西安交通大學(xué)《數(shù)學(xué)物理方法》2022-2023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)西安交通大學(xué)

《數(shù)學(xué)物理方法》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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、在研究物體的振動(dòng)時(shí)，阻尼振動(dòng)是一種常見(jiàn)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(guò)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2、在研究光的折射時(shí)，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)會(huì)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(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開(kāi)爾文表述是等價(jià)的。以下關(guān)于熱力學(xué)第二定律的理解，不準(zhǔn)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(xué)第二定律說(shuō)明第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的D.熱力學(xué)第二定律表明所有的熱過(guò)程都是可逆的4、在熱力學(xué)過(guò)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(zhǔn)確的是？（）A.卡諾循環(huán)效率只與高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟扔嘘P(guān)B.提高高溫?zé)嵩礈囟然蚪档偷蜏責(zé)嵩礈囟瓤梢蕴岣呖ㄖZ循環(huán)效率C.卡諾循環(huán)效率可以達(dá)到100%D.實(shí)際熱機(jī)的效率總是低于卡諾循環(huán)效率5、在波動(dòng)光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理來(lái)減少反射光，增加透射光。對(duì)于一種折射率為1.38的薄膜材料，要使其在波長(zhǎng)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(duì)于量子力學(xué)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(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時(shí)表現(xiàn)為粒子，有時(shí)表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)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(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量，但測(cè)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(duì)宏觀物體沒(méi)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(wú)法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為7、在電場(chǎng)的研究中，一個(gè)點(diǎn)電荷在空間中產(chǎn)生電場(chǎng)。若在該點(diǎn)電荷附近放置一個(gè)試探電荷，以下關(guān)于試探電荷所受電場(chǎng)力的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.電場(chǎng)力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同C.電場(chǎng)力的大小與點(diǎn)電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場(chǎng)力對(duì)試探電荷做功與路徑無(wú)關(guān)8、在量子力學(xué)的隧道效應(yīng)中，微觀粒子具有穿越勢(shì)壘的能力。對(duì)于一個(gè)給定的勢(shì)壘，粒子穿越勢(shì)壘的概率與哪些因素有關(guān)？（）A.只與勢(shì)壘高度有關(guān)B.只與勢(shì)壘寬度有關(guān)C.與勢(shì)壘高度和寬度都有關(guān)D.與粒子的速度有關(guān)9、在光學(xué)的全反射現(xiàn)象中，當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界角，就會(huì)發(fā)生全反射。對(duì)于某種介質(zhì)，臨界角為45度，當(dāng)入射角為60度時(shí)，反射光和折射光的強(qiáng)度比是多少？（）A.無(wú)窮大B.2:1C.1:1D.1:010、在熱力學(xué)第二定律的學(xué)習(xí)中，對(duì)于一個(gè)熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次諢崃縌1，向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2，對(duì)外做功W。以下關(guān)于熱機(jī)效率的表達(dá)式，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%D.熱機(jī)效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)11、在波動(dòng)光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)的裝置、條紋特點(diǎn)和物理意義，以下描述錯(cuò)誤的是（）A.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋等間距B.夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中中央亮紋最寬C.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都證明了光的波動(dòng)性D.干涉和衍射現(xiàn)象不能同時(shí)發(fā)生12、在熱力學(xué)第二定律中，指出了熱傳導(dǎo)過(guò)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(guò)來(lái)，從低溫物體向高溫物體傳熱是否可能自發(fā)進(jìn)行？（）A.可能B.不可能C.在一定條件下可能D.無(wú)法確定13、在振動(dòng)的合成中，兩個(gè)同方向、同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成后的振動(dòng)仍然是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。以下關(guān)于合振動(dòng)的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.合振動(dòng)的振幅等于分振動(dòng)振幅之和B.合振動(dòng)的初相位由分振動(dòng)的初相位決定C.當(dāng)分振動(dòng)的相位差為零時(shí)，合振動(dòng)的振幅最大D.當(dāng)分振動(dòng)的相位差為π時(shí)，合振動(dòng)的振幅最小14、在電磁學(xué)的電磁波理論中，對(duì)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(zhǎng)、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(cuò)誤的是（）A.電磁波的波速等于波長(zhǎng)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(zhǎng)比在真空中長(zhǎng)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(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時(shí)間改變，以下哪種說(shuō)法能準(zhǔn)確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動(dòng)量能同時(shí)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不確定的16、在近代物理學(xué)的發(fā)展中，黑體輻射現(xiàn)象引發(fā)了重要的理論突破。對(duì)于一個(gè)黑體，其單位面積在單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量與波長(zhǎng)和溫度有關(guān)。在一定溫度下，隨著波長(zhǎng)的增加，輻射能量會(huì)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(xué)的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對(duì)于一個(gè)頻率為f的電磁波，其波長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)中，對(duì)于測(cè)量誤差的來(lái)源、分類(lèi)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(diǎn)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(cè)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(xué)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(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(guò)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(guò)多次測(cè)量取平均值來(lái)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(wú)法通過(guò)任何方法修正二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在光學(xué)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(shí)像或虛像、正立或倒立、放大或縮?。?、（本題5分）在電磁學(xué)中，畢奧-薩伐爾定律用于計(jì)算電流元產(chǎn)生的磁場(chǎng)。請(qǐng)解釋畢奧-薩伐爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式和物理意義，說(shuō)明其在計(jì)算長(zhǎng)直導(dǎo)線和圓環(huán)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中的應(yīng)用。3、（本題5分）簡(jiǎn)述相對(duì)論中的時(shí)間延緩效應(yīng)的產(chǎn)生原因及應(yīng)用，分析時(shí)間延緩效應(yīng)在相對(duì)論中的重要性。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)帶電荷量為+Q的均勻帶電圓環(huán)，半徑為R，計(jì)算在圓環(huán)軸線上距離圓心為x處的電場(chǎng)強(qiáng)度。2、（本題5分）在一靜電場(chǎng)中，已知某點(diǎn)的電勢(shì)為V，電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)分量分別為Ex、Ey、Ez。計(jì)算該點(diǎn)的電荷體密度。3、（本題5分）一個(gè)邊長(zhǎng)為0.1m的正方形閉合導(dǎo)線框，電阻為0.1Ω，垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)，求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值和有效值。4、（本題5分）一個(gè)理想氣體經(jīng)歷等容過(guò)程，壓強(qiáng)從P1增加到P2，吸收熱量Q。計(jì)算氣體內(nèi)能的增加量和對(duì)外做功，并分析過(guò)程中的熵變。5、（本題5分）一長(zhǎng)直螺線管，長(zhǎng)度為l，匝數(shù)為N，通有電流I，在螺線