西華大學(xué)《計(jì)算物理基礎(chǔ)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)西華大學(xué)《計(jì)算物理基礎(chǔ)》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在相對(duì)論中，考慮兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性系S和S'，在S系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在S'系中觀測(cè)可能不同時(shí)發(fā)生。以下關(guān)于這種時(shí)間相對(duì)性的解釋，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.時(shí)間的相對(duì)性是由光速不變?cè)韺?dǎo)致的B.可以通過(guò)洛倫茲變換來(lái)計(jì)算時(shí)間的差異C.這種時(shí)間差異只在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)才明顯D.時(shí)間的相對(duì)性與觀察者的位置無(wú)關(guān)2、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，總電阻的計(jì)算方法不同。有三個(gè)電阻R1、R2、R3，分別為2Ω、3Ω、4Ω，將它們并聯(lián)，總電阻為多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω3、在剛體力學(xué)中，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算，以及定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，以下說(shuō)法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能等于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理適用于剛體的變速轉(zhuǎn)動(dòng)C.只有保守力做功時(shí)，剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能守恒D.剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無(wú)關(guān)4、在剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的物理量，以下哪種情況會(huì)使剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大？（）A.質(zhì)量分布靠近轉(zhuǎn)軸B.質(zhì)量分布遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸C.轉(zhuǎn)軸位置改變D.剛體的角速度增大5、在相對(duì)論的框架下，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和影響因素的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.物體運(yùn)動(dòng)速度越快，長(zhǎng)度收縮越明顯B.時(shí)間膨脹只在接近光速時(shí)才顯著C.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹與觀察者的參考系有關(guān)D.對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)物體，長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹可以忽略不計(jì)6、對(duì)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，以下關(guān)于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和大小的分析，不正確的是（）A.只要導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比C.導(dǎo)體切割磁感線的速度越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.當(dāng)導(dǎo)體平行于磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)7、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過(guò)偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向夾角為θ，以下關(guān)于透過(guò)偏振片后的光強(qiáng)，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.光強(qiáng)與cos2θ成正比B.當(dāng)θ=0時(shí)，光強(qiáng)最大C.可以通過(guò)馬呂斯定律計(jì)算光強(qiáng)D.光強(qiáng)與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)8、在熱力學(xué)中，熵是一個(gè)反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。一個(gè)絕熱封閉系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)生不可逆過(guò)程，系統(tǒng)的熵會(huì)怎樣變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少9、關(guān)于光學(xué)的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上產(chǎn)生干涉條紋，以下哪種因素會(huì)影響條紋的間距？（）A.薄膜的厚度B.入射光的波長(zhǎng)C.薄膜的折射率D.以上因素均會(huì)10、在光學(xué)的反射定律中，入射角等于反射角。一束光線以入射角i照射到平面鏡上，反射光線與入射光線的夾角為120°，入射角i的大小是多少？