西安交通大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023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批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1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、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容變化過程。若氣體吸收的熱量為Q，壓強(qiáng)的變化量為Δp，以下關(guān)于氣體內(nèi)能的變化量，哪一項計算是不正確的？（）A.內(nèi)能的變化量等于QB.內(nèi)能的變化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m為氣體質(zhì)量，M為氣體摩爾質(zhì)量，R為普適氣體常量，T為溫度C.內(nèi)能的變化量與氣體的體積無關(guān)D.內(nèi)能的變化量與氣體的壓強(qiáng)成正比2、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3、在熱力學(xué)第三定律中，絕對零度不能達(dá)到。如果一個系統(tǒng)的溫度接近絕對零度，那么其熵會趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負(fù)值D.無窮大4、對于光學(xué)的研究，以下關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動性，哪一個是準(zhǔn)確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長、縫寬等因素密切相關(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動性無關(guān)，只是一種偶然的光學(xué)現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動性，但在大多數(shù)情況下，光仍應(yīng)被視為粒子5、在近代物理中，電子通過雙縫干涉實驗時表現(xiàn)出波動性，以下哪種解釋能說明這一現(xiàn)象？（）A.電子與雙縫邊緣發(fā)生碰撞B.電子在雙縫間發(fā)生折射C.電子的運(yùn)動遵循概率波規(guī)律D.電子受到雙縫間電場的作用6、在相對論中，長度收縮效應(yīng)指出運(yùn)動物體的長度在運(yùn)動方向上會變短。如果一個物體在相對觀察者以0.9c的速度運(yùn)動時，其在運(yùn)動方向上的長度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.57、在光學(xué)的全反射現(xiàn)象中，當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于某種介質(zhì)，臨界角為45度，當(dāng)入射角為60度時，反射光和折射光的強(qiáng)度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:08、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮。以下關(guān)于氣體內(nèi)能、溫度和做功的關(guān)系，哪一項分析是不正確的？（）A.氣體內(nèi)能增加B.溫度升高C.外界對氣體做功D.氣體對外界做功9、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運(yùn)動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數(shù)）。以下關(guān)于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關(guān)B.可以通過庫侖定律和圓周運(yùn)動的規(guī)律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質(zhì)量無關(guān)10、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功有關(guān)。一個帶正電的粒子在電場中運(yùn)動，電場力做正功，粒子的電勢能會如何變化？（）A.電勢能增大B.電勢能減小C.電勢能不變D.先增大后減小11、在熱力學(xué)第二定律的學(xué)習(xí)中，對于一個熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次諢崃縌1，向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2，對外做功W。以下關(guān)于熱機(jī)效率的表達(dá)式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%D.熱機(jī)效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)12、在研究動量守恒定律時，系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零是重要條件。在光滑水平面上，兩個質(zhì)量分別為m1和m2的小球發(fā)生正碰，碰撞前速度分別為v1和v2，碰撞后速度分別為v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞為完全彈性碰撞，碰撞后兩球的速度會如何變化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.無法確定13、在研究磁場對電流的作用時，安培力的大小可以用公式F=BIL計算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F14、在波動光學(xué)中，關(guān)于薄膜干涉現(xiàn)象，例如肥皂泡表面的彩色條紋，以下對于產(chǎn)生干涉的條件、條紋特點(diǎn)和應(yīng)用的描述，錯誤的是（）A.薄膜的上下表面反射的光發(fā)生干涉B.條紋的間距與薄膜厚度和入射光波長有關(guān)C.干涉條紋是等間距的明暗相間條紋D.薄膜干涉可用于檢測光學(xué)元件表面的平整度15、在靜電場中，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量。對于一個點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場，距離點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)，電勢如何變化？（）A.越高B.越低C.不變D.先升高后降低16、在牛頓力學(xué)的研究中，物體的運(yùn)動遵循一定的規(guī)律。一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，它的速度會發(fā)生變化。以下關(guān)于速度變化量的計算，哪個公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt17、在電磁學(xué)的安培環(huán)路定理中，對于一個載有恒定電流的長直導(dǎo)線，若以導(dǎo)線為軸作一個半徑為r的圓形環(huán)路，當(dāng)r<導(dǎo)線半徑時，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無關(guān)18、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程有著廣泛的應(yīng)用。一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)的壓強(qiáng)為P1、體積為V1、溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程，體積變?yōu)?V1，此時氣體的壓強(qiáng)變?yōu)镻2。