西北大學(xué)《計(jì)算物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西北大學(xué)《計(jì)算物理》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點(diǎn)。對(duì)于一定量的理想氣體，在等壓過程中吸收的熱量與在等容過程中吸收的熱量相比，哪個(gè)更多？（）A.等壓過程B.等容過程C.一樣多D.無法比較2、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是等價(jià)的。克勞修斯表述指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實(shí)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(shí)間D.以上都不對(duì)3、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過程，其內(nèi)能的變化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定4、在靜電場中，對(duì)于電場強(qiáng)度和電勢(shì)的關(guān)系，以下關(guān)于電場線和等勢(shì)面的性質(zhì)以及它們之間的相互聯(lián)系，說法不正確的是（）A.電場線總是垂直于等勢(shì)面B.電場強(qiáng)度的方向總是指向電勢(shì)降低的方向C.等勢(shì)面上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等D.沿著電場線方向，電勢(shì)逐漸降低5、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程。以下關(guān)于氣體的壓強(qiáng)、體積和內(nèi)能的變化，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）A.壓強(qiáng)增大B.體積減小C.內(nèi)能不變D.內(nèi)能的變化與壓強(qiáng)的變化成正比6、對(duì)于靜電屏蔽現(xiàn)象，在一個(gè)金屬殼內(nèi)部放置一個(gè)帶電體，以下哪種說法是正確的？（）A.殼外電場不受殼內(nèi)帶電體的影響B(tài).殼內(nèi)電場不受殼外電場的影響C.殼內(nèi)殼外電場均不受影響D.殼內(nèi)殼外電場相互影響7、在電磁學(xué)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(shí)，哪個(gè)物理量是相同的？（）A.波長B.波速C.頻率D.能量8、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對(duì)于兩個(gè)相鄰的線圈，其中一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與它們之間的互感系數(shù)以及電流變化率之間有怎樣的關(guān)系？（）A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感系數(shù)和電流變化率都成反比9、在研究光的折射現(xiàn)象時(shí)，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計(jì)算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關(guān)10、對(duì)于靜電場的性質(zhì)，以下關(guān)于電場強(qiáng)度和電勢(shì)的概念以及它們之間的關(guān)系，哪一個(gè)是正確的？（）A.電場強(qiáng)度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，電勢(shì)是描述電場能的性質(zhì)的物理量，電場強(qiáng)度的方向總是指向電勢(shì)降低的方向B.電場強(qiáng)度和電勢(shì)沒有直接關(guān)系，它們分別獨(dú)立描述電場的不同特性，電場強(qiáng)度大的地方電勢(shì)一定高C.電勢(shì)的大小與電場強(qiáng)度的大小成正比，電場強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)也一定為零D.電場強(qiáng)度和電勢(shì)都是標(biāo)量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則11、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容變化過程。若氣體吸收的熱量為Q，壓強(qiáng)的變化量為Δp，以下關(guān)于氣體內(nèi)能的變化量，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.內(nèi)能的變化量等于QB.內(nèi)能的變化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m為氣體質(zhì)量，M為氣體摩爾質(zhì)量，R為普適氣體常量，T為溫度C.內(nèi)能的變化量與氣體的體積無關(guān)D.內(nèi)能的變化量與氣體的壓強(qiáng)成正比12、在電磁學(xué)的電磁波理論中，對(duì)于電磁波的產(chǎn)生、傳播特性和應(yīng)用，以下關(guān)于電磁波的波長、頻率、波速的關(guān)系以及電磁波在真空中和介質(zhì)中的傳播的描述，錯(cuò)誤的是（）A.電磁波的波速等于波長與頻率的乘積B.電磁波在真空中的傳播速度是恒定的C.電磁波在介質(zhì)中的波長比在真空中長D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同13、在電磁學(xué)中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象之間的重要聯(lián)系。以下關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過閉合回路的磁通量的變化率成正比B.即使回路不閉合，只要磁通量發(fā)生變化，也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向總是阻礙磁通量的變化D.磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就一定越大，與回路的電阻無關(guān)14、在靜電場的高斯定理中，對(duì)于一個(gè)帶有均勻電荷分布的球體，若已知球體的電荷量和半徑，以下關(guān)于通過球面的電通量，哪一項(xiàng)分析是不準(zhǔn)確的？（）A.電通量與球體的電荷量成正比B.電通量與球面的半徑無關(guān)C.