中國地質大學（武漢）《力學》2022-2023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5頁中國地質大學（武漢）

《力學》2022-2023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批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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，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2、在熱學中，一定質量的理想氣體經(jīng)歷等容變化過程。若氣體吸收的熱量為Q，壓強的變化量為Δp，以下關于氣體內能的變化量，哪一項計算是不正確的？（）A.內能的變化量等于QB.內能的變化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m為氣體質量，M為氣體摩爾質量，R為普適氣體常量，T為溫度C.內能的變化量與氣體的體積無關D.內能的變化量與氣體的壓強成正比3、在熱學中，理想氣體的內能只與溫度有關。以下關于理想氣體內能的變化，不準確的是？（）A.一定質量的理想氣體，溫度升高，內能一定增加B.理想氣體絕熱膨脹，內能一定減小C.理想氣體等壓壓縮，內能一定減小D.理想氣體等溫變化，內能一定不變，但對外做功4、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5、在光學的折射定律應用中，一束光從玻璃射入水中，已知玻璃的折射率大于水的折射率。入射角為45°，折射角可能是多少？（）A.30°B.45°C.60°D.90°6、在量子物理的原子結構模型中，對于玻爾模型和量子力學模型的區(qū)別與聯(lián)系，以下關于電子軌道、能量量子化和電子躍遷的解釋，不準確的是（）A.玻爾模型中電子軌道是固定的B.量子力學模型中電子運動狀態(tài)用波函數(shù)描述C.兩種模型都能很好地解釋所有原子的光譜現(xiàn)象D.電子躍遷會吸收或放出特定頻率的光子7、在磁場對電流的作用中，對于安培力的大小、方向的判斷以及磁力矩的計算，以下說法錯誤的是（）A.安培力的大小與電流大小、導線長度和磁感應強度有關B.安培力的方向用左手定則判斷C.當載流導線與磁場方向平行時，安培力最大D.磁力矩等于安培力與力臂的乘積8、在剛體定軸轉動中，力矩的作用會改變剛體的轉動狀態(tài)。一個繞固定軸轉動的剛體，受到多個力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉動角速度會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小9、在研究靜電平衡的導體時，導體內部的電場強度為零。如果在導體內部放入一個電荷，導體內部的電場強度會如何變化？（）A.仍為零B.不為零C.無法確定D.以上都不對10、在波動光學中，光的干涉現(xiàn)象是重要的內容。在楊氏雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光入射。若將雙縫間距減小一半，其他條件不變，相鄰明條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大一倍C.間距減小一半D.間距增大兩倍11、關于光的色散現(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12、在電場的高斯定理的理解中，關于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當?shù)模浚ǎ〢.電場的高斯定理表明，通過任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面所包圍的電荷量除以真空電容率，只適用于靜電場B.高斯定理適用于任何電場，包括變化的電場，但對于非對稱的電場，應用高斯定理求解電場強度比較困難C.電場的高斯定理可以直接求出任意電場中某點的電場強度，不需要考慮電場的對稱性D.高斯定理只適用于均勻電場，對于非均勻電場無法應用13、在電磁學的知識體系中，法拉第電磁感應定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質。一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，會產生感應電動勢。如果磁通量在極短時間內從Φ1變化到Φ2，以下哪個表達式能正確計算感應電動勢的大?。浚ǎ〢.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t14、在相對論力學中，關于質點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學的差異，以下哪種說法是準確的？（）A.相對論力學中，質點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學完全相同，只是在高速情況下進行了修正B.相對論力學中，質點的動量和能量不再是簡單的線性關系，且能量與動量的平方成正比C.相對論力學中，質點的動量和能量表達式與速度無關，只與質量有關D.相對論力學中的動量和能量表達式在低速情況下與經(jīng)典力學近似相等，在高速情況下則有顯著差異15、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。以下關于同時的相對性的理解，不準確的是？（）A.在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中可能不同時發(fā)生B.同時的相對性是光速不變原理的必然結果C.同時的相對性只在高速運動的情況下才明顯，低速時可以忽略D.同時的相對性意味著不存在絕對的同時性二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）分析熱力學第二定律的兩種表述及含義，探討其在熱學中的重要性。2、（本題5分）隨著凝聚態(tài)物理中的拓撲絕緣體研究，探討拓撲絕緣體的特性、拓撲不變量和邊界態(tài)，以及在電子器件和量子計算中的應用前景。3、（本題5分）在研究光的衍射現(xiàn)象中的夫瑯禾費單縫衍射時，說明中央亮紋和各級暗紋的寬度計算方法。4、（本題5分）在研究熱傳遞現(xiàn)象時，傳導、對流和輻射三種方式的原理和特點分別是什么？舉例說明它們在日常生活和工業(yè)生產中的應用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述相對論性動量和能量的概念，包括其數(shù)學表達式和物理意義，分析相對論性動量和能量與經(jīng)典力學中相應概念的區(qū)別和聯(lián)系，以及在高能物理中的應用。2、（本題5分）波動光學中的菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射在不同條件下適用，分析它們的區(qū)別、近似條件和計算方法，論述在光學系統(tǒng)分析和衍射實驗中的應用。3、（本題5分）詳細研究波動光學中的光的衍射受限系統(tǒng)的分辨率計算和改進方法，探討其物理原理、數(shù)學模型和在光學成像、光刻技術中的應用。4、（本題5分）論述固體物理中晶體結構的特點及分類，分析其對材料性能的影響。5、（本題5分）詳細分析靜磁場中的磁介質，闡述其分類、磁化機制和在磁場中的行為，以及在磁性材料和電磁設備中的應用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在一個豎直放置的U形管中，裝有密度為1.0×10^3kg/m3的液體，U形管左右兩管的液面高度差為20cm。當U形管向右加速運動，加速度大小為5.0m/s2時，計算兩管液面的高度差。2、（本題10分）一個平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間充滿相對介電常數(shù)為εr的電介質。計算電容器的電容和極板上的電荷量。3、（本題10分