安徽大学《力学和热学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在电磁学的知识体系中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象的本质。一个闭合回路中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势。如果磁通量在极短时间内从Φ1变化到Φ2，以下哪个表达式能正确计算感应电动势的大小？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t2、在热学中，一定质量的理想气体经历等压膨胀过程。已知气体的比热容为Cp，吸收的热量为Q。以下关于气体体积变化量与其他物理量的关系，哪一项推导是不正确的？（）A.利用热力学第一定律和等压过程的特点进行推导B.体积变化量与温度变化量成正比C.体积变化量与吸收的热量成正比D.体积变化量与比热容Cp无关3、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其满足薛定谔方程。以下关于薛定谔方程的求解和应用，哪一项描述是不准确的？（）A.薛定谔方程的解可以给出粒子的可能状态B.求解过程通常需要特定的边界条件C.对于复杂的系统，精确求解薛定谔方程往往很困难D.薛定谔方程只适用于非相对论情况4、在研究简谐运动时，回复力的特点需要明确。一个做简谐运动的物体，回复力大小与位移大小成正比，方向相反。当位移为最大位移的一半时，回复力的大小是最大回复力的多少倍？（）A.1/2B.√2/2C.1/√2D.1/45、在刚体的定轴转动中，角动量守恒定律在很多情况下都适用。以下关于角动量守恒的条件，不准确的是？（）A.系统所受合外力矩为零B.系统所受合外力为零C.内力对转轴的力矩之和为零D.角动量守恒定律在微观和宏观领域都适用6、在研究简谐振动时，一个质量为m的物体在弹簧的作用下做简谐振动，其振动方程为x=Asin(ωt+φ)。若弹簧的劲度系数增大，而其他条件不变。以下关于振动周期的变化，哪一项判断是不准确的？（）A.振动周期减小，因为周期与劲度系数的平方根成反比B.可以通过简谐振动的周期公式来分析周期的变化C.振幅不变的情况下，劲度系数增大必然导致周期缩短D.振动周期的变化与初始相位φ无关7、对于静电屏蔽现象，在一个金属壳内部放置一个带电体，以下哪种说法是正确的？（）A.壳外电场不受壳内带电体的影响B.壳内电场不受壳外电场的影响C.壳内壳外电场均不受影响D.壳内壳外电场相互影响8、在研究平抛运动时，水平方向和竖直方向的运动需要分别分析。一个物体以初速度v0水平抛出，经过时间t，水平位移为x，竖直位移为y。若初速度增大到2v0，其他条件不变，水平位移会如何变化？（）A.水平位移不变B.水平位移增大到原来的2倍C.水平位移增大到原来的4倍D.水平位移减小到原来的一半9、在电磁学的安培环路定理中，对于一个载有恒定电流的长直导线，若以导线为轴作一个半径为r的圆形环路，当r<导线半径时，环路上的磁感应强度大小与r的关系是怎样的？（）A.与r成正比B.与r成反比C.与r的平方成正比D.与r无关10、在光学的干涉现象研究中，双缝干涉实验具有重要意义。在双缝干涉实验中，两缝间距为d，屏到双缝的距离为D，波长为λ的单色光垂直入射，相邻明条纹之间的间距Δx与上述各量之间的关系是怎样的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D11、在波动学中，驻波是两列振幅、频率和传播方向相同，但传播速度相反的波叠加形成的。对于一根两端固定的弦线上形成的驻波，在相邻两个波节之间的各点，振动的相位关系是怎样的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度12、对于光的偏振现象，以下关于其产生原因和应用领域，哪一项是恰当的？（）A.光的偏振现象是由于光的横波特性导致的，广泛应用于摄影、通信、液晶显示等领域B.光的偏振只与光的传播方向有关，与光源和介质的性质无关，其应用范围有限C.偏振现象使得光的能量发生损失，因此在大多数情况下应尽量避免D.光的偏振无法通过人工方法产生，只能在自然条件下观察到13、在牛顿运动定律的应用中，连接体问题是常见的类型。两个质量分别为m1和m2的物体，通过轻绳连接在光滑水平面上运动，拉力F作用在m1上。若绳子突然断裂，m2的加速度会如何变化？（）A.加速度变为0B.加速度不变C.加速度增大D.加速度减小14、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述都揭示了热现象的方向性。以下哪种过程违反了热力学第二定律的克劳修斯表述？（）A.热从高温物体自发传给低温物体B.功完全转化为热C.热从低温物体传给高温物体而不产生其他影响D.以上都不违反15、在电磁学中，毕奥-萨伐尔定律用于计算电流产生的磁场。以下关于毕奥-萨伐尔定律的适用范围，不准确的是？（）A.适用于恒定电流产生的磁场B.适用于各种形状的载流导线C.对于运动电荷产生的磁场也适用D.只适用于无限长直导线产生的磁场二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在研究电路时，RLC串联电路的谐振现象具有重要的应用。请解释RLC串联电路谐振的条件和特点，推导谐振频率的公式，并说明其在无线电通信中的应用。2、（本题5分）在热力学中，解释热机循环中不可逆损失的来源和降低方法？3、（本题5分）分析核裂变的过程及特点，探讨核裂变在能源和科学研究中的重要性。4、（本题5分）随着光学晶体学的研究，探讨晶体的对称性、晶格结构和晶体光学性质之间的关系，以及在材料科学和光学器件中的应用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）电动力学中的电磁波的偏振态对通信和光学检测有重要意义，分析线偏振、圆偏振和椭圆偏振波的产生方法、特点和检测手段，以及在偏振光通信和材料特性测量中的应用。2、（本题5分）牛顿力学中的天体力学问题涉及到引力相互作用和轨道运动，论述开普勒定律、万有引力定律在天体运动中的应用，以及三体问题和轨道稳定性的研究。3、（本题5分）波动光学中的光的散射现象在大气光学和材料研究中具有重要意义，分析光散射的类型（如瑞利散射、米氏散射）、规律和影响因素，以及在天空颜色、激光粒度分析中的应用。4、（本题5分）论述声波的传播特性，包括声波的速度、频率、波长的关系，声波的反射、折射和衍射现象，以及声波在声学工程和医学超声中的应用。5、（本题5分）在电磁学中，位移电流的概念对于理解麦克斯韦方程组的完整性具有关键作用，请详细论述位移电流的提出背景、物理意义和实际应用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一绝热容器内有两种理想气体，初始温度分别为T1和T2，质量分别为m1和m2，比热容分别为c1和c2。两种气体混合后达到热平衡，求平衡后的温度。2、（本题10分）一长直导线附近有一正方形线圈，边长为l，导线与线圈共面，且其中一边与导线平行，距离为d。当导线中通有稳恒电流I时，求线圈中的磁通量。3、（本题10分）一个质量为m的质点在有心力作用下运动，力的大小与距离