西南交通大學《大學物理》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《大學物理》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在波動光學中，光的衍射現(xiàn)象是常見的。當一束光通過一個狹縫時，會在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄2、在光學部分，光的折射現(xiàn)象是重要的知識點。一束光線從空氣斜射入水中，入射角為i，折射角為r。若光線在水中的傳播速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，入射角不變，此時折射角會如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定3、在波動方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關(guān)于邊界條件的類型，不準確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無限大邊界條件4、在熱學中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積和壓強無關(guān)，以下哪種過程中理想氣體的內(nèi)能會增加？（）A.等容升溫B.等壓降溫C.等溫壓縮D.絕熱膨脹5、在電磁感應現(xiàn)象中，感應電流的方向可以用楞次定律來判斷。當穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向的關(guān)系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定6、在電磁學中，磁場對運動電荷的作用力稱為洛倫茲力。以下關(guān)于洛倫茲力的特點，不準確的是？（）A.洛倫茲力始終垂直于電荷的運動方向B.洛倫茲力不做功C.洛倫茲力的大小與電荷的速度成正比D.電荷在磁場中運動時一定受到洛倫茲力7、在量子力學的范疇中，考慮一個處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數(shù)為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現(xiàn)粒子的概率密度與波函數(shù)的模的平方成正比。以下關(guān)于概率密度的描述，哪一項是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數(shù)的相位對概率密度沒有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測量的時間無關(guān)8、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數(shù)）。以下關(guān)于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關(guān)B.可以通過庫侖定律和圓周運動的規(guī)律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質(zhì)量無關(guān)9、在熱力學中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變的情況下吸收熱量，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低10、在量子力學的隧道效應中，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)11、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12、在電磁感應現(xiàn)象中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動。如果磁場的磁感應強度增大，而其他條件不變，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小13、在光學的衍射現(xiàn)象中，單縫衍射的條紋分布具有一定的規(guī)律。當單縫寬度變窄時，中央明紋的寬度會如何變化？（）A.變窄B.變寬C.不變D.先變寬后變窄14、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15、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。當一個物體的速度接近光速時，其動能的增加與速度的關(guān)系是怎樣的？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能的增加變得越來越困難D.動能的增加變得越來越容易二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋在熱學中熱平衡的概念，說明達到熱平衡的條件和在熱力學計算中的應用。2、（本題5分）在電磁學中，安培環(huán)路定理在求解磁場問題時經(jīng)常被用到。請闡述安培環(huán)路定理的內(nèi)容，并舉例說明如何應用該定理求解具有特定對稱性的磁場分布？3、（本題5分）分析黏性流體的流動特點及牛頓黏性定律，探討?zhàn)ば粤黧w在實際中的應用。4、（本題5分）對于一個在復合場中運動的帶電油滴，已知其電荷量、質(zhì)量和場的情況，如何分析油滴的運動狀態(tài)和最終的平衡位置？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）牛頓力學中的轉(zhuǎn)動問題在機械工程和天體運動中有重要應用，論述剛體的轉(zhuǎn)動定律、轉(zhuǎn)動慣量的計算方法以及在實際問題中的分析思路。2、（本題5分）深入分析熱力學中的絕熱過程，闡述其物理概念、特點和數(shù)學表達式，以及在絕熱壓縮、膨脹等過程中的應用。3、（本題5分）熱力學系統(tǒng)的平衡態(tài)和非平衡態(tài)概念對于理解熱現(xiàn)象至關(guān)重要，分析其定義、特征以及在研究熱傳遞、化學反應等過程中的應用。4、（本題5分）在相對論中，相對論速度變換公式對于理解高速運動物體的相對速度具有重要意義，分析其推導過程、與經(jīng)典速度變換的區(qū)別以及在粒子碰撞等過程中的應用。5、（本題5分）全面論述麥克斯韋方程組的物理意義和數(shù)學形式，闡述其對電磁場理論的建立和發(fā)展所起到的關(guān)鍵作用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在一個電阻為R的電阻器兩端加上方波電壓，高電平為U?，低電平為-U?，周期為T。求通過電阻器的電流、功率以及在一個周期內(nèi)電阻器產(chǎn)生的熱量。2、（本題10分）在一個光滑的斜面上，有一個質(zhì)量為2.0kg的物體，斜面的傾角為30°。用一個平行于斜面的力將物體從斜面底部勻速推到頂部，斜面長度為5.0m，推力大小為15N。計算推力做功的功率。3、（本題10分