嶺南師范學(xué)院《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)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、在熱力學(xué)過程中，可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否存在耗散。一個熱機經(jīng)歷可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)，哪種循環(huán)的效率更高？（）A.可逆循環(huán)B.不可逆循環(huán)C.效率相同D.取決于工作物質(zhì)2、在剛體力學(xué)中，一剛體繞定軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動慣量為I，角速度為ω。若對剛體施加一個恒定的合外力矩M，經(jīng)過一段時間t。以下關(guān)于角速度的變化，哪一項表述是不準確的？（）A.角速度的增加量為Mt/IB.轉(zhuǎn)動慣量越大，角速度的增加越慢C.合外力矩越大，角速度的變化越快D.角速度的變化與剛體的初始角速度無關(guān)3、在量子物理中，光子的能量與頻率有關(guān)。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)槎嗌伲浚ǎ〢.2EB.E/2C.4ED.E/44、關(guān)于光的色散現(xiàn)象，一束白光通過三棱鏡后會被分解成不同顏色的光，以下哪種顏色的光偏折程度最大？（）A.紅光B.綠光C.藍光D.紫光5、在波動學(xué)中，機械波的波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定。對于在同一均勻介質(zhì)中傳播的橫波和縱波，以下關(guān)于它們波速的比較，哪一項是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較6、在電磁學(xué)中，安培環(huán)路定理用于計算磁場的分布。對于一個無限長直載流導(dǎo)線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強度，與到導(dǎo)線距離的關(guān)系是怎樣的？（）A.與距離成正比B.與距離成反比C.與距離的平方成正比D.與距離的平方成反比7、在電場的學(xué)習(xí)中，電場強度的概念至關(guān)重要。一個均勻帶電的圓環(huán)，圓心處的電場強度為E。若將圓環(huán)的半徑增大一倍，電荷分布不變，圓心處的電場強度會如何變化？（）A.電場強度不變B.電場強度增大一倍C.電場強度減小為原來的一半D.電場強度減小為原來的四分之一8、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過程違反了熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述？（）A.熱從高溫物體自發(fā)傳給低溫物體B.功完全轉(zhuǎn)化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.以上都不違反9、在剛體定軸轉(zhuǎn)動的研究中，一個質(zhì)量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉(zhuǎn)動。若已知圓盤的轉(zhuǎn)動慣量和角速度，以下關(guān)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(zhuǎn)動慣量與角速度的乘積B.動能可以通過轉(zhuǎn)動慣量和角速度的平方計算C.改變轉(zhuǎn)動軸的位置，轉(zhuǎn)動慣量會發(fā)生變化，但角動量不變D.圓盤的動能與質(zhì)量分布的均勻程度無關(guān)10、在研究簡諧運動時，回復(fù)力的特點需要明確。一個做簡諧運動的物體，回復(fù)力大小與位移大小成正比，方向相反。當(dāng)位移為最大位移的一半時，回復(fù)力的大小是最大回復(fù)力的多少倍？（）A.1/2B.√2/2C.1/√2D.1/411、在光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，當(dāng)單色光通過單縫時，在屏幕上形成的衍射條紋的特點是什么？（）A.中央條紋寬而亮，兩側(cè)條紋對稱分布且逐漸變暗變窄B.中央條紋窄而暗，兩側(cè)條紋對稱分布且逐漸變亮變寬C.條紋等寬等亮，均勻分布D.條紋無規(guī)律分布12、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功的關(guān)系密切。一個帶正電的粒子在電場中移動，電場力做正功，其電勢能會如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少13、對于熱力學(xué)第二定律，以下關(guān)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(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量14、在電磁學(xué)領(lǐng)域，法拉第電磁感應(yīng)定律描述了感應(yīng)電動勢與磁通量變化之間的關(guān)系。當(dāng)一個閉合線圈在均勻磁場中以恒定速度轉(zhuǎn)動時，如果磁場的磁感應(yīng)強度突然增大一倍，而線圈的轉(zhuǎn)動速度不變，那么感應(yīng)電動勢會發(fā)生怎樣的變化？（）A.增大一倍B.增大兩倍C.增大四倍D.保持不變15、在相對論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準確的是？（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質(zhì)能方程給出C.質(zhì)能方程表明質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量D.在核反應(yīng)中，質(zhì)量的虧損會釋放出巨大的能量16、在磁場的研究中，一個通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當(dāng)圓環(huán)平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)17、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。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)18、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關(guān)19、在研究平拋運動的實驗中，通過測量水平位移和豎直位移來計算初速度。如果實驗中忽略了空氣阻力的影響，實際測量的初速度會比真實值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定20、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關(guān)于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置、匝數(shù)以及周圍介質(zhì)有關(guān)C.兩個線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理的內(nèi)容及意義，探討其在量子力學(xué)中的應(yīng)用。2、（本題5分）解釋熱力學(xué)第三定律，即在絕對零度時，純凈物質(zhì)的完美晶體的熵值為零。并探討其在低溫物理和化學(xué)研究中的意義。3、（本題5分）隨著天體物理學(xué)中的星系演化研究，探討星系的形成、結(jié)構(gòu)和演化過程，分析星系中的恒星形成、星系相互作用和暗物質(zhì)的作用。4、（本題5分）在研究剛體的定軸轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動慣量是一個關(guān)鍵的物理量。請解釋轉(zhuǎn)動慣量的物理意義，說明其與剛體的質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸位置的關(guān)系，并舉例說明其在實際問題中的應(yīng)用。5、（本題5分）在量子力學(xué)中，波函數(shù)的歸一化是一個重要的概念。請解釋波函數(shù)歸一化的意義和方法，說明歸一化后的波函數(shù)所滿足的條件，并舉例說明其在計算粒子概率分布中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）有一個半徑為R的均勻球體，質(zhì)量為m，求球體對球心的萬有引力。若在距球心r（r2、（本題5分）一彈簧振子的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，振子在光滑水平面上做簡諧運動。已知在某時刻振子的位移為x，速度為v，計算此時振子的加速度和振動的能量。3、（本題5分）在相對論中，一粒子的動量為p，能量為E。計算粒子的速度和質(zhì)量，并討論當(dāng)動量和能量變化時它們的變化趨勢。4、（本題5分）在一個RLC串聯(lián)交流電路中，電源電壓有效值為220V，頻率為50Hz，電阻R=50Ω，電感L=0.2H，電容C=20μF。計算電路的總阻抗、電流有效值和電路的有功功率。5、（本題5分）一個內(nèi)徑為r?、外徑為r?的均勻帶電圓柱殼，圓柱殼外有一長直導(dǎo)線，導(dǎo)線中通有電流I，求圓柱殼軸線上任意一點的磁場強度。四、