安徽大學(xué)《熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______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、在量子力學(xué)的范疇中，考慮一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數(shù)為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現(xiàn)粒子的概率密度與波函數(shù)的模的平方成正比。以下關(guān)于概率密度的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數(shù)的相位對(duì)概率密度沒(méi)有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測(cè)量的時(shí)間無(wú)關(guān)2、在光學(xué)的薄透鏡成像中，物距、像距和焦距之間存在一定的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)物體位于凸透鏡前兩倍焦距處時(shí)，所成的像的性質(zhì)是怎樣的？（）A.倒立、放大的實(shí)像B.倒立、縮小的實(shí)像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像3、在電磁學(xué)中，位移電流的概念是麥克斯韋方程組的重要組成部分。以下關(guān)于位移電流的產(chǎn)生和特點(diǎn)，不正確的是？（）A.位移電流是由變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的B.位移電流與傳導(dǎo)電流一樣會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)C.位移電流在真空中也能存在D.位移電流的大小與電容器極板間的電壓成正比4、對(duì)于氣體分子動(dòng)理論，以下關(guān)于理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀解釋?zhuān)囊豁?xiàng)是正確的？（）A.理想氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器壁的碰撞產(chǎn)生的，溫度與分子的平均動(dòng)能無(wú)關(guān)B.理想氣體的壓強(qiáng)和溫度都與氣體分子的平均動(dòng)能成正比，分子的平均動(dòng)能越大，壓強(qiáng)和溫度越高C.理想氣體的壓強(qiáng)取決于分子的密度和平均速度，溫度只與分子的勢(shì)能有關(guān)D.氣體分子動(dòng)理論無(wú)法解釋理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀本質(zhì)，只是一種經(jīng)驗(yàn)性的理論5、在電磁學(xué)的安培環(huán)路定理中，對(duì)于一個(gè)載有恒定電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，若以導(dǎo)線(xiàn)為軸作一個(gè)半徑為r的圓形環(huán)路，當(dāng)r<導(dǎo)線(xiàn)半徑時(shí)，環(huán)路上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r成反比C.與r的平方成正比D.與r無(wú)關(guān)6、在量子物理中，不確定性原理限制了我們同時(shí)精確測(cè)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(cè)量粒子的位置和動(dòng)量B.不能同時(shí)精確測(cè)量粒子的能量和時(shí)間C.不確定性原理是由于測(cè)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(dòng)性7、在光學(xué)的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)具有重要意義。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長(zhǎng)為λ的單色光垂直入射，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關(guān)系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D8、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)矩形線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。如果磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，而其他條件不變，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小9、在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用中，連接體問(wèn)題是常見(jiàn)的類(lèi)型。兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物體，通過(guò)輕繩連接在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，拉力F作用在m1上。若繩子突然斷裂，m2的加速度會(huì)如何變化？（）A.加速度變?yōu)?B.加速度不變C.加速度增大D.加速度減小10、在量子力學(xué)中，波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的重要概念。以下關(guān)于波函數(shù)的物理意義，不正確的是？（）A.波函數(shù)的模的平方表示粒子在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率密度B.波函數(shù)本身可以直接測(cè)量C.波函數(shù)滿(mǎn)足一定的邊界條件和歸一化條件D.波函數(shù)的相位具有重要的物理意義11、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.1/4MR212、對(duì)于熱力學(xué)第二定律，以下關(guān)于熱機(jī)效率、熵的概念以及自發(fā)過(guò)程的方向性的闡述，不準(zhǔn)確的是（）A.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過(guò)程總是朝著熵減小的方向進(jìn)行D.熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的度量13、在近代物理中，關(guān)于原子核的放射性衰變，一個(gè)放射性原子核經(jīng)過(guò)一定時(shí)間發(fā)生衰變。以下關(guān)于衰變規(guī)律和半衰期的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.衰變的概率與時(shí)間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時(shí)間C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期與外界條件無(wú)關(guān)14、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過(guò)偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向夾角為θ，以下關(guān)于透過(guò)偏振片后的光強(qiáng)，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.光強(qiáng)與cos2θ成正比B.當(dāng)θ=0時(shí)，光強(qiáng)最大C.可以通過(guò)馬呂斯定律計(jì)算光強(qiáng)D.光強(qiáng)與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)15、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對(duì)于兩個(gè)相鄰的線(xiàn)圈，其中一個(gè)線(xiàn)圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與它們之間的互感系數(shù)以及電流變化率之間有怎樣的關(guān)系？（）A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感系數(shù)和電流變化率都成反比二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在熱力學(xué)平衡態(tài)的概念中，論述其定義、條件和判斷方法，分析平衡態(tài)下系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)和微觀狀態(tài)分布。2、（本題5分）在研究光的干涉現(xiàn)象時(shí)，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是一個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述產(chǎn)生明暗條紋的條件，并解釋條紋間距與哪些因素有關(guān)？3、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋焦耳-湯姆遜實(shí)驗(yàn)中氣體溫度變化的原因？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）從物理角度探討超導(dǎo)磁懸浮的原理和應(yīng)用，包括超導(dǎo)材料的磁特性、懸浮力的計(jì)算和在交通、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的發(fā)展前景和技術(shù)挑戰(zhàn)。2、（本題5分）電動(dòng)力學(xué)中的電磁波的傳播在各向異性介質(zhì)中具有特殊性質(zhì)，分析各向異性介質(zhì)中的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率張量、電磁波的傳播方程和偏振特性，以及在晶體光學(xué)和光纖通信中的應(yīng)用。3、（本題5分）全面論述熱力學(xué)中的熱平衡和熱力學(xué)第零定律，探討它們的物理意義、條件和在溫度測(cè)量和熱交換中的應(yīng)用。4、（本題5分）詳細(xì)分析靜磁場(chǎng)中的超導(dǎo)現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)，闡述其物理原理、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和在強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生、磁懸浮等領(lǐng)域的應(yīng)用。5、（本題5分）在相對(duì)論性天體物理中，探討引力波的產(chǎn)生、傳播和探測(cè)，論述引力波的物理本質(zhì)、數(shù)學(xué)描述和引力波探測(cè)器的工作原理及觀測(cè)成果。四、計(jì)算題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）一水平放置的彈簧振子，彈簧勁度系數(shù)為k，物體質(zhì)量為m。振子從平衡位置向右移動(dòng)x0后由靜止釋放，計(jì)算其振動(dòng)周期、頻率和能量，并分析當(dāng)彈簧勁度系數(shù)和質(zhì)量變化時(shí)對(duì)振動(dòng)的影響。2、（本題10分）在一個(gè)RLC串聯(lián)電路中，