（）A.30°B.60°C.90°D.120°11、在波動(dòng)學(xué)中，多普勒效應(yīng)描述了波源和觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)頻率的變化。當(dāng)波源和觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率會(huì)怎樣變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低12、在熱力學(xué)第三定律的探討中，關(guān)于絕對(duì)零度不可達(dá)到的原理和其意義，以下哪種描述是正確的？（）A.熱力學(xué)第三定律指出，絕對(duì)零度可以通過(guò)有限的步驟達(dá)到，只是目前的技術(shù)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)B.絕對(duì)零度不可達(dá)到意味著在任何過(guò)程中，系統(tǒng)的溫度都不可能降低到絕對(duì)零度，這反映了熱現(xiàn)象的方向性和有限性C.熱力學(xué)第三定律對(duì)實(shí)際的熱學(xué)過(guò)程沒(méi)有任何指導(dǎo)意義，只是一種理論上的假設(shè)D.絕對(duì)零度不可達(dá)到是因?yàn)樵诮咏^對(duì)零度時(shí)，物質(zhì)的性質(zhì)會(huì)發(fā)生奇異的變化，使得進(jìn)一步降溫變得不可能13、在相對(duì)論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。一個(gè)物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能為Ek。若速度增大到2v，動(dòng)能會(huì)如何變化？（）A.動(dòng)能增大到原來(lái)的2倍B.動(dòng)能增大到原來(lái)的4倍C.動(dòng)能增大到原來(lái)的8倍D.動(dòng)能增大到原來(lái)的16倍14、在近代物理中，電子通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性，以下哪種解釋能說(shuō)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(dòng)遵循概率波規(guī)律D.電子受到雙縫間電場(chǎng)的作用15、在電磁學(xué)中，對(duì)于一個(gè)平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時(shí)保持極板上的電荷量不變。以下關(guān)于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項(xiàng)說(shuō)法是不正確的？（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時(shí)，電容減小會(huì)導(dǎo)致電壓降低D.可以通過(guò)電容的定義式和決定式來(lái)分析電壓的變化二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在相對(duì)論中，質(zhì)速關(guān)系表明物體的質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增大。請(qǐng)從相對(duì)論的基本原理出發(fā)，推導(dǎo)質(zhì)速關(guān)系的公式，解釋其物理意義，并舉例說(shuō)明其在高能物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。2、（本題5分）解釋理想氣體狀態(tài)方程，并說(shuō)明在實(shí)際氣體中，哪些因素會(huì)導(dǎo)致理想氣體狀態(tài)方程的偏差？舉例說(shuō)明理想氣體狀態(tài)方程在工程和科研中的應(yīng)用。3、（本題5分）分析波動(dòng)光學(xué)中的光的反射和折射的偏振現(xiàn)象，探討光的偏振在光學(xué)中的應(yīng)用。4、（本題5分）在相對(duì)論中，討論相對(duì)論對(duì)電磁學(xué)理論的修正和統(tǒng)一？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）深入探討量子力學(xué)中的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)，解釋其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、物理意義和對(duì)原子磁矩和空間量子化的驗(yàn)證。2、（本題5分）分析熱力學(xué)中的不可逆過(guò)程熱力學(xué)，論述不可逆過(guò)程熱力學(xué)的基本概念、熵產(chǎn)生率和最小熵產(chǎn)生原理，以及在復(fù)雜系統(tǒng)和非平衡態(tài)熱力學(xué)中的應(yīng)用。3、（本題5分）深入探討量子力學(xué)中的量子隧穿效應(yīng)，解釋其物理原理、數(shù)學(xué)模型以及在微觀粒子行為和半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用。4、（本題5分）全面論述量子力學(xué)中的諧振子模型，解釋其物理意義、數(shù)學(xué)求解和能量本征值，以及諧振子模型在原子分子物理和量子場(chǎng)論中的應(yīng)用和推廣。5、（本題5分）深入探討量子力學(xué)中的氫原子的量子態(tài)和能級(jí)結(jié)構(gòu)，解釋其數(shù)學(xué)模型、物理圖像和在原子光譜分析、量子化學(xué)中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一束自然光通過(guò)一個(gè)由三個(gè)偏振片組成的系統(tǒng)，第一個(gè)偏振片的偏振化方向與第二個(gè)偏振片的夾角為45°，第二個(gè)偏振片與第三個(gè)偏振片的夾角為30°。已知入射光的強(qiáng)度為I0，求通過(guò)第三個(gè)偏振片后的光強(qiáng)。2、（本題10分）在一個(gè)豎直放置的U形管中，裝有密度為ρ的液體，左右兩管的高度差為h，U形管的橫截面積為S。已知液體密度ρ、高度差h和橫截面積S，求左右兩管中液體的壓強(qiáng)差。3、（本題10分）一個(gè)帶電量為+3×10^(-6)C的點(diǎn)電荷位于坐標(biāo)原點(diǎn)，在x軸正方向2m處