西安交通大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)西安交通大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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、在靜電場(chǎng)中，一個(gè)帶電量為Q的點(diǎn)電荷周?chē)嬖陔妶?chǎng)。若在距離點(diǎn)電荷r處放置一個(gè)試探電荷q，以下關(guān)于試探電荷所受電場(chǎng)力的大小和方向，哪一項(xiàng)說(shuō)法是不正確的？（）A.電場(chǎng)力的大小與r的平方成反比B.電場(chǎng)力的方向沿兩點(diǎn)電荷連線且背離點(diǎn)電荷C.可以根據(jù)庫(kù)侖定律計(jì)算電場(chǎng)力的大小D.電場(chǎng)力的大小與試探電荷的電量成正比2、在電磁學(xué)的磁場(chǎng)對(duì)電流的作用中，一段通有電流的導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力的作用。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與電流大小有關(guān)B.只與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)C.與電流大小和磁場(chǎng)強(qiáng)度都有關(guān)D.與電流大小、磁場(chǎng)強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度都有關(guān)3、在波動(dòng)光學(xué)中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關(guān)于光的偏振的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強(qiáng)度B.可以通過(guò)偏振現(xiàn)象判斷光是自然光還是偏振光C.偏振光在通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用D.光的偏振現(xiàn)象對(duì)所有光學(xué)儀器的性能都沒(méi)有影響4、在剛體力學(xué)中，一均勻細(xì)棒可繞通過(guò)其一端的光滑固定軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)棒從水平位置自由下擺到豎直位置的過(guò)程中，其角速度和角加速度如何變化？（）A.角速度增大，角加速度增大B.角速度增大，角加速度減小C.角速度減小，角加速度減小D.角速度減小，角加速度增大5、在相對(duì)論力學(xué)中，考慮一個(gè)物體的動(dòng)能。當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于動(dòng)能的表達(dá)式和變化趨勢(shì)，哪一項(xiàng)分析是不準(zhǔn)確的？（）A.動(dòng)能的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)中的不同B.動(dòng)能隨著速度的增加而急劇增大C.可以通過(guò)相對(duì)論的能量方程推導(dǎo)動(dòng)能的表達(dá)式D.當(dāng)速度較小時(shí)，相對(duì)論動(dòng)能與經(jīng)典動(dòng)能近似相等6、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮。以下關(guān)于氣體內(nèi)能、溫度和做功的關(guān)系，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）A.氣體內(nèi)能增加B.溫度升高C.外界對(duì)氣體做功D.氣體對(duì)外界做功7、在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)需要分別分析。一個(gè)物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會(huì)如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來(lái)的2倍C.水平位移增大到原來(lái)的4倍D.水平位移減小到原來(lái)的一半8、在波動(dòng)光學(xué)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9、在波動(dòng)光學(xué)中，光的衍射現(xiàn)象是常見(jiàn)的。當(dāng)一束光通過(guò)一個(gè)狹縫時(shí)，會(huì)在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會(huì)怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄10、在光學(xué)的折射定律中，當(dāng)光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時(shí)，入射角i和折射角r滿足什么關(guān)系？（）A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr11、在光學(xué)的干涉實(shí)驗(yàn)中，劈尖干涉可以用來(lái)測(cè)量微小的厚度變化。如果劈尖的折射率為n，夾角為θ，用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射，相鄰兩條明紋對(duì)應(yīng)的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ12、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個(gè)原子中，不能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個(gè)原子的同一軌道上，最多能容納幾個(gè)電子？