西北大學《熱力學與統(tǒng)計物理》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(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁西北大學

《熱力學與統(tǒng)計物理》2021-2022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、在波動學中，波的疊加原理指出，幾列波在同一介質(zhì)中傳播時會相互疊加。兩列頻率相同、振幅相等、振動方向相同的波在相遇區(qū)域會形成什么現(xiàn)象？（）A.干涉B.衍射C.折射D.反射2、在研究帶電粒子在磁場中的運動時，一個電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，它將做什么運動？（）A.勻速直線運動B.勻加速直線運動C.勻速圓周運動D.平拋運動3、在光學儀器中，顯微鏡和望遠鏡的原理和性能是重要的知識點。以下關于顯微鏡和望遠鏡的分辨本領，不正確的是？（）A.顯微鏡的分辨本領取決于物鏡的數(shù)值孔徑B.望遠鏡的分辨本領取決于物鏡的口徑C.增大顯微鏡的放大倍數(shù)可以提高分辨本領D.望遠鏡的分辨本領與目鏡無關4、在光學部分，光的折射現(xiàn)象是重要的知識點。一束光線從空氣斜射入水中，入射角為i，折射角為r。若光線在水中的傳播速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，入射角不變，此時折射角會如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定5、在電路分析的領域中，關于交流電路中電阻、電容和電感對電流和電壓的影響，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.在交流電路中，電阻對電流和電壓的相位沒有影響，電容使電流超前電壓，電感使電流滯后電壓B.交流電路中，電阻、電容和電感都會使電流和電壓的相位發(fā)生相同的變化C.電容和電感在交流電路中對電流和電壓的影響可以忽略不計，主要是電阻起作用D.電阻、電容和電感在交流電路中的作用是相互抵消的，最終電流和電壓的關系與直流電路相同6、在光學的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實驗具有重要意義。在雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為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系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D7、在經(jīng)典力學的范疇中，關于牛頓運動定律的適用范圍和局限性，以下哪種說法是較為準確的？（）A.牛頓運動定律適用于所有宏觀和微觀物體的運動，沒有任何局限性B.牛頓運動定律只適用于宏觀低速物體的運動，在高速和微觀領域需要相對論和量子力學來修正C.牛頓運動定律對于高速運動的物體仍然適用，但對于微觀粒子則完全不適用D.牛頓運動定律的適用范圍和局限性難以確定，取決于具體的研究對象和問題8、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。以下關于合振動的特點，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.當分振動的相位差為零時，合振動的振幅最大D.當分振動的相位差為π時，合振動的振幅最小9、在量子力學的發(fā)展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)隨時間變化的基本方程。以下關于薛定諤方程的性質(zhì)，不準確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數(shù)C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應10、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11、在相對論中，當兩個觀察者相對運動時，對于同一事件的時間和空間測量會有所不同，這被稱為“相對性”，以下哪種情況能體現(xiàn)時間的相對性？（）A.運動的時鐘走得比靜止的時鐘快B.運動的時鐘走得比靜止的時鐘慢C.運動和靜止的時鐘走得一樣快D.時間的測量與運動狀態(tài)無關12、在光學成像的原理中，對于薄透鏡成像公式的推導、適用條件以及像的性質(zhì)和特點，以下描述不準確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實、正倒和大小與物距和焦距有關C.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大13、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關于泡利不相容原理的應用，不準確的是？（）A.解釋了原子的殼層結構B.確定了每個原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預測元素的化學性質(zhì)D.對原子核的結構沒有影響14、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關于折射角的大小，哪一項描述是不準確的？（）（）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15、在光學的研究中，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。對于一束光線從空氣斜射入水中，入射角為45度，已知水的折射率為1.33，那么折射角大約是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度16、在波動光學中，單縫衍射的中央亮條紋寬度與其他亮條紋寬度不同。中央亮條紋寬度約為其他亮條紋寬度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍17、在波動學中，多普勒效應描述了波源和觀察者相對運動時頻率的變化。