吉首大學(xué)《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁吉首大學(xué)

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1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、在相對(duì)論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質(zhì)能方程給出C.質(zhì)能方程表明質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量D.在核反應(yīng)中，質(zhì)量的虧損會(huì)釋放出巨大的能量2、在電磁學(xué)中，安培力的大小與電流、磁場(chǎng)等因素有關(guān)。一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流I，垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線所受安培力的大小為F。若將導(dǎo)線長(zhǎng)度增加到2L，電流增大到2I，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到2B，此時(shí)導(dǎo)線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.2FB.4FC.8FD.16F3、關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)，對(duì)于一個(gè)水平彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，以下關(guān)于振幅、周期、頻率和相位等物理量的意義和變化規(guī)律的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.振幅表示振子偏離平衡位置的最大距離B.周期和頻率只與振子的質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)C.相位描述振子在不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D.振子通過平衡位置時(shí)，速度最大，加速度為零4、對(duì)于自感現(xiàn)象，一個(gè)閉合回路中的電流發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，以下哪種情況會(huì)使自感電動(dòng)勢(shì)增大？（）A.電流變化率增大B.線圈匝數(shù)減少C.線圈中的磁通量增大D.線圈的電阻增大5、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，總電阻的計(jì)算方法不同。有三個(gè)電阻R1、R2、R3，分別為2Ω、3Ω、4Ω，將它們并聯(lián)，總電阻為多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω6、在光學(xué)的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。當(dāng)光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，且n1>n2時(shí)，如果入射角逐漸增大，那么折射角會(huì)如何變化？（）A.一直增大B.先增大后減小C.增大到一定程度后變?yōu)?0度D.保持不變7、在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度會(huì)收縮B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，即時(shí)間膨脹C.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)只在接近光速時(shí)才明顯D.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹是相對(duì)的，取決于觀察者的參考系8、在研究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為x=3t，y=4t2，t為時(shí)間。則該質(zhì)點(diǎn)的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.129、在量子物理中，電子的軌道概念與經(jīng)典物理中的有很大不同。按照玻爾的氫原子理論，電子在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有怎樣的能量特點(diǎn)？（）A.能量連續(xù)變化B.能量離散取值C.能量與軌道半徑成正比D.能量與軌道半徑成反比10、在電磁學(xué)中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對(duì)于一個(gè)充滿均勻電介質(zhì)的平行板電容器，在充電過程中，位移電流與傳導(dǎo)電流的大小關(guān)系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導(dǎo)電流B.位移電流小于傳導(dǎo)電流C.位移電流等于傳導(dǎo)電流D.兩者大小沒有固定關(guān)系11、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12、在研究靜電場(chǎng)的高斯定理時(shí)，通過一個(gè)閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)包含的電荷量有什么關(guān)系？（）A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比13、關(guān)于理想氣體的狀態(tài)方程，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強(qiáng)、體積和溫度的關(guān)系，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.當(dāng)溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比B.當(dāng)體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成正比C.當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體14、在近代物理中，關(guān)于原子核的放射性衰變，一個(gè)放射性原子核經(jīng)過一定時(shí)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(xiàng)是不正確的？（）A.衰變的概率與時(shí)間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時(shí)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)15、在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用分光計(jì)測(cè)量三棱鏡的頂角。若測(cè)量過程中存在偏心誤差，以下關(guān)于對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響及修正方法，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.偏心誤差會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏大或偏小B.可以通過多次測(cè)量取平均值來減小偏心誤差的影響C.了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)和原理有助于分析偏心誤差D.偏心誤差無法通過任何方法修正16、在波動(dòng)光學(xué)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(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.