西北大學《熱力學與統(tǒng)計物理》2022-2023學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁西北大學

《熱力學與統(tǒng)計物理》2022-2023學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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/42、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3、在電磁學中，位移電流的概念是麥克斯韋方程組的重要組成部分。以下關于位移電流的產(chǎn)生和特點，不正確的是？（）A.位移電流是由變化的電場產(chǎn)生的B.位移電流與傳導電流一樣會產(chǎn)生磁場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、在熱力學的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關于氣體的溫度、壓強和熵的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.溫度不變B.壓強減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比5、在狹義相對論中，對于同時的相對性概念，以下關于在不同慣性參考系中觀察兩個事件是否同時發(fā)生的判斷，描述不準確的是（）A.在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個參考系中一定不同時發(fā)生B.同時的相對性是由于光速不變原理導致的C.當兩個參考系的相對速度較小時，同時的相對性不明顯D.同時的相對性與觀察者的運動狀態(tài)有關6、在熱力學的卡諾循環(huán)中，由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。如果卡諾熱機的高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，其效率η可以表示為？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T17、在研究物體的振動時，阻尼振動是一種常見的情況。一個做阻尼振動的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動過程中，物體的周期和頻率會如何變化？（）A.周期不變，頻率不變B.周期不變，頻率減小C.周期增大，頻率減小D.周期減小，頻率增大8、在量子力學的范疇中，考慮一個處于定態(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。以下關于概率密度的描述，哪一項是不正確的？（）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)的相位對概率密度沒有影響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量的時間無關9、在電磁學的電磁波理論中，電磁波在真空中的傳播速度是恒定的。不同頻率的電磁波在真空中傳播時，哪個物理量是相同的？（）A.波長B.波速C.頻率D.能量10、在熱力學第三定律中，絕對零度不能達到。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.負值D.無窮大11、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個原子中，不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個原子的同一軌道上，最多能容納幾個電子？（）A.1B.2C.3D.412、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13、在靜電場中，高斯定理可以用來計算電場強度。對于一個帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強度大小與距離r的關系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比14、在相對論中，長度收縮效應是指物體沿運動方向的長度會變短。一個長度為L0的物體，在相對觀察者以速度v運動時，觀察者測得的長度L會如何變化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.無法確定15、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?？藙谛匏贡硎鲋赋觯瑹崃坎荒茏园l(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現(xiàn)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(zhì)C.等待足夠長的時間D.以上都不對16、關于理想氣體的狀態(tài)方程，對于一定質(zhì)量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強、體積和溫度的關系，以下說法錯誤的是（）A.當溫度不變時，壓強與體積成反比B.當體積不變時，壓強與溫度成正比C.當壓強不變時，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體17、關于磁場對電流的作用，一根長為L的直導線，通有電流I，放在磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小與以下哪個因素無關？（）A.導線的材料B.導線的放置方向C.電流的大小D.磁場的方向18、在電場的高斯定理的理解中，關于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當?shù)模浚ǎ〢.電場的高斯定理表明，通過任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面所包圍的電荷量除以真空電容率，只適用于靜電場B.高斯定理適用于任何電場，包括變化的電場，但對于非對稱的電場，應用高斯定理求解電場強度比較困難C.電場的高斯定理可以直接求出任意電場中某點的電場強度，不需要考慮電場的對稱性D.高斯定理只適用于均勻電場，對于非均勻電場無法應用19、在近代物理中，盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。在實驗中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他條件不變，那么散射角大于90度的α粒子數(shù)會如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無法確定20、在光學的折射定律中，對于光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時的折射情況，以下關于入射角和折射角的正弦值之比與介質(zhì)折射率的關系，描述不準確的是（）A.入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的相對折射率B.折射率大的介質(zhì)中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度有關D.不同頻率的光在同一介質(zhì)中的折射率相同二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）闡述牛頓第三定律的內(nèi)涵，探討其在不同領域的具體實例及作用。2、（本題5分）闡述晶體的特點及晶體結(jié)構(gòu)的類型，分析晶體在材料科學中的重要性。3、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的相對論動能和相對論總能量，推導其數(shù)學表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其與經(jīng)典動能和能量的區(qū)別。4、（本題5分）在量子物理中，解釋量子計算的基本原理和優(yōu)勢？5、（本題5分）在電磁學中，電磁波的傳播特性包括波長、頻率、波速等。請解釋電磁波的產(chǎn)生機制，推導電磁波在真空中的波速公式，并說明電磁波在不同介質(zhì)中的傳播特點和應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，縫到屏的距離為D，波長為λ的單色光入射。若在其中一縫前放置一厚度為t、折射率為n的透明薄片，求此時中央明紋的位置移動量。2、（本題5分）在相對論中，一靜止長度為L0的物體，以速度v沿其長度方向運動，求其運動長度。3、（本題5分）一個理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程，初態(tài)壓強為P1，體積為V1，末態(tài)體積為V2。已知氣體的比熱容比為γ，計算末態(tài)的壓強和溫度。4、（本題5分）一理想氣體進行卡諾循環(huán)，高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2。若在高溫熱源和低溫熱源之間增加一個溫度為T3的中間熱源，構(gòu)成一個新的循環(huán)，求新循環(huán)的效率。5、（本題5分）在楊氏雙縫干涉實驗中，雙縫間距為d=0.2mm，雙縫到屏的距離為D=2m，入射光波長為λ=500nm。計算相鄰明條紋的間距和第十級明條紋的位置。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）深入探討量子力學中