湖南文理學院《固體物理學》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《固體物理學》2021-2022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15個小題，每小題2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、在磁場中，安培環(huán)路定理可以用來計算磁感應強度。以下關于安培環(huán)路定理的應用，不準確的是？（）A.要求磁場具有高度的對稱性B.閉合回路必須選取在磁場為零的區(qū)域C.可以用于計算無限長直導線周圍的磁感應強度D.對于非對稱的磁場分布，不能直接應用安培環(huán)路定理2、在剛體力學的研究中，關于剛體的定軸轉動定律和轉動慣量的影響因素，以下哪種描述是準確的？（）A.剛體的定軸轉動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉動慣量與角加速度的乘積，轉動慣量只與剛體的質量分布有關，與轉軸位置無關B.剛體的定軸轉動定律與牛頓第二定律類似，轉動慣量取決于剛體的質量、形狀和轉軸位置，質量分布離轉軸越遠，轉動慣量越大C.剛體的轉動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉動D.剛體的定軸轉動定律只適用于勻速轉動的情況，對于變速轉動則不適用，轉動慣量對剛體的轉動沒有實質作用3、對于熱力學第二定律，以下關于熱機效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準確的是（）A.熱機效率不可能達到100%B.熵增加原理適用于孤立系統C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進行D.熵是系統無序程度的度量4、在物理實驗中，對于測量誤差的來源、分類和減小誤差的方法，以下關于系統誤差、偶然誤差的特點和處理方式的描述，不正確的是（）A.系統誤差具有確定性和重復性B.偶然誤差服從正態(tài)分布C.多次測量取平均值可以消除系統誤差D.選擇更精密的儀器可以減小系統誤差5、在物理光學中，對于光的衍射現象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現象的應用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現象證明了光具有波動性D.衍射現象在光學儀器的分辨率提高方面沒有作用6、在光學的薄透鏡成像中，物距、像距和焦距之間存在一定的關系。當一個物體位于凸透鏡前兩倍焦距處時，所成的像的性質是怎樣的？（）A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像7、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，成像的放大倍數越大8、在量子力學的范疇內，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數滿足一定的方程。若已知粒子的勢能函數為U(x)，且在某一區(qū)域內U(x)=0，那么在此區(qū)域內粒子的波函數滿足怎樣的方程？（）A.波動方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程9、對于波動光學中的薄膜干涉現象，以下關于其產生條件和條紋特點，哪一項是準確的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均勻，且入射光必須是單色光，干涉條紋是等間距的明暗相間條紋B.薄膜干涉發(fā)生在薄膜的上、下表面反射光相遇時，薄膜厚度不均勻會導致條紋彎曲，條紋的明暗取決于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能發(fā)生，條紋的間距和顏色與薄膜的性質無關D.薄膜干涉現象復雜且難以觀察，在實際應用中沒有太大價值10、關于萬有引力定律，兩個質量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關？（）A.只與m1和m2有關B.只與r有關C.與m1、m2和r都有關D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關11、在相對論的理論框架下，關于時間膨脹和長度收縮效應，以下哪種說法是正確的？（）A.時間膨脹和長度收縮效應只存在于理論中，在實際生活中無法觀測到B.當物體運動速度接近光速時，會出現時間膨脹和長度收縮現象，且這種效應是相對的，取決于觀察者的參考系C.時間膨脹和長度收縮效應與物體的運動速度無關，是一種恒定不變的物理現象D.相對論中的時間膨脹和長度收縮效應違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的12、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13、在波動光學中，光柵衍射是一種重要的衍射現象。以下關于光柵衍射條紋的特點，不準確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數，條紋會變得更加尖銳明亮14、對于熱學中的熱平衡定律，以下關于兩個溫度不同的物體相互接觸達到熱平衡時的溫度變化、熱量傳遞和熵的變化的解釋，不正確的是（）A.最終達到熱平衡時，兩個物體溫度相同B.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱平衡過程中總熵增加D.熱平衡定律只適用于固體之間的熱傳遞15、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，系統與外界沒有熱量交換B.絕熱膨脹時，系統內能減少，溫度降低C.絕熱壓縮時，系統內能增加，溫度升高D.絕熱過程中，系統對外做功等于內能的減少量二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述劈尖干涉的原理及條紋特點，分析劈尖干涉在實際中的應用。2、（本題5分）對于一個帶點粒子在電場和磁場同時存在的區(qū)域中運動，請分析粒子的運動軌跡和受力情況，并討論在什么條件下可以實現粒子的加速、偏轉或勻速直線運動？3、（本題5分）在熱力學中，熵是一個重要的概念。請說明熵的物理意義，并舉例說明在哪些實際的熱力學過程中熵是增加的，以及為什么會增加。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在量子場論中，重整化群方法用于研究物理系統在不同尺度下的行為，闡述重整化群的基本思想、操作步驟和在臨界現象、凝聚態(tài)物理中的應用。2、（本題5分）在相對論性天體物理中，探討引力波的產生、傳播和探測，論述引力波的物理本質、數學描述和引力波探測器的工作原理及觀測成果。3、（本題5分）全面論述狹義相對論中的相對論性動量和能量，分析其與經典力學中動量和能量的區(qū)別和聯系，以及在高能物理中的應用。4、（本題5分）論述波動光學和幾何光學的區(qū)別與聯系，舉例說明它們在不同領域的應用場景。5、（本題5分）在電動力學中，電磁波的輻射是一個重要內容，請論述電磁波輻射的條件、輻射功率的計算以及天線的基本原理和類型，舉例說明其在通信和雷達系統中的應用。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一個質量為m的小球在豎直平面內做圓周運動，繩子長度為l，小球在最高點和最低點的速度分別為v1和v2。計算繩子在最高點和最低點的張力，并分析小球能完成圓周運動的條件。2、（本題10分）一理