华南理工大学《统计热力学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《统计热力学》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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、对于自感现象，一个闭合回路中的电流发生变化时会产生自感电动势，以下哪种情况会使自感电动势增大？（）A.电流变化率增大B.线圈匝数减少C.线圈中的磁通量增大D.线圈的电阻增大2、对于相对论性动能，当一个粒子的速度接近光速时，其动能的表达式与经典力学有很大差异，以下哪种说法能体现这种差异？（）A.动能与速度成正比B.动能与速度的平方成正比C.动能趋于无穷大D.动能增长速度逐渐变慢3、在波动学中，机械波的波速由介质的性质决定。对于在同一均匀介质中传播的横波和纵波，以下关于它们波速的比较，哪一项是正确的？（）A.横波波速大于纵波波速B.横波波速小于纵波波速C.横波波速等于纵波波速D.无法比较4、在静电场中，电势能的变化与电场力做功的关系密切。一个带正电的粒子在电场中移动，电场力做正功，其电势能会如何变化？（）A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少5、在静电场中，对于电场强度和电势的关系，以下关于电场线和等势面的性质以及它们之间的相互联系，说法不正确的是（）A.电场线总是垂直于等势面B.电场强度的方向总是指向电势降低的方向C.等势面上各点的电场强度大小相等D.沿着电场线方向，电势逐渐降低6、在电磁感应的学习中，一个闭合回路中的磁通量发生变化，产生了感应电动势。若磁通量的变化率恒定，以下关于感应电动势的大小和方向，哪一项分析是不正确的？（）A.感应电动势的大小恒定B.感应电动势的方向由楞次定律确定C.可以通过法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小D.感应电动势的大小与回路的电阻无关7、在量子物理中，电子的轨道概念与经典物理中的有很大不同。按照玻尔的氢原子理论，电子在特定的轨道上运动时，具有怎样的能量特点？（）A.能量连续变化B.能量离散取值C.能量与轨道半径成正比D.能量与轨道半径成反比8、在波动学中，驻波是由两列振幅、频率和传播方向相同，但相位相反的波叠加形成的。对于一根两端固定的弦上产生的驻波，其波长与弦长之间存在怎样的关系？（）A.波长等于弦长的整数倍B.波长等于弦长的半整数倍C.波长与弦长无关D.波长是弦长的两倍9、在相对论力学中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。以下关于质能方程的理解，不准确的是？（）A.质量和能量可以相互转化，且转化过程中总能量守恒B.静止物体也具有能量，其大小由质能方程给出C.质能方程表明质量就是能量，能量就是质量D.在核反应中，质量的亏损会释放出巨大的能量10、在量子力学中，波函数是描述微观粒子状态的重要概念。以下关于波函数的物理意义，不正确的是？（）A.波函数的模的平方表示粒子在空间某点出现的概率密度B.波函数本身可以直接测量C.波函数满足一定的边界条件和归一化条件D.波函数的相位具有重要的物理意义11、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)/t12、关于光学的知识，一束单色光从空气斜射入某种介质中，入射角为i，折射角为r，该介质的折射率n应该如何计算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi13、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（）（）A.电容减小，电压增大B.电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小C.电荷量不变时，电容减小会导致电压降低D.可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化14、在刚体力学中，对于转动动能和转动惯量的计算，以及定轴转动的动能定理和机械能守恒定律的应用，以下说法不正确的是（）A.转动动能等于转动惯量与角速度平方的乘积的一半B.定轴转动的动能定理适用于刚体的变速转动C.只有保守力做功时，刚体定轴转动的机械能守恒D.刚体的转动惯量与转动轴的位置无关15、在电学中，一个电容器充电后与电源断开，然后将两极板间的距离增大，那么电容器的电容、电压和电场强度会如何变化？（）A.电容减小，电压增大，电场强度不变B.电容增大，电压减小，电场强度减小C.电容不变，电压不变，电场强度不变D.电容减小，电压不变，电场强度减小16、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于某种介质，临界角为45度，当入射角为60度时，反射光和折射光的强度比是多少？（）A.无穷大B.2:1C.1:1D.1:017、在研究带电粒子在磁场中的运动时，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，它将做什么运动？（）A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀速圆周运动D.平抛运动18、在研究磁场对电流的作用时，安培力的大小可以用公式F=BIL计算。如果电流方向与磁场方向夹角为60°，安培力的大小是多少？（假设B、L不变）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F19、在光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下关于增透膜和增反膜的特点，不正确的是？（）A.增透膜的厚度是入射光在膜中波长的四分之一B.增反膜的厚度是入射光在膜中波长的二分之一C.对于特定波长的光，增透膜可以增加其透过率D.增透膜和增反膜的效果与入射光的角度无关20、在相对论中，当两个观察者相对运动时，对于同一事件的时间和空间测量会有所不同，这被称为“相对性”，以下哪种情况能体现时间的相对性？（）A.运动的时钟走得比静止的时钟快B.运动的时钟走得比静止的时钟慢C.运动和静止的时钟走得一样快D.时间的测量与运动状态无关二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释相对论中的质能等价关系，即质量和能量是等价的，并可以相互转化。并举例说明其在核能利用和高能物理中的应用。2、（本题5分）结合热力学中的热传导定律，解释其物理意义，推导热传导方程，分析热传导过程中的温度分布和热流密度，并举例说明其在传热学中的应用。3、（本题5分）随着天体物理学中的恒星演化末期现象研究，探讨白矮星、中子星和黑洞的形成条件、物理特性和观测证据。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一束光强为I0的自然光，依次通过两个偏振片，第一个偏振片的偏振化方向与入射光的夹角为30°，第二个偏振片的偏振化方向与第一个偏振片的夹角为60°。求通过第二个偏振片后的光强。2、（本题5分）一个质量为0.5kg的小球，用一根长为1m的细绳拴在一个固定点上，在竖直平面内做圆周运动。已知小球在最高点的速度为3m/s，求小球在最低点的速度以及绳子在最低点所受的拉力。3、（本题5分）一个理想气体的热机循环由两个等容过程和两个等温过程组成，已知等温过程的温度分别为T1和T2，求循环的效率。4、（本题5分）一个无限长的同轴电缆，内导体半径为a，外导体半径为b，内外导体间充满介电常数为ε的电介质。内导体带电荷线密度为λ，计算内外导体间的电场强度和电势差。5、（本题5分）一简谐波的波函数为y=Acos(