當波源和觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率會怎樣變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低18、在振動學中，簡諧振動是一種最簡單的振動形式。以下關于簡諧振動的特征，不正確的是？（）A.回復力與位移成正比且方向相反B.振動的頻率與振幅無關C.振動的能量與振幅的平方成正比D.簡諧振動一定是等幅振動，不存在阻尼19、在電磁感應現(xiàn)象中，一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時會產(chǎn)生感應電動勢，以下哪種情況會導致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場強度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場強度改變C.磁場強度和回路面積同時改變D.以上情況均可20、對于靜電場的性質(zhì)，以下關于電場強度和電勢的概念以及它們之間的關系，哪一個是正確的？（）A.電場強度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量，電場強度的方向總是指向電勢降低的方向B.電場強度和電勢沒有直接關系，它們分別獨立描述電場的不同特性，電場強度大的地方電勢一定高C.電勢的大小與電場強度的大小成正比，電場強度為零的地方電勢也一定為零D.電場強度和電勢都是標量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則21、在量子物理中，光子的能量與頻率有關。一個光子的頻率為ν，其能量為E。若光子的頻率變?yōu)?ν，能量會變?yōu)槎嗌?？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/422、在相對論力學中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。當一個物體的速度為0.6c時，其動能與靜能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/923、在熱力學中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定24、在電磁感應現(xiàn)象中，感應電動勢的大小與磁通量的變化率有關。一個匝數(shù)為N的線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，磁通量的變化率為ΔΦ/Δt。若線圈的匝數(shù)增加到2N，其他條件不變，感應電動勢會如何變化？（）A.增大到原來的2倍B.增大到原來的4倍C.不變D.減小到原來的一半25、關于相對論性質(zhì)量，當一個物體的速度接近光速時，其質(zhì)量會怎樣變化？（）A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小26、關于波動方程，已知一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波速為v，波長為λ，頻率為f，那么其波動方程可以表示為什么形式？（）A.y=Asin(2πft-2πx/λ)B.y=Asin(2πft+2πx/λ)C.y=Acos(2πft-2πx/λ)D.y=Acos(2πft+2πx/λ)27、在波動學中，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，振動的相位關系是怎樣的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度28、關于波動方程，對于一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波動方程的物理意義和求解方法，以下理解不準確的是（）A.波動方程描述了任意時刻波線上各質(zhì)點的位移B.已知波速和初始條件可以確定波動方程C.波動方程中的相位表示質(zhì)點振動的狀態(tài)D.波動方程只適用于機械波29、對于靜電場中的高斯定理，以下對于通過閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)電荷代數(shù)和之間關系的理解，不正確的是（）A.高斯定理反映了靜電場是有源場B.電通量只與曲面內(nèi)的電荷有關，與曲面外的電荷無關C.無論曲面形狀如何，只要閉合曲面內(nèi)電荷代數(shù)和不變，電通量就不變D.高斯定理只適用于對稱性電場30、關于熱力學第一定律，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，以下關于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在流體力學中，分析渦旋的產(chǎn)生、運動和演化，論述渦旋的物理特性、數(shù)學描述，以及渦旋在流體流動和湍流研究中的作用和應用。2、（本題5分）熱力學中的焦耳-湯姆遜效應在氣體液化和制冷技術中得到應用，深入探討其原理、熱力學分析以及在實際工程中的實現(xiàn)和優(yōu)化。3、（本題5分）深入研究熱力學中的理想氣體狀態(tài)方程，闡述其推導過程、適用條件和在描述氣體性質(zhì)及相關實驗中的應用。4、（本題5分）詳細探討光的光電效應，分析其實驗規(guī)律、物理機制和愛因斯坦的解釋，以及在光電器件和量子物理發(fā)展中的重要性。5、（本題5分）全面論述穩(wěn)恒磁場的性質(zhì)和規(guī)律，包括磁感應強度、磁通量、安培環(huán)路定理等概念，以及磁場對電流和運動電荷的作用，舉例說明其在電磁儀器中的應用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）隨著光學信息處理技術的興起，探討空間濾波、傅里葉變換光學等原理和在圖像處理、模式識別中的應用。2、（本題5分）分析波動光學中的光的散射現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及特點，探討光的散射在光學中的應用。3、（本題5分）結合光學儀器（如顯微鏡、望遠鏡）的原理，分析其分辨率的限制因素和提高分辨率的方法，以及在現(xiàn)代科學研究中的應用。4、（本題5分）在電磁學中，磁場對載流導線的作用力稱為安培力。請解釋