（）A.1B.2C.3D.413、在靜電場(chǎng)的高斯定理應(yīng)用中，對(duì)于一個(gè)帶有均勻電荷分布的球體，通過(guò)高斯面計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，與高斯面的半徑有怎樣的關(guān)系？（）A.電場(chǎng)強(qiáng)度與高斯面半徑成正比B.電場(chǎng)強(qiáng)度與高斯面半徑成反比C.電場(chǎng)強(qiáng)度與高斯面半徑的平方成正比D.在球外，電場(chǎng)強(qiáng)度與高斯面半徑的平方成反比14、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。一個(gè)高溫物體與低溫物體接觸，通過(guò)熱傳導(dǎo)進(jìn)行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導(dǎo)的速率會(huì)如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍15、關(guān)于靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)，對(duì)于電介質(zhì)的極化現(xiàn)象、極化強(qiáng)度和電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響，以下說(shuō)法不準(zhǔn)確的是（）A.電介質(zhì)在電場(chǎng)中會(huì)發(fā)生極化B.極化強(qiáng)度與外加電場(chǎng)強(qiáng)度成正比C.插入電介質(zhì)會(huì)使電場(chǎng)強(qiáng)度減小D.電介質(zhì)的極化是瞬間完成的16、在量子力學(xué)的領(lǐng)域，微觀粒子具有波粒二象性。對(duì)于一個(gè)具有一定動(dòng)量p的微觀粒子，其對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)λ可以通過(guò)哪個(gè)公式計(jì)算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p2)17、在電磁學(xué)中，一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線框轉(zhuǎn)動(dòng)平面與磁場(chǎng)方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω18、對(duì)于熱力學(xué)第二定律，以下關(guān)于熱機(jī)效率、熵的概念以及自發(fā)過(guò)程的方向性的闡述，不準(zhǔn)確的是（）A.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過(guò)程總是朝著熵減小的方向進(jìn)行D.熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的度量19、在波動(dòng)光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。對(duì)于垂直入射的光，要使某波長(zhǎng)的光在薄膜表面反射時(shí)產(chǎn)生相消干涉，薄膜的厚度應(yīng)該滿足什么條件？（）A.厚度為該波長(zhǎng)的四分之一B.厚度為該波長(zhǎng)的二分之一C.厚度為該波長(zhǎng)的整數(shù)倍D.厚度為該波長(zhǎng)的半整數(shù)倍20、在相對(duì)論中，同時(shí)的相對(duì)性是一個(gè)重要的概念。在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)相對(duì)該慣性系運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀察，這兩個(gè)事件是否一定同時(shí)發(fā)生？（）A.一定同時(shí)發(fā)生B.一定不同時(shí)發(fā)生C.可能同時(shí)發(fā)生，也可能不同時(shí)發(fā)生D.條件不足，無(wú)法判斷二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在電磁學(xué)里，描述靜電場(chǎng)的高斯定理具有重要意義。請(qǐng)闡述高斯定理的內(nèi)容，并舉例說(shuō)明如何運(yùn)用高斯定理求解具有特定對(duì)稱(chēng)性的電場(chǎng)分布？2、（本題5分）在量子物理中，解釋德布羅意波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？3、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的同時(shí)性相對(duì)性，解釋其物理意義，推導(dǎo)相關(guān)公式，并舉例說(shuō)明其對(duì)時(shí)空觀念的影響。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一質(zhì)量為m、半徑為r的均質(zhì)圓柱體，在水平面上純滾動(dòng)，其質(zhì)心的速度為v。求圓柱體的動(dòng)能和對(duì)與接觸面接觸點(diǎn)的角動(dòng)量。2、（本題5分）一個(gè)內(nèi)徑為r?、外徑為r?的均勻帶電圓柱，電荷體密度為ρ，求圓柱內(nèi)外的電場(chǎng)強(qiáng)度分布和電勢(shì)分布。3、（本題5分）一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)為k=100N/m，振子質(zhì)量為m=0.5kg，初始時(shí)振子位于平衡位置，具有向左的初速度v?=2m/s。計(jì)算振子的振動(dòng)周期、振幅和最大加速度。4、（本題5分）在一個(gè)LC振蕩電路中，電容C的值為10μF，電感L的值為10mH，電源的電動(dòng)勢(shì)為10V。已知電容C、電感L和電源電動(dòng)勢(shì)，求電路的振蕩頻率以及電容器極板上電荷量的最大值。5、（本題5分）一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，電阻為R，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中