湖南文理學(xué)院《固體物理學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《固體物理學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)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、在磁場中，安培環(huán)路定理可以用來計算磁感應(yīng)強(qiáng)度。以下關(guān)于安培環(huán)路定理的應(yīng)用，不準(zhǔn)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(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.對于非對稱的磁場分布，不能直接應(yīng)用安培環(huán)路定理2、在剛體力學(xué)的研究中，關(guān)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(zhǔn)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(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)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(yuǎn)，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(shí)質(zhì)作用3、對于熱力學(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)過程總是朝著熵減小的方向進(jìn)行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量4、在物理實(shí)驗中，對于測量誤差的來源、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5、在物理光學(xué)中，對于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關(guān)于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應(yīng)用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當(dāng)或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性D.衍射現(xiàn)象在光學(xué)儀器的分辨率提高方面沒有作用6、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)一個物體位于凸透鏡前兩倍焦距處時，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7、在光學(xué)成像的原理中，對于薄透鏡成像公式的推導(dǎo)、適用條件以及像的性質(zhì)和特點(diǎn)，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實(shí)、正倒和大小與物距和焦距有關(guān)C.當(dāng)物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實(shí)像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大8、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足一定的方程。若已知粒子的勢能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內(nèi)U(x)=0，那么在此區(qū)域內(nèi)粒子的波函數(shù)滿足怎樣的方程？（）A.波動方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程9、對于波動光學(xué)中的薄膜干涉現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和條紋特點(diǎn)，哪一項是準(zhǔn)確的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均勻，且入射光必須是單色光，干涉條紋是等間距的明暗相間條紋B.薄膜干涉發(fā)生在薄膜的上、下表面反射光相遇時，薄膜厚度不均勻會導(dǎo)致條紋彎曲，條紋的明暗取決于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能發(fā)生，條紋的間距和顏色與薄膜的性質(zhì)無關(guān)D.薄膜干涉現(xiàn)象復(fù)雜且難以觀察，在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大價值10、關(guān)于萬有引力定律，兩個質(zhì)量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與m1和m2有關(guān)B.只與r有關(guān)C.與m1、m2和r都有關(guān)D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關(guān)11、在相對論的理論框架下，關(guān)于時間膨脹和長度收縮效應(yīng)，以下哪種說法是正確的？（）A.時間膨脹和長度收縮效應(yīng)只存在于理論中，在實(shí)際生活中無法觀測到B.當(dāng)物體運(yùn)動速度接近光速時，會出現(xiàn)時間膨脹和長度收縮現(xiàn)象，且這種效應(yīng)是相對的，取決于觀察者的參考系C.時間膨脹和長度收縮效應(yīng)與物體的運(yùn)動速度無關(guān)，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對論中的時間膨脹和長度收縮效應(yīng)違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的12、在剛體定軸轉(zhuǎn)動的研究中，一個質(zhì)量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉(zhuǎn)動。若已知圓盤的轉(zhuǎn)動慣量和角速度，以下關(guān)于圓盤的角動量和動能，哪一項計算是不準(zhǔn)確的？（）A.角動量等于轉(zhuǎn)動慣量與角速度的乘積B.動能可以通過轉(zhuǎn)動慣量和角速度的平方計算C.改變轉(zhuǎn)動軸的位置，轉(zhuǎn)動慣量會發(fā)生變化，但角動量不變D.圓盤的動能與質(zhì)量分布的均勻程度無關(guān)13、在波動光學(xué)中，光柵衍射是一種重要的衍射現(xiàn)象。以下關(guān)于光柵衍射條紋的特點(diǎn)，不準(zhǔn)確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數(shù)越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數(shù)，條紋會變得更加尖銳明亮14、對于熱學(xué)中的熱平衡定律，以下關(guān)于兩個溫度不同的物體相互接觸達(dá)到熱平衡時的溫度變化、熱量傳遞和熵的變化的解釋，不正確的是（）A.最終達(dá)到熱平衡時，兩個物體溫度相同B.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱平衡過程中總熵增加D.熱平衡定律只適用于固體之間的熱傳遞15、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，對于絕熱過程，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，不正確的是？（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.絕熱膨脹時，系統(tǒng)內(nèi)能減少，溫度降低C.絕熱壓縮時，系統(tǒng)內(nèi)能增加，溫度升高D.絕熱過程中，系統(tǒng)對外做功等于內(nèi)能的減少量二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述劈尖干涉的原理及條紋特點(diǎn)，分析劈尖干涉在實(shí)際中的應(yīng)用。2、（本題5分）對于一個帶點(diǎn)粒子在電場和磁場同時存在的區(qū)域中運(yùn)動，請分析粒子的運(yùn)動軌跡和受力情況，并討論在什么條件下可以實(shí)現(xiàn)粒子的加速、偏轉(zhuǎn)或勻速直線運(yùn)動？3、（本題5分）在熱力學(xué)中，熵是一個重要的概念。請說明熵的物理意義，并舉例說明在哪些實(shí)際的熱力學(xué)過程中熵是增加的，以及為什么會增加。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在量子場論中，重整化群方法用于研究物理系統(tǒng)在不同尺度下的行為，闡述重整化群的基本思想、操作步驟和在臨界現(xiàn)象、凝聚態(tài)物理中的應(yīng)用。2、（本題5分）在相對論性天體物理中，探討引力波的產(chǎn)生、傳播和探測，論述引力波的物理本質(zhì)、數(shù)學(xué)描述和引力波探測器的工作原理及觀測成果。3、（本題5分）全面論述狹義相對論中的相對論性動量和能量，分析其與經(jīng)典力學(xué)中動量和能量的區(qū)別和聯(lián)系，以及在高能物理中的應(yīng)用。4、（本題5分）論述波動光學(xué)和幾何光學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系，舉例說明它們在不同領(lǐng)域的應(yīng)用場景。5、（本題5分）在電動力學(xué)中，電磁波的輻射是一個重要內(nèi)容，請論述電磁波輻射的條件、輻射功率的計算以及天線的基本原理和類型，舉例說明其在通信和雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，繩子長度為l，小球在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度分別為v1和v2。計算繩子在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的張力，并分析小球能完成圓周運(yùn)動的條件。2、（本題10分）一理