吉林师范大学《计算物理基础》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《计算物理基础》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、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、在刚体的定轴转动中，对于转动惯量的概念和计算，以及角动量守恒定律的应用条件和结果，以下说法不正确的是（）A.转动惯量与刚体的质量分布和转轴位置有关B.质量分布离转轴越远，转动惯量越大C.角动量守恒定律只适用于合外力矩为零的情况D.系统的转动惯量改变时，角动量一定改变2、在量子力学中，不确定关系限制了我们同时精确测量粒子的位置和动量。对于一个微观粒子，如果其位置的不确定量为Δx，那么其动量的不确定量Δp至少为多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)3、在相对论力学中，对于物体的动能和质能关系，以下关于高速运动物体的动能表达式、质能方程的意义和应用的阐述，错误的是（）A.高速运动物体的动能不再是经典力学中的表达式B.质能方程表明质量和能量可以相互转化C.质能方程为核能的利用提供了理论基础D.物体的速度越大，其动能与经典力学计算结果差异越小4、在量子力学的应用中，关于原子结构和能级的理论，以下哪种说法是准确的？（）A.原子的能级是连续分布的，电子可以在任意能级之间跃迁，发出或吸收任意频率的光子B.原子的能级是分立的，电子只能在特定的能级之间跃迁，发出或吸收特定频率的光子，符合玻尔的原子模型C.量子力学中的原子结构理论无法解释原子光谱的精细结构和复杂现象D.原子的能级结构和电子跃迁与原子核的性质无关，只取决于电子的运动状态5、在电磁感应现象中，自感和互感都是重要的概念。对于两个相邻的线圈，其中一个线圈中的电流发生变化时，在另一个线圈中产生的感应电动势与它们之间的互感系数以及电流变化率之间有怎样的关系？（）A.感应电动势与互感系数和电流变化率都成正比B.感应电动势与互感系数成正比，与电流变化率成反比C.感应电动势与互感系数成反比，与电流变化率成正比D.感应电动势与互感系数和电流变化率都成反比6、在刚体定轴转动的研究中，一个质量分布不均匀的圆盘绕固定轴转动。若已知圆盘的转动惯量和角速度，以下关于圆盘的角动量和动能，哪一项计算是不准确的？（）A.角动量等于转动惯量与角速度的乘积B.动能可以通过转动惯量和角速度的平方计算C.改变转动轴的位置，转动惯量会发生变化，但角动量不变D.圆盘的动能与质量分布的均匀程度无关7、关于磁场对电流的作用，一根长为L的直导线，通有电流I，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力的大小与以下哪个因素无关？（）A.导线的材料B.导线的放置方向C.电流的大小D.磁场的方向8、关于热力学中的循环过程，对于正循环和逆循环的定义、热机效率和制冷系数的计算，以及卡诺循环的特点和效率极限的阐述，描述错误的是（）A.正循环对外做功，逆循环外界对系统做功B.热机效率和制冷系数都与工作物质无关C.卡诺循环是理想的可逆循环D.卡诺热机的效率可以达到100%9、关于热力学第三定律，以下对于绝对零度不可达到以及熵的零点的规定的解释，不正确的是（）A.无论采取何种手段，都无法使系统达到绝对零度B.熵的零点是在绝对零度时规定的C.绝对零度时，物质的内能为零D.热力学第三定律对实际的热过程没有指导意义10、在光学部分，光的折射现象是重要的知识点。一束光线从空气斜射入水中，入射角为i，折射角为r。若光线在水中的传播速度变为原来的一半，入射角不变，此时折射角会如何变化？（）A.折射角增大B.折射角减小C.折射角不变D.无法确定11、在相对论中，质速关系表明物体的质量会随着速度的增加而增加。以下关于质速关系的理解，不准确的是？（）A.当物体的速度接近光速时，其质量会趋于无穷大B.质速关系是狭义相对论的重要推论之一C.质速关系说明在低速情况下，经典力学的质量概念仍然适用D.物体的质量增加是由于其动能的增加导致的12、在光学成像中，薄透镜成像公式描述了物距、像距和焦距之间的关系。以下关于薄透镜成像的特点，不准确的是？（）A.当物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像B.当物距等于焦距时，不能成像C.像的大小和正倒只与物距有关，与焦距无关D.薄透镜可以成实像也可以成虚像13、在热学的热传递过程中，以下哪种方式是通过微观粒子的热运动来传递热量的？（）A.热传导B.热对流C.热辐射D.以上方式均是14、在量子力学中，不确定关系表明粒子的某些物理量不能同时被精确测量。对于一个微观粒子，其位置和动量的不确定度之间存在怎样的关系？（）A.ΔxΔp≥h/4πB.ΔxΔp≥h/2πC.ΔxΔp=h/4πD.ΔxΔp=h/2π15、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16、在静电场的研究中，电场强度和电势是两个重要的物理量。对于一个点电荷产生的电场，电场强度为零的地方，电势一定为零吗？（）A.一定为零B.一定不为零C.可能为零，也可能不为零D.取决于点电荷的电荷量17、在物理实验中，对于测量误差的来源、分类和减小误差的方法，以下关于系统误差、偶然误差的特点和处理方式的描述，不正确的是（）A.系统误差具有确定性和重复性B.偶然误差服从正态分布C.多次测量取平均值可以消除系统误差D.选择更精密的仪器可以减小系统误差18、在波动学中，波的叠加原理指出，几列波在同一介质中传播时会相互叠加。两列频率相同、振幅相等、振动方向相同的波在相遇区域会形成什么现象？（）A.干涉B.衍射C.折射D.反射19、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其概率密度分布不随时间改变，以下哪种说法能准确描述这一特性？（）A.粒子的位置和动量能同时确定B.粒子的能量是不确定的C.粒子在空间各处出现的概率是恒定的D.粒子的运动状态是不确定的20、在机械波的学习中，波的传播特性需要深入理解。一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t=0时刻的波形如图所示。已知波速为v，经过时间t，x=2m处的质点第一次到达波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在电磁学中，讨论电容器的电容的定义和物理意义。并举例说明如何改变电容器的电容大小？2、（本题5分）对于一个在复合场中运动的带电油滴，已知其电荷量、质量和场的情况，如何分析油滴的运动状态和最终的平衡位置？3、（本题5分）在热力学第一定律中，系统从外界吸收热量、对外做功以及内能的变化之间存在一定的关系，请阐述这个关系，并举例说明其在实际中的应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一长直导线附近有一正方形闭合回路，边长为L，导线与回路的一条边平行且距离为d，导线中通有稳恒电流I。计算回路中的感应电动势。2、（本题5分）一长直螺线管，单位长度的匝数为n，通有电流I。计算螺线管内部的磁场强度和磁通量，并分析当电流变化时磁场的变化规律。3、（本题5分）在一个折射率渐变的介质中，光线沿曲线传播。已知折射率的变化规律和初始条件，通过数值计算方法求出光线的轨迹，并分析光线的传播特性。4、（本题5分）一理想气体进行等温压缩，初态体积为V1，压强为p1，末态体积为V2，压强为p2。已知气体的质量为m，求气体对外做功和内能的变化。5、（本题5分）在一个交流电路中，电源的电动势e=Emsinωt，电阻R=10Ω，电感L=0.1H，电容C=100μF，串联连接。已知电源电动势表达式、