西北大學《計算物理》2023-2024學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁西北大學

《計算物理》2023-2024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20個小題，每小題2分，共40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、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。以下關(guān)于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對外做功C.等壓過程中內(nèi)能的變化與等容過程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同2、對于電容和電容器，以下關(guān)于平行板電容器的電容大小與極板面積、極板間距和介質(zhì)的關(guān)系，以及電容器的充電和放電過程的理解，不準確的是（）A.電容與極板面積成正比，與極板間距成反比B.介質(zhì)的介電常數(shù)越大，電容越大C.電容器充電時電流逐漸減小，放電時電流逐漸增大D.電容器的電容大小與所加電壓無關(guān)3、在波動光學的領(lǐng)域，考慮一束相干光通過雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時保持其他條件不變。以下關(guān)于干涉條紋間距的變化，哪一項分析是不正確的？（）A.條紋間距會變小，因為雙縫間距與條紋間距成反比B.可以通過雙縫干涉的公式來定量計算條紋間距的變化C.光的波長不變的情況下，雙縫間距增大必然導致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強度無關(guān)4、在相對論中，考慮兩個相對運動的慣性系S和S'，在S系中同時發(fā)生的兩個事件，在S'系中觀測可能不同時發(fā)生。以下關(guān)于這種時間相對性的解釋，哪一項是不正確的？（）A.時間的相對性是由光速不變原理導致的B.可以通過洛倫茲變換來計算時間的差異C.這種時間差異只在高速運動時才明顯D.時間的相對性與觀察者的位置無關(guān)5、對于波動光學中的薄膜干涉現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)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(zhì)無關(guān)D.薄膜干涉現(xiàn)象復雜且難以觀察，在實際應用中沒有太大價值6、在電磁感應中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢的大小與以下哪個因素無關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應強度C.線圈轉(zhuǎn)動的角速度D.線圈的電阻7、關(guān)于熱力學第一定律，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，以下關(guān)于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關(guān)8、在熱力學的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量9、在剛體力學中，對于轉(zhuǎn)動動能和轉(zhuǎn)動慣量的計算，以及定軸轉(zhuǎn)動的動能定理和機械能守恒定律的應用，以下說法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動動能等于轉(zhuǎn)動慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉(zhuǎn)動的動能定理適用于剛體的變速轉(zhuǎn)動C.只有保守力做功時，剛體定軸轉(zhuǎn)動的機械能守恒D.剛體的轉(zhuǎn)動慣量與轉(zhuǎn)動軸的位置無關(guān)10、在波動光學中，楊氏雙縫干涉實驗是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實驗。在實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D11、在波動學中，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12、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關(guān)。一根長度為L的直導線，通有電流I，垂直放入磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小為F。若將導線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應強度增大到2B，此時導線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.2FB.4FC.8FD.16F13、在近代物理中，關(guān)于原子核的放射性衰變，一個放射性原子核經(jīng)過一定時間發(fā)生衰變。以下關(guān)于衰變規(guī)律和半衰期的描述，哪一項是不正確的？（）A.衰變的概率與時間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時間C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期與外界條件無關(guān)14、在光學的衍射現(xiàn)象中，當單色光通過單縫時，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15、在光學的干涉實驗中，劈尖干涉可以用來測量微小的厚度變化。如果劈尖的折射率為n，夾角為θ，用波長為λ的單色光垂直照射，相鄰兩條明紋對應的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ16、在量子力學中，不確定關(guān)系表明粒子的某些物理量不能同時被精確測量。對于一個微觀粒子，其位置和動量的不確定度之間存在怎樣的關(guān)系？（）A.ΔxΔp≥h/4πB.ΔxΔp≥h/2πC.ΔxΔp=h/4πD.ΔxΔp=h/2π17、在磁場中，一根通有電流I、長度為L的直導線，垂直于磁場方向放置，若磁感應強度為B，那么導線所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.無法確定18、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發(fā)射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm19、關(guān)于波動方程，對于一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波動方程的物理意義和求解方法，以下理解不準確的是（）A.波動方程描述了任意時刻波線上各質(zhì)點的位移B.已知波速和初始條件可以確定波動方程C.波動方程中的相位表示質(zhì)點振動的狀態(tài)D.波動方程只適用于機械波20、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一（）二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在電磁學中，討論磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象和磁化強度的概念，并解釋不同類型磁介質(zhì)的特點？2、（本題5分）在相對論中，討論狹義相對論的兩個基本假設(shè)的內(nèi)容和意義？3、（本題5分）在研究簡諧波的傳播時，說明波源的振動方程和波的傳播方程之間的關(guān)系，以及如何根據(jù)已知條件求出波的傳播方程。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一質(zhì)點同時參與兩個相互垂直的簡諧振動，其振動方程分別為x=A1sin(ωt+φ1)和y=A2sin(ωt+φ2)。求質(zhì)點的軌跡方程。2、（本題5分）一個橫截面積為S的均勻金屬棒，長度為L，電阻率為ρ，兩端加電壓U。計算金屬棒中的電流、電阻和消耗的電功率。3、（本題5分）一絕熱容器中盛有一定質(zhì)量的雙原子理想氣體，初始溫度為T1，壓強為p1，體積為V1?，F(xiàn)對氣體進行絕熱膨脹，使其體積變?yōu)閂2，求膨脹后氣體的溫度T2、壓強p2以及內(nèi)能的變化。4、（本題5分）一理想變壓器的原線圈匝數(shù)為n1，副線圈匝數(shù)為n2，原線圈兩端的電壓為U1，電流為I1，副線圈接有一個電阻為R的負載。求副線圈兩端的電壓U2、電流I2以及變壓器的輸入功率和輸出功率。5、（本題5分