邵陽學院《計算物理基礎》2023-2024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頁邵陽學院《計算物理基礎》

2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、在電磁感應現象中，感應電流的方向可以用楞次定律來判斷。當穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定2、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。克勞修斯表述指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質C.等待足夠長的時間D.以上都不對3、在電磁學中，法拉第電磁感應定律揭示了電磁現象之間的重要聯(lián)系。以下關于法拉第電磁感應定律的描述，哪一項是不準確的？（）A.感應電動勢的大小與穿過閉合回路的磁通量的變化率成正比B.即使回路不閉合，只要磁通量發(fā)生變化，也會產生感應電動勢C.感應電動勢的方向總是阻礙磁通量的變化D.磁通量變化越快，感應電動勢就一定越大，與回路的電阻無關4、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發(fā)射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm5、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，未衰變的原子核數目占原原子核數目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/166、在靜電場的研究中，電場強度和電勢是兩個重要的物理量。對于一個點電荷產生的電場，電場強度為零的地方，電勢一定為零嗎？（）A.一定為零B.一定不為零C.可能為零，也可能不為零D.取決于點電荷的電荷量7、在波動學中，兩列頻率相同、振幅相同、振動方向相同但傳播方向相反的波疊加會形成駐波。以下關于駐波的特點，哪一項描述是不準確的？（）A.有些位置始終靜止不動，稱為波節(jié)B.相鄰波節(jié)之間的距離為半個波長C.波腹處的振幅是波源振幅的兩倍D.駐波的能量不隨時間傳播8、在熱學中，理想氣體的絕熱過程是一種特殊的熱力學過程。以下關于絕熱過程中氣體狀態(tài)參量的變化，不準確的是？（）A.絕熱壓縮時，溫度升高，壓強增大B.絕熱膨脹時，溫度降低，壓強減小C.絕熱過程中，氣體的內能保持不變D.絕熱過程中9、在熱力學第一定律的應用中，對于絕熱過程，以下關于其特點的描述，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)內能減少，溫度降低C.絕熱壓縮時，系統(tǒng)內能增加，溫度升高D.絕熱過程中，系統(tǒng)對外做功等于內能的減少量10、在熱力學過程中，絕熱膨脹和絕熱壓縮過程具有不同的特點。對于一定量的理想氣體，經過絕熱膨脹后，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定11、在電磁學的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導線在磁場中受到安培力的作用。當電流方向與磁場方向垂直時，安培力的大小與哪些因素有關？（）A.只與電流大小有關B.只與磁場強度有關C.與電流大小和磁場強度都有關D.與電流大小、磁場強度和導線長度都有關12、在電學中，一個電阻為R的電阻絲，接在電壓為U的電源上，在t時間內產生的熱量為Q。若將電阻絲對折后接入同一電源，在相同時間內產生的熱量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q13、在量子力學的領域，微觀粒子具有波粒二象性。對于一個具有一定動量p的微觀粒子，其對應的德布羅意波長λ可以通過哪個公式計算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p2)14、在波動方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關于邊界條件的類型，不準確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無限大邊界條件15、在熱力學第二定律的學習中，對于一個熱機，從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W。以下關于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質的性質無關16、在研究簡諧運動時，回復力的特點需要明確。一個做簡諧運動的物體，回復力大小與位移大小成正比，方向相反。當位移為最大位移的一半時，回復力的大小是最大回復力的多少倍？（）A.1/2B.√2/2C.1/√2D.1/417、對于熱力學第一定律，一定質量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內能會如何改變？（）A.內能不變B.內能減小C.內能增大D.無法確定18、在相對論中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。當一個物體的速度接近光速時，其動能的增加與速度的關系是怎樣的？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能的增加變得越來越困難D.動能的增加變得越來越容易19、對于靜電場，一個帶正電的點電荷在電場中由靜止釋放，它將如何運動？（）A.沿電場線方向加速運動B.沿電場線方向減速運動C.垂直電場線方向運動D.靜止不動20、對于靜電屏蔽現象，在一個金屬殼內部放置一個帶電體，以下哪種說法是正確的？（）A.殼外電場不受殼內帶電體的影響B(tài).殼內電場不受殼外電場的影響C.殼內殼外電場均不受影響D.殼內殼外電場相互影響21、在剛體定軸轉動的研究中，一個質量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉動。若已知圓盤的轉動慣量和角速度，以下關于圓盤的角動量和動能，哪一項計算是不準確的？（）A.角動量等于轉動慣量與角速度的乘積B.動能可以通過轉動慣量和角速度的平方計算C.改變轉動軸的位置，轉動慣量會發(fā)生變化，但角動量不變D.圓盤的動能與質量分布的均勻程度無關22、在相對論力學中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。以下關于質能方程的理解，不準確的是？（）A.質量和能量可以相互轉化，且轉化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質能方程給出C.質能方程表明質量就是能量，能量就是質量D.在核反應中，質量的虧損會釋放出巨大的能量23、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）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24、在電磁學的電磁波理論中，對于電磁波的產生、傳播特性和應用，以下關于電磁波的波長、頻率、波速的關系以及電磁波在真空中和介質中的傳播的描述，錯誤的是（）A.電磁波的波速等于波長與頻率的乘積B.電磁波在真空中的傳播速度是恒定的C.電磁波在介質中的波長比在真空中長D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同25、對于熱力學過程中的可逆過程和不可逆過程，以下關于其區(qū)別和判斷標準，哪一項是準確的？（）A.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否能夠反向進行，只要能夠反向進行的過程就是可逆過程B.可逆過程是一種理想過程，在實際中不存在，不可逆過程則是普遍存在的，判斷標準是看過程是否引起了外界的變化C.可逆過程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于能量轉化的效率，效率高的是可逆過程，效率低的是不可逆過程二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）請全面論述波動方程的建立和求解方法，分析波動方程在描述機械波和電磁波傳播中的通用性和物理意義。2、（本題5分）說明湍流的特點及形成原因，探討湍流在流體力學中的研究意義。3、（本題5分）隨著半導體物理的研究深入，探討半導體的導電機制、PN結的特性和半導體器件（如二極管、晶體管）的工作原理。4、（本題5分）分析狹義相對論中的同時性相對性原理，探討其在相對論中的作用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個勻強電場中，電場強度為E，一個電荷量為q的正電荷從A點移動到B點，A、B兩點間的距離為d，且AB連線與電場線的夾角為θ。已知電場強度E、電荷量q、距離d和夾角θ，求電荷從A點移動到B點電場力所做的功。2、（本題5分）一個單匝矩形線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的對稱軸勻速轉動，線圈的面積為S，匝數為1，磁感應強度為B，轉動角速度為ω。從線圈平面與磁場方向平行的位置開始計時，求線圈中感應電動勢的瞬時值表達式。3、（本題5分）一質量為m的小球在光滑的圓錐形容器內做水平面內的勻速圓周運動，圓錐頂角為2θ。計算小球運動的角速度和繩子的拉力。4、（本題5分）一長直導線中通有交變電流I=I0*sin(ωt)，在其旁邊有一個矩形線圈，邊長分別為a和b，線圈與導線距離為r。計算線圈中的感應電動勢，并討論電動勢的頻率和相位。5、（本題5分）一質點在x-y平面內運動，其速度分量分別為vx=3t，vy=4-2t，初始位置為（1，0）。求