西安交通大學《廣義相對論導論》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西安交通大學

《廣義相對論導論》2023-2024學年第一學期期末試卷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、在光學的折射現(xiàn)象中，當光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，有可能發(fā)生全反射。對于一定的入射角，哪種情況下更容易發(fā)生全反射？（）A.光密介質(zhì)的折射率較大B.光疏介質(zhì)的折射率較大C.入射角較小D.以上都不對2、在波動光學的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。對于垂直入射的光，要使某波長的光在薄膜表面反射時產(chǎn)生相消干涉，薄膜的厚度應(yīng)該滿足什么條件？（）A.厚度為該波長的四分之一B.厚度為該波長的二分之一C.厚度為該波長的整數(shù)倍D.厚度為該波長的半整數(shù)倍3、在電場的學習中，電場強度的概念至關(guān)重要。一個均勻帶電的圓環(huán)，圓心處的電場強度為E。若將圓環(huán)的半徑增大一倍，電荷分布不變，圓心處的電場強度會如何變化？（）A.電場強度不變B.電場強度增大一倍C.電場強度減小為原來的一半D.電場強度減小為原來的四分之一4、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(yīng)的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ5、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒6、在靜電場的高斯定理中，對于一個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，哪一項分析是不準確的？（）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算電通量D.電通量的大小與電場的分布有關(guān)7、在電磁感應(yīng)中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)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(yīng)強度C.線圈轉(zhuǎn)動的角速度D.線圈的電阻8、在熱學中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。以下關(guān)于理想氣體內(nèi)能的變化，不準確的是？（）A.一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，內(nèi)能一定增加B.理想氣體絕熱膨脹，內(nèi)能一定減小C.理想氣體等壓壓縮，內(nèi)能一定減小D.理想氣體等溫變化，內(nèi)能一定不變，但對外做功9、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(fù)雜且難以觀察，在實際應(yīng)用中沒有太大價值10、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。以下關(guān)于熱力學第二定律的理解，不準確的是？（）A.熱不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化B.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響C.熱力學第二定律說明第二類永動機是不可能制成的D.熱力學第二定律表明所有的熱過程都是可逆的11、在光學實驗中，用分光計測量三棱鏡的頂角。若測量過程中存在偏心誤差，以下關(guān)于對測量結(jié)果的影響及修正方法，哪一項描述是不準確的？（）A.偏心誤差會導致測量結(jié)果偏大或偏小B.可以通過多次測量取平均值來減小偏心誤差的影響C.了解分光計的結(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12、在相對論力學中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準確的是？（）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)量的虧損會釋放出巨大的能量13、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，哪一項描述是不準確的？（）A.質(zhì)量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質(zhì)量公式來定量計算質(zhì)量的變化C.速度越接近光速，質(zhì)量增加越緩慢D.質(zhì)量的變化與粒子的靜止質(zhì)量和速度有關(guān)14、在電磁感應(yīng)中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的交流電的頻率為50Hz。如果線圈的面積增大一倍，轉(zhuǎn)速增大一倍，其他條件不變，那么交流電的頻率變?yōu)槎嗌?？（）A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz15、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16、在量子物理中，氫原子的能級結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對于氫原子從高能級向低能級躍遷時，會發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計算，哪個公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh17、在電磁學中，位移電流的概念是麥克斯韋方程組的重要組成部分。以下關(guān)于位移電流的產(chǎn)生和特點，不正確的是？（）A.位移電流是由變化的電場產(chǎn)生的B.位移電流與傳導電流一樣會產(chǎn)生磁場C.位移電流在真空中也能存在D.位移電流的大小與電容器極板間的電壓成正比18、對于波動光學，兩列頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的光波在空間相遇會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，若兩束光的光程差為半波長的奇數(shù)倍，那么相遇處的光強會怎樣？（）A.最強B.最弱C.介于最強和最弱之間D.無法確定19、在熱力學的領(lǐng)域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變的情況下，溫度升高時其體積會發(fā)生變化。以下關(guān)于體積變化的描述，哪一項是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類20、在剛體定軸轉(zhuǎn)動中，力矩的作用會改變剛體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。一個繞固定軸轉(zhuǎn)動的剛體，受到多個力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動角速度會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在熱力學中，解釋焦耳-湯姆遜效應(yīng)的物理過程和實際應(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中的重要作用。3、（本題5分）在電磁學中，討論電感元件對交流電路的影響？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個半徑為R的半圓形光滑絕緣軌道上，有一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球，從軌道的最高點由靜止釋放。軌道所在空間存在水平向右的勻強電場，場強大小為E。計算小球運動到最低點時對軌道的壓力。2、（本題5分）一質(zhì)量為m?的物體以速度v?與質(zhì)量為m?的靜止物體發(fā)生完全彈性碰撞，求碰撞后兩物體的速度。3、（本題5分）在一個均勻電場中，有一個半徑為R的帶電金屬球，電荷量為Q。已知電場強度E、金屬球電荷量Q和半徑R，求金屬球表面的電勢和電場強度。4、（本題5分）一個理想氣體進行絕熱自由膨脹，初始體積為V1，壓強為p1，溫度為T1，膨脹后體積為V2。求膨脹后氣體的溫度和壓強。5、（本題5分）一個半徑為R的半圓形導體棒在勻強磁場B中以角速度ω繞圓心勻速轉(zhuǎn)動，磁場方向