可以通過高斯定理計(jì)算電通量D.電通量的大小與電場的分布有關(guān)15、關(guān)于相對(duì)論性質(zhì)量，當(dāng)一個(gè)物體的速度接近光速時(shí)，其質(zhì)量會(huì)怎樣變化？（）A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小16、對(duì)于固體物理的知識(shí)，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和晶格振動(dòng)的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，晶格振動(dòng)對(duì)晶體的熱學(xué)性質(zhì)沒有影響B(tài).晶體中的原子或分子在空間呈無序排列，晶格振動(dòng)的頻率與晶體的彈性常數(shù)無關(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)的類型眾多，晶格振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象D.晶格振動(dòng)只在高溫下對(duì)晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時(shí)可以忽略不計(jì)17、在相對(duì)論中，長度收縮效應(yīng)是指物體沿運(yùn)動(dòng)方向的長度會(huì)變短。一個(gè)長度為L0的物體，在相對(duì)觀察者以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者測得的長度L會(huì)如何變化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.無法確定18、在電場的學(xué)習(xí)中，電場強(qiáng)度的概念至關(guān)重要。一個(gè)均勻帶電的圓環(huán)，圓心處的電場強(qiáng)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(qiáng)度會(huì)如何變化？（）A.電場強(qiáng)度不變B.電場強(qiáng)度增大一倍C.電場強(qiáng)度減小為原來的一半D.電場強(qiáng)度減小為原來的四分之一19、在波動(dòng)光學(xué)中，兩束相干光疊加產(chǎn)生干涉條紋，條紋間距與以下哪個(gè)因素有關(guān)？（）A.光的波長B.兩束光的強(qiáng)度差C.觀察屏到光源的距離D.以上因素均有關(guān)20、在電場的研究中，一個(gè)點(diǎn)電荷在空間中產(chǎn)生電場。若在該點(diǎn)電荷附近放置一個(gè)試探電荷，以下關(guān)于試探電荷所受電場力的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.電場力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場力的方向與電場強(qiáng)度的方向相同C.電場力的大小與點(diǎn)電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場力對(duì)試探電荷做功與路徑無關(guān)二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在熱力學(xué)中，焦耳-湯姆遜效應(yīng)是一種與氣體絕熱節(jié)流過程相關(guān)的現(xiàn)象。請(qǐng)解釋焦耳-湯姆遜效應(yīng)的概念和原理，說明其在制冷技術(shù)和氣體液化中的應(yīng)用。2、（本題5分）解釋電阻的熱噪聲現(xiàn)象，說明其產(chǎn)生的原因和對(duì)電子電路性能的影響。3、（本題5分）在研究原子核的結(jié)構(gòu)時(shí)，解釋質(zhì)子和中子是如何共同構(gòu)成原子核的，以及核力的特點(diǎn)和作用范圍。4、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋熱容量的概念和其與溫度的關(guān)系？5、（本題5分）結(jié)合電磁學(xué)中的電介質(zhì)極化現(xiàn)象，分析極化強(qiáng)度與電場的關(guān)系，推導(dǎo)極化電荷的分布和電場的計(jì)算。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）有一無限長圓柱形均勻帶電體，半徑為R，電荷體密度為ρ，求圓柱體內(nèi)外任意一點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小和方向。2、（本題5分）在xOy平面內(nèi)，有一個(gè)電場強(qiáng)度為E=200N/C的勻強(qiáng)電場，方向沿y軸正方向。一個(gè)電子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以初速度v0=1.0×10^7m/s沿x軸正方向射入電場，電子的電荷量為-1.6×10^(-19)C，質(zhì)量為9.1×10^(-31)kg。計(jì)算電子運(yùn)動(dòng)到x=0.10m處時(shí)的速度大小和方向。3、（本題5分）一個(gè)單匝矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的對(duì)稱軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈的面積為S，匝數(shù)為1，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω。從線圈平面與磁場方向平行的位置開始計(jì)時(shí)，求線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式。4、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為m的物體在一個(gè)豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，繩子的一端固定在圓心，另一端連接物體。在最低點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力為T1，物體的速度為v1。已知物體質(zhì)量m、拉力T1和速度v1，求物體在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力T2和速度v2。5、（本題5分）一個(gè)半徑為R的均勻帶電半圓環(huán)，電荷線密度為λ。求半圓環(huán)圓心處的電場強(qiáng)度。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）量子力學(xué)中的量子糾纏現(xiàn)象是量子信息