北京郵電大學《熱力學基礎》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《熱力學基礎》2023-2024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、在熱力學過程中，卡諾循環(huán)具有重要的理論意義。以下關于卡諾循環(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2、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3、在波動方程的推導和應用中，關于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時刻質點的位移，波速只與介質的性質有關B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質的性質和傳播方向無關C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機械波，其波速在不同介質中相同D.波動方程的推導基于牛頓運動定律，只適用于機械波，對電磁波不適用4、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，薄膜的最小厚度應該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm5、在波動學中，機械波的波速由介質的性質決定。對于在同一均勻介質中傳播的橫波和縱波，以下關于它們波速的比較，哪一項是正確的？（）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6、關于熱力學第一定律，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，以下關于內能變化、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.外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內能增加C.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內能減小D.內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7、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。以下關于同時的相對性的理解，不準確的是？（）A.在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中可能不同時發(fā)生B.同時的相對性是光速不變原理的必然結果C.同時的相對性只在高速運動的情況下才明顯，低速時可以忽略D.同時的相對性意味著不存在絕對的同時性8、關于熱力學第三定律，以下對于絕對零度不可達到以及熵的零點的規(guī)定的解釋，不正確的是（）A.無論采取何種手段，都無法使系統(tǒng)達到絕對零度B.熵的零點是在絕對零度時規(guī)定的C.絕對零度時，物質的內能為零D.熱力學第三定律對實際的熱過程沒有指導意義9、在物理光學中，對于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性D.衍射現(xiàn)象在光學儀器的分辨率提高方面沒有作用10、在剛體力學中，對于轉動動能和轉動慣量的計算，以及定軸轉動的動能定理和機械能守恒定律的應用，以下說法不正確的是（）A.轉動動能等于轉動慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉動的動能定理適用于剛體的變速轉動C.只有保守力做功時，剛體定軸轉動的機械能守恒D.剛體的轉動慣量與轉動軸的位置無關11、在電磁學中，對于一個平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時保持極板上的電荷量不變。以下關于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項說法是不正確的？（）（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時，電容減小會導致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化12、在量子力學的發(fā)展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)隨時間變化的基本方程。以下關于薛定諤方程的性質，不準確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數(shù)C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應13、對于光學中的光的散射現(xiàn)象，以下關于瑞利散射和米氏散射的特點、產(chǎn)生條件以及在大氣光學中的應用，表述錯誤的是（）A.瑞利散射強度與波長的四次方成反比B.米氏散射的強度與波長關系不大C.天空呈現(xiàn)藍色是瑞利散射的結果D.光的散射現(xiàn)象對光通信沒有影響14、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關于自感和互感系數(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B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置、匝數(shù)以及周圍介質有關C.兩個線圈靠得越近，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15、在相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對該慣性系運動的慣性系中觀察，這兩個事件是否一定同時發(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.條件不足，無法判斷16、在相對論力學中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。以下關于質能方程的理解，不準確的是？（）A.質量和能量可以相互轉化，且轉化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質能方程給出C.質能方程表明質量就是能量，能量就是質量D.在核反應中，質量的虧損會釋放出巨大的能量17、在電路分析的領域中，關于交流電路中電阻、電容和電感對電流和電壓的影響，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.在交流電路中，電阻對電流和電壓的相位沒有影響，電容使電流超前電壓，電感使電流滯后電壓B.交流電路中，電阻、電容和電感都會使電流和電壓的相位發(fā)生相同的變化C.電容和電感在交流電路中對電流和電壓的影響可以忽略不計，主要是電阻起作用D.電阻、電容和電感在交流電路中的作用是相互抵消的，最終電流和電壓的關系與直流電路相同18、在波動光學中，單縫衍射的中央亮條紋寬度與其他亮條紋寬度不同。中央亮條紋寬度約為其他亮條紋寬度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍19、關于氣體分子運動論，對于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無限大20、在波動光學的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點與單縫衍射和雙縫干涉都有關系。當光柵的縫數(shù)增加時，主極大的寬度會如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在波動學中，解釋波的疊加原理的內容和應用？2、（本題5分）在研究電磁波的發(fā)射和接收時，說明天線的工作原理和調制解調的過程。3、（本題5分）在電磁學中，磁介質的磁化現(xiàn)象會影響磁場的分布。請解釋磁介質的磁化機制，說明順磁質、抗磁質和鐵磁質的磁化特點，并舉例說明磁介質在電磁器件中的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一長直導線中通有變化的電流I=I0cos(ωt)，在其附近有一個矩形線圈，邊長分別為L1和L2，矩形線圈與長直導線共面，且矩形的一邊與導線平行，距離為d。計算矩形線圈中的感應電動勢。2、（本題5分）一個簡諧波沿x軸正方向傳播，波源的振動方程為y=A*sin(ωt)，波速為v。計算t時刻x處質點的振動方程，并畫出波形圖。3、（本題5分）一簡諧波沿x軸負方向傳播，波速為v，已知x=L處質點的振動方程為y?=Acos(ωt+φ)，求x=0處質點的振動方程。4、（本題5分）一個單擺由一根長為L、質量不計的細桿和一個質量為m的小球組成，將小球拉至與豎直方向成θ角的位置由靜止釋放。已知重力加速度為g，求單擺的周期和小球在擺動過程中的最大速度。5、（本題5分）一個折射率為n的玻璃磚，其橫截面為等腰直