西安交通大學《數(shù)學物理方法》2022-2023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

《數(shù)學物理方法》2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、在研究物體的振動時，阻尼振動是一種常見的情況。一個做阻尼振動的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動過程中，物體的周期和頻率會如何變化？（）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2、在研究光的折射時，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當入射角增大到一定程度時會發(fā)生全反射現(xiàn)象，以下哪種條件能使全反射更容易發(fā)生？（）A.增大光密介質(zhì)的折射率B.減小光密介質(zhì)的折射率C.增大光疏介質(zhì)的折射率D.減小光的頻率3、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4、在熱力學過程中，卡諾循環(huán)具有重要的理論意義。以下關(guān)于卡諾循環(huán)效率的描述，不準確的是？（）A.卡諾循環(huán)效率只與高溫熱源和低溫熱源的溫度有關(guān)B.提高高溫熱源溫度或降低低溫熱源溫度可以提高卡諾循環(huán)效率C.卡諾循環(huán)效率可以達到100%D.實際熱機的效率總是低于卡諾循環(huán)效率5、在波動光學的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理來減少反射光，增加透射光。對于一種折射率為1.38的薄膜材料，要使其在波長為550nm的光下起到增透效果，薄膜的最小厚度應(yīng)該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm6、對于量子力學的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為7、在電場的研究中，一個點電荷在空間中產(chǎn)生電場。若在該點電荷附近放置一個試探電荷，以下關(guān)于試探電荷所受電場力的特點，哪一項描述是不準確的？（）A.電場力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場力的方向與電場強度的方向相同C.電場力的大小與點電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場力對試探電荷做功與路徑無關(guān)8、在量子力學的隧道效應(yīng)中，微觀粒子具有穿越勢壘的能力。對于一個給定的勢壘，粒子穿越勢壘的概率與哪些因素有關(guān)？（）A.只與勢壘高度有關(guān)B.只與勢壘寬度有關(guān)C.與勢壘高度和寬度都有關(guān)D.與粒子的速度有關(guān)9、在光學的全反射現(xiàn)象中，當光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于某種介質(zhì)，臨界角為45度，當入射角為60度時，反射光和折射光的強度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:010、在熱力學第二定律的學習中，對于一個熱機，從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W。以下關(guān)于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)11、在波動光學的干涉和衍射實驗中，對于楊氏雙縫干涉實驗和夫瑯禾費單縫衍射實驗的裝置、條紋特點和物理意義，以下描述錯誤的是（）A.楊氏雙縫干涉實驗中條紋等間距B.夫瑯禾費單縫衍射實驗中中央亮紋最寬C.兩個實驗都證明了光的波動性D.干涉和衍射現(xiàn)象不能同時發(fā)生12、在熱力學第二定律中，指出了熱傳導過程的方向性。從高溫物體向低溫物體傳熱是自發(fā)的，那么反過來，從低溫物體向高溫物體傳熱是否可能自發(fā)進行？（）A.可能B.不可能C.在一定條件下可能D.無法確定13、在振動的合成中，兩個同方向、同頻率的簡諧振動合成后的振動仍然是簡諧振動。以下關(guān)于合振動的特點，不正確的是？（）A.合振動的振幅等于分振動振幅之和B.合振動的初相位由分振動的初相位決定C.當分振動的相位差為零時，合振動的振幅最大D.當分振動的相位差為π時，合振動的振幅最小14、在電磁學的電磁波理論中，對于電磁波的產(chǎn)生、傳播特性和應(yīng)用，以下關(guān)于電磁波的波長、頻率、波速的關(guān)系以及電磁波在真空中和介質(zhì)中的傳播的描述，錯誤的是（）A.電磁波的波速等于波長與頻率的乘積B.電磁波在真空中的傳播速度是恒定的C.電磁波在介質(zhì)中的波長比在真空中長D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同15、在量子力學的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時間改變，以下哪種說法能準確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動量能同時確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現(xiàn)的概率是恒定的D.粒子的運動狀態(tài)是不確定的16、在近代物理學的發(fā)展中，黑體輻射現(xiàn)象引發(fā)了重要的理論突破。對于一個黑體，其單位面積在單位時間內(nèi)輻射出的能量與波長和溫度有關(guān)。在一定溫度下，隨著波長的增加，輻射能量會如何變化？（）A.一直增加B.先增加后減小C.一直減小D.先減小后增加17、在電磁學的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對于一個頻率為f的電磁波，其波長λ與頻率f的關(guān)系是怎樣的？（）A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c2/f18、在物理實驗中，對于測量誤差的來源、分類和減小誤差的方法，以下關(guān)于系統(tǒng)誤差、偶然誤差的特點和處理方式的描述，不正確的是（）A.系統(tǒng)誤差具有確定性和重復(fù)性B.偶然誤差服從正態(tài)分布C.多次測量取平均值可以消除系統(tǒng)誤差D.選擇更精密的儀器可以減小系統(tǒng)誤差19、在光學的折射定律應(yīng)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°20、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二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在光學成像中，薄透鏡成像的規(guī)律是什么？已知物距、像距和焦距，如何判斷像的性質(zhì)（實像或虛像、正立或倒立、放大或縮小）？2、（本題5分）在電磁學中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流元產(chǎn)生的磁場。請解釋畢奧-薩伐爾定律的數(shù)學表達式和物理意義，說明其在計算長直導線和圓環(huán)電流產(chǎn)生的磁場中的應(yīng)用。3、（本題5分）簡述相對論中的時間延緩效應(yīng)的產(chǎn)生原因及應(yīng)用，分析時間延緩效應(yīng)在相對論中的重要性。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個帶電荷量為+Q的均勻帶電圓環(huán)，半徑為R，計算在圓環(huán)軸線上距離圓心為x處的電場強度。2、（本題5分）在一靜電場中，已知某點的電勢為V，電場強度的三個分量分別為Ex、Ey、Ez。計算該點的電荷體密度。3、（本題5分）一個邊長為0.1m的正方形閉合導線框，電阻為0.1Ω，垂直于磁感應(yīng)強度為0.5T的勻強磁場放置?，F(xiàn)使線框以一條邊為軸，以10rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值和有效值。4、（本題5分）一個理想氣體經(jīng)歷等容過程，壓強從P1增加到P2，吸收熱量Q。計算氣體內(nèi)能的增加量和對外做功，并分析過程中的熵變。5、（本題5分）一長直螺線管，長度為l，匝數(shù)為N，通有電流I，在螺線