华南理工大学《统计热力学》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页华南理工大学《统计热力学》

2022-2023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、在热学中，热传递的方式包括传导、对流和辐射。一个高温物体与低温物体接触，通过热传导进行热量传递。若高温物体与低温物体的接触面积增大一倍，热传导的速率会如何变化？（）A.速率不变B.速率增大一倍C.速率增大两倍D.速率增大四倍2、在量子场论的初步介绍中，关于场的量子化和粒子的产生与湮灭，以下哪种表述是恰当的？（）A.量子场论认为场是连续的，不存在粒子的产生和湮灭过程B.场的量子化使得粒子可以在真空中自发地产生和消失，这与能量守恒定律相矛盾C.量子场论通过对场进行量子化处理，成功解释了粒子的产生与湮灭现象，并且与实验结果相符D.粒子的产生与湮灭只在微观尺度上发生，对宏观物理现象没有任何影响3、对于固体物理的知识，以下关于晶体结构和晶格振动的特点，哪一项是正确的？（）A.晶体具有规则的周期性结构，晶格振动对晶体的热学性质没有影响B.晶体中的原子或分子在空间呈无序排列，晶格振动的频率与晶体的弹性常数无关C.晶体结构的类型众多，晶格振动会导致晶体产生热膨胀和热传导等现象D.晶格振动只在高温下对晶体的性质有作用，在低温时可以忽略不计4、在热力学第三定律的探讨中，关于绝对零度不可达到的原理和其意义，以下哪种描述是正确的？（）A.热力学第三定律指出，绝对零度可以通过有限的步骤达到，只是目前的技术还无法实现B.绝对零度不可达到意味着在任何过程中，系统的温度都不可能降低到绝对零度，这反映了热现象的方向性和有限性C.热力学第三定律对实际的热学过程没有任何指导意义，只是一种理论上的假设D.绝对零度不可达到是因为在接近绝对零度时，物质的性质会发生奇异的变化，使得进一步降温变得不可能5、在物理光学中，对于光的衍射现象，例如单缝衍射和圆孔衍射，以下关于衍射条纹的特征、衍射条件和衍射现象的应用的描述，错误的是（）A.衍射条纹中央亮纹宽度最宽B.障碍物或孔隙的尺寸与光的波长相当或更小时发生明显衍射C.光的衍射现象证明了光具有波动性D.衍射现象在光学仪器的分辨率提高方面没有作用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、在电磁学的电容部分，平行板电容器的电容与极板面积、极板间距和电介质的介电常数有关。如果在一个平行板电容器中插入一块电介质，其电容会如何变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小8、在研究简谐运动的图像时，图像可以反映出振动的特征。一个简谐运动的位移-时间图像是正弦曲线，从图像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、频率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度9、在波动光学的多缝衍射中，光栅衍射条纹的特点与单缝衍射和双缝干涉都有关系。当光栅的缝数增加时，主极大的宽度会如何变化？（）A.变宽B.变窄C.不变D.先变窄后变宽10、在光学领域，光的干涉和衍射现象是光的波动性的重要表现。对于杨氏双缝干涉实验，以下关于干涉条纹特点的描述，不正确的是？（）A.相邻明条纹或暗条纹之间的间距相等B.条纹的间距与入射光的波长成正比C.条纹的亮度分布是均匀的，与位置无关D.当双缝间距减小时，条纹间距增大11、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，与等容升温过程相比，哪个过程吸收的热量更多？（）A.等压过程B.等容过程C.吸收的热量一样多D.取决于气体的种类12、在热学中，理想气体的内能只与温度有关。以下关于理想气体内能的变化，不准确的是？（）A.一定质量的理想气体，温度升高，内能一定增加B.理想气体绝热膨胀，内能一定减小C.理想气体等压压缩，内能一定减小D.理想气体等温变化，内能一定不变，但对外做功13、在波动光学中，薄膜干涉是一种常见的现象。一束光照射在厚度均匀的薄膜上，发生干涉现象。若薄膜的厚度增加，干涉条纹的间距会如何变化？（）A.间距不变B.间距增大C.间距减小D.无法确定14、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足一定的方程。若已知粒子的势能函数为U(x)，且在某一区域内U(x)=0，那么在此区域内粒子的波函数满足怎样的方程？（）A.波动方程B.薛定谔方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程15、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16、关于万有引力定律，两个质量分别为m1和m2、相距为r的物体之间的引力大小与哪些因素有关？（）A.只与m1和m2有关B.只与r有关C.与m1、m2和r都有关D.与m1、m2、r以及引力常量G都有关17、在电场的学习中，电场强度的概念至关重要。一个均匀带电的圆环，圆心处的电场强度为E。若将圆环的半径增大一倍，电荷分布不变，圆心处的电场强度会如何变化？（）A.电场强度不变B.电场强度增大一倍C.电场强度减小为原来的一半D.电场强度减小为原来的四分之一18、在量子物理中，氢原子的能级是量子化的。当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，会发射出一个光子，该光子的波长大约是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm19、在波动光学的领域，考虑一束相干光通过双缝后在屏幕上形成的干涉条纹。若增大双缝之间的距离，同时保持其他条件不变。以下关于干涉条纹间距的变化，哪一项分析是不正确的？（）（）A.条纹间距会变小，因为双缝间距与条纹间距成反比B.可以通过双缝干涉的公式来定量计算条纹间距的变化C.光的波长不变的情况下，双缝间距增大必然导致条纹间距减小D.条纹间距的变化与光源的强度无关20、在刚体定轴转动中，力矩的作用会改变刚体的转动状态。一个绕固定轴转动的刚体，受到多个力矩的作用，合力矩为零，则刚体的转动角速度会怎样变化？（）A.增大B.减小C.保持不变D.先增大后减小二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在波动光学中，劈尖干涉是一种常见的干涉现象。请解释劈尖干涉的原理和产生条件，推导劈尖干涉条纹间距的计算公式，并举例说明其在测量微小厚度和表面平整度方面的应用。2、（本题5分）相对论中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。请解释质能方程的含义，并讨论其在现代物理学和实际应用中的重要性？3、（本题5分）在研究光的散射现象时，说明天空呈现蓝色、日出日落时太阳呈现红色的原因，并探讨光的散射在大气科学和遥感技术中的应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个质量为m的质点在平面内做匀速圆周运动，半径为r，角速度为ω。求质点的线速度、向心加速度以及向心力的大小。2、（本题5分）一个半径为R的半圆形金属导线框，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导线框平面。导线框以角速度ω绕圆心在纸面内匀速转动。计算导线框中产生的感应电动势的有效值。3、（本题5分）在夫琅禾费衍射实验中，用波长为λ的平行光照射宽度为a的单缝，在透镜后焦面上观察到中央亮纹的半角宽度为θ。计算单缝的宽度，并分析当波长和半角宽度变化时宽度的变化规律。4、（本题5分）一个质量为M的光滑斜面体放在水平地面上，斜面上有一个质量为m的物块，物块与斜面间的动摩擦因数为μ。给物块一个沿斜面向上的初速度v0，已知斜面倾角为θ，求物块沿斜面上升的最大距离。5、（本题5分）一长直螺线管，单位长度上的匝数为n