中南大學(xué)《大學(xué)物理C（二）》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)中南大學(xué)《大學(xué)物理C（二）》

2021-2022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15個(gè)小題，每小題2分，共30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、在波動(dòng)光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過(guò)一個(gè)狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強(qiáng)度的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強(qiáng)度減弱C.可以通過(guò)衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無(wú)關(guān)2、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程反映了氣體的狀態(tài)參量之間的關(guān)系。以下關(guān)于理想氣體狀態(tài)方程適用條件的說(shuō)法，不準(zhǔn)確的是？（）A.氣體分子本身的體積可以忽略不計(jì)B.氣體分子之間沒(méi)有相互作用力C.只適用于溫度不太低、壓強(qiáng)不太高的情況D.對(duì)任何氣體在任何條件下都適用3、在狹義相對(duì)論中，同時(shí)的相對(duì)性是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于同時(shí)的相對(duì)性的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.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)慣性系中可能不同時(shí)發(fā)生B.同時(shí)的相對(duì)性是光速不變?cè)淼谋厝唤Y(jié)果C.同時(shí)的相對(duì)性只在高速運(yùn)動(dòng)的情況下才明顯，低速時(shí)可以忽略D.同時(shí)的相對(duì)性意味著不存在絕對(duì)的同時(shí)性4、在電學(xué)中，一個(gè)電容器充電后與電源斷開(kāi)，然后將兩極板間的距離增大，那么電容器的電容、電壓和電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場(chǎng)強(qiáng)度不變B.電容增大，電壓減小，電場(chǎng)強(qiáng)度減小C.電容不變，電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度不變D.電容減小，電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度減小5、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程有著廣泛的應(yīng)用。一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)的壓強(qiáng)為P1、體積為V1、溫度為T1，經(jīng)過(guò)絕熱過(guò)程，體積變?yōu)?V1，此時(shí)氣體的壓強(qiáng)變?yōu)镻2。若該過(guò)程為等溫過(guò)程，氣體的壓強(qiáng)又會(huì)變?yōu)槎嗌?？（）A.P1/2B.2P1C.P1D.P1/46、在靜電場(chǎng)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(guò)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(wú)關(guān)C.可以通過(guò)高斯定理計(jì)算電通量D.電通量的大小與電場(chǎng)的分布有關(guān)7、關(guān)于自感和互感現(xiàn)象，以下對(duì)于自感系數(shù)、互感系數(shù)的影響因素以及自感和互感在電路中的作用和應(yīng)用的理解，不正確的是（）A.自感系數(shù)與線圈的匝數(shù)、形狀和是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個(gè)線圈的相對(duì)位置和匝數(shù)有關(guān)C.自感現(xiàn)象總是阻礙電流的變化D.互感現(xiàn)象在變壓器中沒(méi)有作用8、在波動(dòng)學(xué)中，一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波，其波速為v，波長(zhǎng)為λ，周期為T。某一時(shí)刻的波形圖如圖所示。以下關(guān)于經(jīng)過(guò)時(shí)間t后波形的移動(dòng)距離，哪一項(xiàng)計(jì)算是不準(zhǔn)確的？（）A.移動(dòng)距離為vtB.當(dāng)t=nT（n為整數(shù)）時(shí)，波形不變C.移動(dòng)距離與波長(zhǎng)和周期無(wú)關(guān)D.可以通過(guò)波速和時(shí)間的乘積計(jì)算移動(dòng)距離9、對(duì)于磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理，以下關(guān)于其內(nèi)容和應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？（）A.安培環(huán)路定理指出，在穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任何閉合回路的線積分等于穿過(guò)該回路所包圍面積的電流代數(shù)和的μ0倍，但該定理不能用于求解非對(duì)稱電流分布產(chǎn)生的磁場(chǎng)B.安培環(huán)路定理適用于任何磁場(chǎng)，只要知道回路所包圍的電流，就可以直接求出磁感應(yīng)強(qiáng)度C.應(yīng)用安培環(huán)路定理時(shí)，不需要考慮磁場(chǎng)的對(duì)稱性和電流的分布情況D.安培環(huán)路定理中的電流必須是傳導(dǎo)電流，不包括位移電流10、在熱力學(xué)過(guò)程中，等壓過(guò)程和等容過(guò)程具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于等壓過(guò)程和等容過(guò)程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過(guò)程中，系統(tǒng)不對(duì)外做功C.