可以通過雙縫干涉的公式來定量計(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)度無關(guān)17、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于一個(gè)變化的磁場(chǎng)在其周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)，以下關(guān)于該感應(yīng)電場(chǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)的說法，錯(cuò)誤的是（）A.感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線B.感應(yīng)電場(chǎng)的方向與磁場(chǎng)變化率的方向有關(guān)C.感應(yīng)電場(chǎng)的強(qiáng)度與磁場(chǎng)變化的快慢成正比D.感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷不做功18、在波動(dòng)學(xué)中，兩列頻率相同、振幅相同、振動(dòng)方向相同但傳播方向相反的波疊加會(huì)形成駐波。以下關(guān)于駐波的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.有些位置始終靜止不動(dòng)，稱為波節(jié)B.相鄰波節(jié)之間的距離為半個(gè)波長(zhǎng)C.波腹處的振幅是波源振幅的兩倍D.駐波的能量不隨時(shí)間傳播19、在相對(duì)論力學(xué)中，對(duì)于物體的動(dòng)能和質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于高速運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能表達(dá)式、質(zhì)能方程的意義和應(yīng)用的闡述，錯(cuò)誤的是（）A.高速運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能不再是經(jīng)典力學(xué)中的表達(dá)式B.質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化C.質(zhì)能方程為核能的利用提供了理論基礎(chǔ)D.物體的速度越大，其動(dòng)能與經(jīng)典力學(xué)計(jì)算結(jié)果差異越小20、在熱力學(xué)定律的應(yīng)用中，理想氣體經(jīng)歷自由膨脹過程。此過程中，氣體的溫度會(huì)如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.可能升高也可能降低21、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用歐姆表測(cè)量電阻時(shí)，需要進(jìn)行調(diào)零操作。如果在測(cè)量前沒有進(jìn)行調(diào)零，測(cè)量結(jié)果會(huì)比真實(shí)值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定22、在研究物體的振動(dòng)時(shí)，阻尼振動(dòng)是一種常見的情況。一個(gè)做阻尼振動(dòng)的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動(dòng)過程中，物體的周期和頻率會(huì)如何變化？（）A.周期不變，頻率不變B.周期不變，頻率減小C.周期增大，頻率減小D.周期減小，頻率增大23、關(guān)于光學(xué)的知識(shí)，一束單色光從空氣斜射入某種介質(zhì)中，入射角為i，折射角為r，該介質(zhì)的折射率n應(yīng)該如何計(jì)算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi24、在光的偏振現(xiàn)象中，自然光通過偏振片后變成了偏振光。如果兩個(gè)偏振片的透振方向相互垂直，自然光通過這兩個(gè)偏振片后，光強(qiáng)會(huì)變?yōu)樵瓉淼亩嗌?？（）A.1/2B.1/4C.0D.125、在相對(duì)論力學(xué)中，相對(duì)論動(dòng)量和相對(duì)論能量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有所不同。以下關(guān)于相對(duì)論動(dòng)量和能量的關(guān)系，不準(zhǔn)確的是？（）A.相對(duì)論能量和相對(duì)論動(dòng)量滿足一定的關(guān)系式B.當(dāng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對(duì)論動(dòng)量和能量近似等于經(jīng)典力學(xué)中的表達(dá)式C.相對(duì)論能量總是大于相對(duì)論動(dòng)量D.相對(duì)論動(dòng)量和能量的表達(dá)式只適用于高速運(yùn)動(dòng)的粒子26、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)27、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28、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)儀器的性能都沒有影響29、在光學(xué)的干涉實(shí)驗(yàn)中，用楊氏雙縫干涉裝置觀察干涉條紋。若光源由單色光換成白光，以下關(guān)于干涉條紋的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.中央條紋仍為白色B.其他條紋變?yōu)椴噬獵.條紋間距不變D.條紋的清晰度降低30、在研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像時(shí)，圖像可以反映出振動(dòng)的特征。一個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖像是正弦曲線，從圖像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、頻率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）熱力學(xué)中的熱擴(kuò)散現(xiàn)象在材料加工和熱傳遞中不可忽視，深入探討熱擴(kuò)散方程的推導(dǎo)、解的形式和在熱傳導(dǎo)問題中的應(yīng)用。2、（本題5分）幾何光學(xué)中的顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡是重要的光學(xué)儀器，論述它們的工作原理、放大倍數(shù)的計(jì)算方法以及在科學(xué)研究和日常生活中的應(yīng)用和發(fā)展。3、（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。4、（本題5分）分析光學(xué)中的全息術(shù)，論述全息術(shù)的原理、記錄和再現(xiàn)過程，以及全息術(shù)在三維成像、信息存儲(chǔ)和光學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用和發(fā)展前景。5、（本題5分）電磁學(xué)中的電感和電容在電路中起著重要作用，探討電感和電容的物理概念、計(jì)算方法和在交流電路中的特性，以及在濾波電路和儲(chǔ)能電路中的應(yīng)用。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析熱輻射的特點(diǎn)及黑體輻射定律，探討熱輻射在物理學(xué)中的重要意義。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）在熱力學(xué)中，解釋吉布斯自由能的物理意義和應(yīng)用？4、（本題5分）結(jié)合熱力學(xué)中的焦耳定律，解釋其物理意義，推導(dǎo)在熱功轉(zhuǎn)換過程中的表達(dá)式，并舉例說明其應(yīng)用。5、（本題5分）結(jié)合電磁學(xué)中的電磁波頻譜，分析不同頻段電磁波（如無