安徽大学《热力学、动力学和统计力学》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页安徽大学

《热力学、动力学和统计力学》2023-2024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2分，共30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、在相对论中，长度收缩效应指出运动物体的长度在运动方向上会变短。如果一个物体在相对观察者以0.9c的速度运动时，其在运动方向上的长度变为原来的多少倍？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.52、在电磁感应现象中，一个闭合回路中的磁通量发生变化时会产生感应电动势，以下哪种情况会导致磁通量发生变化？（）A.磁场强度不变，回路面积改变B.回路面积不变，磁场强度改变C.磁场强度和回路面积同时改变D.以上情况均可3、在研究静电场的高斯定理时，通过一个闭合曲面的电通量与曲面内包含的电荷量有什么关系？（）A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比4、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中电子排布的重要原理。以下关于泡利不相容原理的应用，不准确的是？（）A.解释了原子的壳层结构B.确定了每个原子轨道最多能容纳的电子数C.可以预测元素的化学性质D.对原子核的结构没有影响5、对于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，以下哪种因素会影响半衰期的长短？（）A.元素的化学状态B.外界温度和压力C.原子核内部结构D.以上因素均不影响6、对于原子物理学，氢原子从高能级向低能级跃迁时会发射光子，若从n=3的能级跃迁到n=1的能级，发射的光子频率是多少？（）A.由能级差决定B.固定不变C.与原子种类有关D.无法计算7、在热力学第二定律的学习中，对于一个热机，从高温热源吸收热量Q1，向低温热源放出热量Q2，对外做功W。以下关于热机效率的表达式，哪一项是不正确的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.热机效率不可能达到100%D.热机效率与工作物质的性质无关8、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9、在热学中，研究热传递的方式包括热传导、热对流和热辐射。对于一个真空绝热的容器，内部有两个温度不同的物体，它们之间主要通过哪种方式进行热传递？（）A.热传导B.热对流C.热辐射D.以上都不是10、在光学的干涉实验中，用杨氏双缝干涉装置观察干涉条纹。若光源由单色光换成白光，以下关于干涉条纹的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.中央条纹仍为白色B.其他条纹变为彩色C.条纹间距不变D.条纹的清晰度降低11、在振动学中，简谐振动是一种最简单的振动形式。以下关于简谐振动的特征，不正确的是？（）A.回复力与位移成正比且方向相反B.振动的频率与振幅无关C.振动的能量与振幅的平方成正比D.简谐振动一定是等幅振动，不存在阻尼12、关于光的干涉，在杨氏双缝干涉实验中，若两缝间距增大，干涉条纹的间距会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小13、对于热学中的热平衡定律，以下关于两个温度不同的物体相互接触达到热平衡时的温度变化、热量传递和熵的变化的解释，不正确的是（）A.最终达到热平衡时，两个物体温度相同B.热量从高温物体传递到低温物体C.热平衡过程中总熵增加D.热平衡定律只适用于固体之间的热传递14、在电磁学领域，对于一个变化的磁场在其周围空间产生的电场，以下关于该感应电场的性质和特点的说法，错误的是（）A.感应电场的电场线是闭合曲线B.感应电场的方向与磁场变化率的方向有关C.感应电场的强度与磁场变化的快慢成正比D.感应电场对处于其中的电荷不做功15、对于光学中的光的散射现象，以下关于瑞利散射和米氏散射的特点、产生条件以及在大气光学中的应用，表述错误的是（）A.瑞利散射强度与波长的四次方成反比B.米氏散射的强度与波长关系不大C.天空呈现蓝色是瑞利散射的结果D.光的散射现象对光通信没有影响二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在热力学中，理想气体的绝热自由膨胀是一个不可逆过程。请解释绝热自由膨胀的过程和特点，说明在这个过程中气体的温度、压强和熵的变化情况，并通过计算来说明这个过程的不可逆性。2、（本题5分）随着天体物理学中的星系演化研究，探讨星系的形成、结构和演化过程，分析星系中的恒星形成、星系相互作用和暗物质的作用。3、（本题5分）在光学中，解释光的色散现象的物理原因，并讨论在什么情况下光的色散现象会比较明显？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）热力学第一定律阐述了能量守恒的原理，探讨其表达式的含义、与其他热力学定律的关系，以及在各种热过程和能量转换中的应用。2、（本题5分）分析原子结构和原子核结构的特点，讨论其在核能利用和放射性检测中的应用。3、（本题5分）深入探讨量子力学中的泡利不相容原理，解释其物理意义和在原子结构、元素周期表等方面的重要应用。4、（本题5分）在相对论性粒子物理中，探讨粒子的相对论性运动方程和能量-动量关系，分析其数学形式、物理意义以及在高能加速器实验和宇宙射线研究中的应用。5、（本题5分）在量子场论中，重整化方法是处理量子场论中发散问题的重要手段，阐述其基本思想、操作步骤以及在解决具体物理问题中的应用和意义。四、计算题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个理想气体进行奥托循环，压缩比为r，绝热指数为γ。已知在压缩过程中气体的初始压强为P₁，初始体积为V₁。计算循环的效率和做功量。2、（本题10分）一个半径为R的均匀带电薄球壳，总电荷量为Q，求球壳