中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）《重力學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）

《重力學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程。已知?dú)怏w的比熱容為Cp，吸收的熱量為Q。以下關(guān)于氣體體積變化量與其他物理量的關(guān)系，哪一項(xiàng)推導(dǎo)是不正確的？（）A.利用熱力學(xué)第一定律和等壓過程的特點(diǎn)進(jìn)行推導(dǎo)B.體積變化量與溫度變化量成正比C.體積變化量與吸收的熱量成正比D.體積變化量與比熱容Cp無關(guān)2、在熱力學(xué)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(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3、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關(guān)于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個(gè)線圈的相對(duì)位置、匝數(shù)以及周圍介質(zhì)有關(guān)C.兩個(gè)線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比4、在研究物體的振動(dòng)時(shí)，阻尼振動(dòng)是一種常見的情況。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5、在靜電場(chǎng)中，一個(gè)帶電量為Q的點(diǎn)電荷周圍存在電場(chǎng)。若在距離點(diǎn)電荷r處放置一個(gè)試探電荷q，以下關(guān)于試探電荷所受電場(chǎng)力的大小和方向，哪一項(xiàng)說法是不正確的？（）A.電場(chǎng)力的大小與r的平方成反比B.電場(chǎng)力的方向沿兩點(diǎn)電荷連線且背離點(diǎn)電荷C.可以根據(jù)庫侖定律計(jì)算電場(chǎng)力的大小D.電場(chǎng)力的大小與試探電荷的電量成正比6、在電磁學(xué)的磁場(chǎng)中，畢奧-薩伐爾定律用于計(jì)算電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。對(duì)于一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流I，距離導(dǎo)線為r處一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與I和r有關(guān)B.只與I、r和L有關(guān)C.與I、r、L以及導(dǎo)線的形狀有關(guān)D.與I、r、L、導(dǎo)線的形狀以及周圍介質(zhì)有關(guān)7、對(duì)于光學(xué)的研究，以下關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動(dòng)性，哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動(dòng)性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動(dòng)性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長(zhǎng)、縫寬等因素密切相關(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動(dòng)性無關(guān)，只是一種偶然的光學(xué)現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動(dòng)性，但在大多數(shù)情況下，光仍應(yīng)被視為粒子8、在波動(dòng)學(xué)中，機(jī)械波的波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定。對(duì)于在同一均勻介質(zhì)中傳播的橫波和縱波，以下關(guān)于它們波速的比較，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較9、在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=Q+W中，W表示外界對(duì)系統(tǒng)做功。以下哪種情況中，系統(tǒng)對(duì)外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能10、在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們常常需要考慮力的作用。一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過時(shí)間t后，物體的速度從0增加到v。若力的大小變?yōu)?F，其他條件不變，物體達(dá)到速度v所需的時(shí)間會(huì)如何變化？（）A.時(shí)間不變B.時(shí)間縮短為原來的一半C.時(shí)間縮短為原來的四分之一D.無法確定11、關(guān)于熱力學(xué)第一定律，對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時(shí)，以下關(guān)于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關(guān)12、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量。對(duì)于一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，距離點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)，電勢(shì)如何變化？（）A.越高B.越低C.不變D.先升高后降低13、在狹義相對(duì)論中，同時(shí)的相對(duì)性是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于同時(shí)的相對(duì)性的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中可能不同時(shí)發(fā)生B.同時(shí)的相對(duì)性是光速不變?cè)淼谋厝唤Y(jié)果C.同時(shí)的相對(duì)性只在高速運(yùn)動(dòng)的情況下才明顯，低速時(shí)可以忽略D.同時(shí)的相對(duì)性意味著不存在絕對(duì)的同時(shí)性14、在剛體力學(xué)的研究中，關(guān)于剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響因素，以下哪種描述是準(zhǔn)確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律與牛頓第二定律類似，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，對(duì)于變速轉(zhuǎn)動(dòng)則不適用，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)沒有實(shí)質(zhì)作用15、在相對(duì)論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準(zhǔn)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(huì)釋放出巨大的能量16、在研究牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過時(shí)間t后，它的速度會(huì)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mFt17、在靜電場(chǎng)的高斯定理中，對(duì)于一個(gè)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(xiàng)分析是不準(zhǔn)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(jì)算電通量D.電通量的大小與電場(chǎng)的分布有關(guān)18、在熱力學(xué)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(huì)如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低19、對(duì)于原子物理學(xué)，氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)射光子，若從n=3的能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)，發(fā)射的光子頻率是多少？（）A.由能級(jí)差決定B.固定不變C.與原子種類有關(guān)D.無法計(jì)算20、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程反映了氣體的狀態(tài)參量之間的關(guān)系。以下關(guān)于理想氣體狀態(tài)方程適用條件的說法，不準(zhǔn)確的是？（）A.氣體分子本身的體積可以忽略不計(jì)B.氣體分子之間沒有相互作用力C.只適用于溫度不太低、壓強(qiáng)不太高的情況D.對(duì)任何氣體在任何條件下都適用二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，已知其下落的高度和重力加速度，如何計(jì)算物體下落的時(shí)間、末速度和落地時(shí)的沖擊力？2、（本題5分）在量子物理中，解釋量子霍爾效應(yīng)的原理和應(yīng)用？3、（本題5分）簡(jiǎn)述量子力學(xué)中的微擾理論的內(nèi)容及應(yīng)用，分析微擾理論在量子力學(xué)中的重要性。4、（本題5分）隨著超導(dǎo)現(xiàn)象的研究進(jìn)展，探討超導(dǎo)材料的特性（如零電阻、邁斯納效應(yīng)）、微觀機(jī)制和在能源傳輸、磁懸浮等方面的應(yīng)用前景。5、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的洛倫茲變換，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)形式，解釋其與伽利略變換的區(qū)別和聯(lián)系，并舉例說明其應(yīng)用。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)邊長(zhǎng)為a的正方形區(qū)域內(nèi)存在著均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。有一個(gè)邊長(zhǎng)為b（b<a）的正方形導(dǎo)線框，以速度v垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入該區(qū)域。已知磁場(chǎng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線框邊長(zhǎng)a、b和速度v，求導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小和方向。2、（本題5分）在相對(duì)論中，一粒子的動(dòng)量為p，能量為E。計(jì)算粒子的速度和質(zhì)量，并討論當(dāng)動(dòng)量和能量變化時(shí)它們的變化趨勢(shì)。3、（本題5分）在一簡(jiǎn)諧橫波的傳播過程中，已知波速為v，波長(zhǎng)為λ，周期為T。某時(shí)刻的波形如圖所示，計(jì)算質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程和波函數(shù)。4、（本題5分）有一個(gè)半徑為R的均勻帶電圓環(huán)，電荷線密度為λ，求圓環(huán)軸線上任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向。5、（本題5分）一質(zhì)量為m的小球在光滑的固定圓環(huán)上做圓周運(yùn)動(dòng)，圓環(huán)半徑為R，小球受到的向心力大小為F。計(jì)算小球的