西安交通大學《數(shù)學物理方程》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…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西安交通大學

《數(shù)學物理方程》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、在熱力學的領域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質量的理想氣體，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2、在相對論中，長度收縮效應是指物體沿運動方向的長度會變短。一個長度為L0的物體，在相對觀察者以速度v運動時，觀察者測得的長度L會如何變化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.無法確定3、在靜電場的研究中，電場強度和電勢是兩個重要的物理量。對于一個點電荷產生的電場，電場強度為零的地方，電勢一定為零嗎？（）A.一定為零B.一定不為零C.可能為零，也可能不為零D.取決于點電荷的電荷量4、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運動的慣性系中是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.取決于兩個慣性系的相對速度大小5、在波動光學的領域，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6、在電磁感應現(xiàn)象中，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，以下哪種情況會導致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場強度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場強度改變C.磁場強度和回路面積同時改變D.以上情況均可7、對于靜電屏蔽現(xiàn)象，在一個金屬殼內部放置一個帶電體，以下哪種說法是正確的？（）A.殼外電場不受殼內帶電體的影響B(tài).殼內電場不受殼外電場的影響C.殼內殼外電場均不受影響D.殼內殼外電場相互影響8、在電磁感應現(xiàn)象中，感應電動勢的大小與磁通量的變化率有關。一個匝數(shù)為N的線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，磁通量的變化率為ΔΦ/Δt。若線圈的匝數(shù)增加到2N，其他條件不變，感應電動勢會如何變化？（）A.增大到原來的2倍B.增大到原來的4倍C.不變D.減小到原來的一半9、在熱力學中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定10、關于波動的能量傳播，在一列機械波傳播的過程中，以下哪個物理量隨波的傳播而向前傳遞？（）A.波源的振動能量B.波源的振動頻率C.波源的振動速度D.波源的振動加速度11、在光學的全反射現(xiàn)象中，當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于給定的兩種介質，臨界角的大小與哪些因素有關？（）A.只與光密介質的折射率有關B.只與光疏介質的折射率有關C.與兩種介質的折射率都有關D.與光的頻率有關12、在研究牛頓運動定律時，一個質量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經過時間t后，它的速度會發(fā)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt13、在量子物理中，電子的軌道概念與經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動時，具有怎樣的能量特點？（）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14、在熱力學第二定律的探討中，關于熵增加原理及其在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，以下哪種表述是正確的？（）A.熵增加原理指出，在任何自發(fā)的熱力學過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的，這意味著熱量總是從高溫物體自發(fā)地流向低溫物體B.熵增加原理表明，封閉系統(tǒng)的熵不可能減少，熵的變化只與系統(tǒng)的初末狀態(tài)有關，與過程無關C.雖然熵增加原理適用于大多數(shù)熱力學過程，但在某些特殊情況下，系統(tǒng)的熵可能會減少D.熵增加原理只是一種理論假設，在實際的熱現(xiàn)象中無法得到驗證15、在研究平拋運動的實驗中，通過測量水平位移和豎直位移來計算初速度。如果實驗中忽略了空氣阻力的影響，實際測量的初速度會比真實值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定16、對于相對論性動能，當一個粒子的速度接近光速時，其動能的表達式與經典力學有很大差異，以下哪種說法能體現(xiàn)這種差異？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能趨于無窮大D.動能增長速度逐漸變慢17、對于熱力學第二定律，以下關于熱機效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準確的是（）A.熱機效率不可能達到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量18、在剛體的定軸轉動中，角動量守恒定律在很多情況下都適用。以下關于角動量守恒的條件，不準確的是？（）A.系統(tǒng)所受合外力矩為零B.系統(tǒng)所受合外力為零C.內力對轉軸的力矩之和為零D.角動量守恒定律在微觀和宏觀領域都適用19、在電磁學的安培環(huán)路定理中，對于一個載有恒定電流的長直導線，若以導線為軸作一個半徑為r的圓形環(huán)路，當r<導線半徑時，環(huán)路上的磁感應強度大小與r的關系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r成反比C.與r的平方成正比D.與r無關20、在靜電場中，電場線的疏密程度表示電場強度的大小。對于一個帶正電的點電荷，其周圍的電場線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點電荷C.背離點電荷D.呈環(huán)形分布二、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-湯姆遜實驗中氣體溫度變化的原因？2、（本題5分）在熱力學中，焦耳-湯姆遜效應是一種與氣體絕熱節(jié)流過程相關的現(xiàn)象。請解釋焦耳-湯姆遜效應的概念和原理，說明其在制冷技術和氣體液化中的應用。3、（本題5分）在研究熱輻射現(xiàn)象時，黑體輻射定律是一個重要的規(guī)律。請解釋黑體輻射的概念，推導普朗克黑體輻射公式，并說明其在物理學和天文學中的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個質量為0.2kg的物體在水平面上做簡諧運動，振幅為0.1m，周期為2s。求物體所受的回復力的最大值和在t=0.5s時所受的回復力。2、（本題5分）一個帶電量為+3×10^(-6)C的點電荷位于坐標原點，在x軸正方向2m處有一個帶電量為-2×10^(-6)C的點電荷。求它們之間的庫侖力大小和方向，并計算在兩點電荷連線中點處的電場強度大小和方向。3、（本題5分）一簡諧波沿x軸正方向傳播，波速為20m/s，波長為4m，原點處的質點振動方程為y=0.5cos(10πt)（m）。求x=2m處質點在t=1s時的振動速度和加速度。4、（本題5分）在一個水平向右的勻強電場中，有一個帶正電的粒子，電荷量為q，質量為m，從A點以初速度v0斜向上拋出，與水平方向夾角為θ，電場強度為E。忽略空氣阻力，重力加速度為g，計算粒子到達最高點時的水平位移。5、（本題5分）在楊氏雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，縫屏間距為D，波長為λ的單色光垂直入射。若在其中一縫后放置一折射率為n、厚度為