等壓過(guò)程中內(nèi)能的變化與等容過(guò)程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過(guò)程和等容過(guò)程的熱容量不同11、在原子核物理中，半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量。某放射性元素的半衰期為T，經(jīng)過(guò)時(shí)間2T后，未衰變的原子核數(shù)目占原原子核數(shù)目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/1612、在波動(dòng)光學(xué)的領(lǐng)域，考慮一束相干光通過(guò)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(shí)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(xiàng)分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會(huì)變小，因?yàn)殡p縫間距與條紋間距成反比B.可以通過(guò)雙縫干涉的公式來(lái)定量計(jì)算條紋間距的變化C.光的波長(zhǎng)不變的情況下，雙縫間距增大必然導(dǎo)致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強(qiáng)度無(wú)關(guān)13、在相對(duì)論的框架下，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和影響因素的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.物體運(yùn)動(dòng)速度越快，長(zhǎng)度收縮越明顯B.時(shí)間膨脹只在接近光速時(shí)才顯著C.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹與觀察者的參考系有關(guān)D.對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)物體，長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹可以忽略不計(jì)14、在量子力學(xué)中，對(duì)于一個(gè)微觀粒子的波函數(shù)，其滿足薛定諤方程。以下關(guān)于薛定諤方程的求解和應(yīng)用，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.薛定諤方程的解可以給出粒子的可能狀態(tài)B.求解過(guò)程通常需要特定的邊界條件C.對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，精確求解薛定諤方程往往很困難D.薛定諤方程只適用于非相對(duì)論情況15、對(duì)于熱力學(xué)第一定律，以下關(guān)于其表述以及在不同熱學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.熱力學(xué)第一定律指出，熱量可以從低溫物體自發(fā)地傳遞到高溫物體，而不引起其他變化B.熱力學(xué)第一定律表明，一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對(duì)它所做的功之和，在絕熱膨脹和等溫壓縮等過(guò)程中有著重要應(yīng)用C.熱力學(xué)第一定律只適用于理想氣體的熱學(xué)過(guò)程，對(duì)于實(shí)際氣體和液體則不適用D.熱力學(xué)第一定律無(wú)法解釋熱機(jī)效率不能達(dá)到100%的原因二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的洛倫茲變換，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)形式，解釋其與伽利略變換的區(qū)別和聯(lián)系，并舉例說(shuō)明其應(yīng)用。2、（本題5分）分析原子核的組成及結(jié)構(gòu)，探討原子核在物理學(xué)中的重要作用。3、（本題5分）在熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開(kāi)爾文表述中，揭示了熱過(guò)程的不可逆性。請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述這兩種表述的內(nèi)容，并說(shuō)明它們之間的等價(jià)性。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）全面論述狹義相對(duì)論中的雙生子佯謬，分析其物理情境、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和相對(duì)論解釋，以及對(duì)時(shí)間相對(duì)性的深入理解。2、（本題5分）探討聲學(xué)中的聲學(xué)超材料，論述聲學(xué)超材料的設(shè)計(jì)原理、特性和應(yīng)用，如聲波隱身、聲學(xué)聚焦和隔振降噪中的創(chuàng)新應(yīng)用和潛在發(fā)展。3、（本題5分）探討固體物理中的晶體結(jié)構(gòu)和能帶理論，包括晶體的晶格結(jié)構(gòu)、原子價(jià)鍵類型，以及能帶的形成和對(duì)固體導(dǎo)電性的影響，舉例說(shuō)明其在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用。4、（本題5分）在量子場(chǎng)論中，規(guī)范場(chǎng)的量子化是構(gòu)建理論的重要步驟，闡述規(guī)范場(chǎng)量子化的方法、困難和解決途徑，以及在量子電動(dòng)力學(xué)和量子色動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用。5、（本題5分）在相對(duì)論中，相對(duì)論動(dòng)量和能量的概念與經(jīng)典力學(xué)有很大不同，分析其定義、表達(dá)式以及在高能物理實(shí)驗(yàn)和相對(duì)論性粒子碰撞中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)電荷量為q的帶電粒子，從A點(diǎn)以初速度v0沿與電場(chǎng)線成α角的方向射入，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后到達(dá)B點(diǎn)，求粒子在電場(chǎng)中的加速度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間以及A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。2、（本題10分）在一個(gè)絕熱的容器中，有兩個(gè)絕熱的活塞將容器分為A、B、C三部分，A、C兩部分充滿理想氣體，B