若該過程為等溫過程，氣體的壓強(qiáng)又會變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.P1/2B.2P1C.P1D.P1/419、在波動學(xué)中，駐波是兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但傳播速度相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦線上形成的駐波，在相鄰兩個波節(jié)之間的各點(diǎn)，振動的相位關(guān)系是怎樣的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度20、在相對論中，當(dāng)一個物體的運(yùn)動速度接近光速時，以下哪個物理量會變得接近于無窮大？（）A.物體的質(zhì)量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能21、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關(guān)22、在熱力學(xué)中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。以下關(guān)于熵的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.在絕熱可逆過程中，熵不變B.在絕熱不可逆過程中，熵增加C.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)D.熵的變化只與初末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)23、在量子場論的初步介紹中，關(guān)于場的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.量子場論認(rèn)為場是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場的量子化使得粒子可以在真空中自發(fā)地產(chǎn)生和消失，這與能量守恒定律相矛盾C.量子場論通過對場進(jìn)行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實驗結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響24、在振動的合成中，兩個同方向、同頻率的簡諧振動合成后的振動仍然是簡諧振動。以下關(guān)于合振動的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.合振動的振幅等于分振動振幅之和B.合振動的初相位由分振動的初相位決定C.當(dāng)分振動的相位差為零時，合振動的振幅最大D.當(dāng)分振動的相位差為π時，合振動的振幅最小25、在電磁學(xué)中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關(guān)。一根長度為L的直導(dǎo)線，通有電流I，垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)線所受安培力的大小為F。若將導(dǎo)線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到2B，此時導(dǎo)線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.2FB.4FC.8FD.16F26、對于固體物理的知識，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和晶格振動的特點(diǎn)，哪一項是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，晶格振動對晶體的熱學(xué)性質(zhì)沒有影響B(tài).晶體中的原子或分子在空間呈無序排列，晶格振動的頻率與晶體的彈性常數(shù)無關(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)的類型眾多，晶格振動會導(dǎo)致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象D.晶格振動只在高溫下對晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時可以忽略不計27、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)動沒有實質(zhì)作用28、在電學(xué)中，電容是描述電容器儲存電荷能力的物理量。以下關(guān)于電容的決定因素，不正確的是？（）A.電容器的電容與極板間的距離成反比B.電容器的電容與極板的正對面積成正比C.電容器的電容與極板間的介質(zhì)有關(guān)D.電容器所帶電荷量越多，電容越大29、在電磁學(xué)中，一個長直螺線管內(nèi)部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長度，以下關(guān)于磁場強(qiáng)度的計算，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.磁場強(qiáng)度與電流成正比B.磁場強(qiáng)度與匝數(shù)成正比C.磁場強(qiáng)度與螺線管長度無關(guān)D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強(qiáng)度30、關(guān)于相對論性動量和能量，當(dāng)一個粒子的速度接近光速時，其動量和能量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有很大的不同，以下哪種情況能體現(xiàn)這種差異？（）A.動量隨速度增加而線性增加B.能量與速度無關(guān)C.動量和能量都趨于無窮大D.能量不僅取決于動量還與速度有關(guān)二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）牛頓力學(xué)中的轉(zhuǎn)動問題在機(jī)械工程和天體運(yùn)動中有重要應(yīng)用，論述剛體的轉(zhuǎn)動定律、轉(zhuǎn)動慣量的計算方法以及在實際問題中的分析思路。2、（本題5分）請論述牛頓力學(xué)三大定律在現(xiàn)實生活中的廣泛應(yīng)用及重要意義，舉例說明其對物體運(yùn)動的具體影響。3、（本題5分）從物理學(xué)原理出發(fā)，探討超導(dǎo)現(xiàn)象，包括超導(dǎo)材料的特性、超導(dǎo)的微觀機(jī)制以及超導(dǎo)在能源傳輸、磁懸浮等領(lǐng)域的應(yīng)用前景和挑戰(zhàn)。4、（本題5分）全面論述麥克斯韋方程組的物理意義和數(shù)學(xué)形式，闡述其對電磁場理論的建立和發(fā)展所起到的關(guān)鍵作用。5、（本題5分）深入分析熱力學(xué)中的克勞修斯不等式，闡述其物理意義、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及在判斷不可逆過程和熱力學(xué)效率中的應(yīng)用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述光的干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生條件及特點(diǎn)，舉例說明光的干涉在實際中的應(yīng)用。2、（本題5分）請全面論述光的全反射現(xiàn)象，包括其產(chǎn)生條件、臨界角的計算和在光纖通信、光學(xué)器件中的應(yīng)用。3、（本題5分）在熱力學(xué)第二定律中，克勞修斯表述和開爾文表述分別是什么？請用通俗的語言進(jìn)行解釋，并舉例說明違反這兩個表述的情況是不可能發(fā)生的。4、（本題5分）在波動學(xué)中，解釋波的能量密度和能流密度的概念？5、（本題5分）在