原子核物理中，半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量。某放射性元素的半衰期為T，經過時間2T后，未衰變的原子核數(shù)目占原原子核數(shù)目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/1612、在波動光學的領域，考慮一束相干光通過雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時保持其他條件不變。以下關于干涉條紋間距的變化，哪一項分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會變小，因為雙縫間距與條紋間距成反比B.可以通過雙縫干涉的公式來定量計算條紋間距的變化C.光的波長不變的情況下，雙縫間距增大必然導致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強度無關13、在相對論的框架下，對于高速運動物體的長度收縮和時間膨脹現(xiàn)象，以下關于其產生條件和影響因素的描述，不準確的是（）A.物體運動速度越快，長度收縮越明顯B.時間膨脹只在接近光速時才顯著C.長度收縮和時間膨脹與觀察者的參考系有關D.對于低速運動物體，長度收縮和時間膨脹可以忽略不計14、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其滿足薛定諤方程。以下關于薛定諤方程的求解和應用，哪一項描述是不準確的？（）A.薛定諤方程的解可以給出粒子的可能狀態(tài)B.求解過程通常需要特定的邊界條件C.對于復雜的系統(tǒng)，精確求解薛定諤方程往往很困難D.薛定諤方程只適用于非相對論情況15、對于熱力學第一定律，以下關于其表述以及在不同熱學過程中的應用，哪一項是正確的？（）A.熱力學第一定律指出，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.熱力學第一定律表明，一個熱力學系統(tǒng)的內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用C.熱力學第一定律只適用于理想氣體的熱學過程，對于實際氣體和液體則不適用D.熱力學第一定律無法解釋熱機效率不能達到100%的原因二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（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。2、（本題5分）分析原子核的組成及結構，探討原子核在物理學中的重要作用。3、（本題5分）在熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述中，揭示了熱過程的不可逆性。請詳細闡述這兩種表述的內容，并說明它們之間的等價性。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）全面論述狹義相對論中的雙生子佯謬，分析其物理情境、數(shù)學推導和相對論解釋，以及對時間相對性的深入理解。2、（本題5分）探討聲學中的聲學超材料，論述聲學超材料的設計原理、特性和應用，如聲波隱身、聲學聚焦和隔振降噪中的創(chuàng)新應用和潛在發(fā)展。3、（本題5分）探討固體物理中的晶體結構和能帶理論，包括晶體的晶格結構、原子價鍵類型，以及能帶的形成和對固體導電性的影響，舉例說明其在半導體器件中的應用。4、（本題5分）在量子場論中，規(guī)范場的量子化是構建理論的重要步驟，闡述規(guī)范場量子化的方法、困難和解決途徑，以及在量子電動力學和量子色動力學中的應用。5、（本題5分）在相對論中，相對論動量和能量的概念與經典力學有很大不同，分析其定義、表達式以及在高能物理實驗和相對論性粒子碰撞中的應用。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個勻強電場中，有一個電荷量為q的帶電粒子，從A點以初速度v0沿與電場線成α角的方向射入，電場強度為E。粒子在電場中運動一段時間后到達B點，求粒子在電場中的加速度、運動時間以及A、B兩點間的電勢差。2、（本題10分）在一個絕熱的容器中，有兩個絕熱的活塞將容器分為A、B、C三部分，A、C兩部分充滿理想氣體，B