吉首大学《热力学与统计物理》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《热力学与统计物理》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批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1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2、在电磁学中，安培力的大小与电流、磁场等因素有关。一根长度为L的直导线，通有电流I，垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力的大小为F。若将导线长度增加到2L，电流增大到2I，磁场的磁感应强度增大到2B，此时导线所受安培力的大小变为多少？（）A.2FB.4FC.8FD.16F3、关于简谐振动，对于一个水平弹簧振子的运动，以下关于振幅、周期、频率和相位等物理量的意义和变化规律的叙述，错误的是（）A.振幅表示振子偏离平衡位置的最大距离B.周期和频率只与振子的质量和弹簧的劲度系数有关C.相位描述振子在不同时刻的运动状态D.振子通过平衡位置时，速度最大，加速度为零4、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5、在研究电阻的串联和并联时，总电阻的计算方法不同。有三个电阻R1、R2、R3，分别为2Ω、3Ω、4Ω，将它们并联，总电阻为多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω6、在光学的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。当光线从折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质，且n1>n2时，如果入射角逐渐增大，那么折射角会如何变化？（）A.一直增大B.先增大后减小C.增大到一定程度后变为90度D.保持不变7、在狭义相对论中，长度收缩和时间膨胀效应是令人惊奇的现象。以下关于长度收缩和时间膨胀的描述，不准确的是？（）A.运动的物体在运动方向上长度会收缩B.运动的时钟会变慢，即时间膨胀C.长度收缩和时间膨胀效应只在接近光速时才明显D.长度收缩和时间膨胀是相对的，取决于观察者的参考系8、在研究质点的运动时，一个质点在xOy平面内运动，其运动方程为x=3t，y=4t²，t为时间。则该质点的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.129、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10、在电磁学中，位移电流的概念是由麦克斯韦提出的。对于一个充满均匀电介质的平行板电容器，在充电过程中，位移电流与传导电流的大小关系是怎样的？（）A.位移电流大于传导电流B.位移电流小于传导电流C.位移电流等于传导电流D.两者大小没有固定关系11、在波动光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。对于垂直入射的光，要使某波长的光在薄膜表面反射时产生相消干涉，薄膜的厚度应该满足什么条件？（）A.厚度为该波长的四分之一B.厚度为该波长的二分之一C.厚度为该波长的整数倍D.厚度为该波长的半整数倍12、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13、关于理想气体的状态方程，对于一定质量的理想气体在不同状态下压强、体积和温度的关系，以下说法错误的是（）A.当温度不变时，压强与体积成反比B.当体积不变时，压强与温度成正比C.当压强不变时，体积与温度成正比D.状态方程只适用于高温高压的气体14、在近代物理中，关于原子核的放射性衰变，一个放射性原子核经过一定时间发生衰变。以下关于衰变规律和半衰期的描述，哪一项是不正确的？（）A.衰变的概率与时间成正比B.半衰期是指原子核衰变一半所需的时间C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期与外界条件无关15、在光学实验中，用分光计测量三棱镜的顶角。若测量过程中存在偏心误差，以下关于对测量结果的影响及修正方法，哪一项描述是不准确的？（）A.偏心误差会导致测量结果偏大或偏小B.可以通过多次测量取平均值来减小偏心误差的影响C.了解分光计的结构和原理有助于分析偏心误差D.偏心误差无法通过任何方法修正16、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17、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18、在波动学中，两列频率相同、振幅相同、振动方向相同但传播方向相反的波叠加会形成驻波。以下关于驻波的特点，哪一项描述是不准确的？（）A.有些位置始终静止不动，称为波节B.相邻波节之间的距离为半个波长C.波腹处的振幅是波源振幅的两倍D.驻波的能量不随时间传播19、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20、在热力学定律的应用中，理想气体经历自由膨胀过程。此过程中，气体的温度会如何变化？（）A.升高B.降低C.不变D.可能升高也可能降低21、在电学实验中，用欧姆表测量电阻时，需要进行调零操作。如果在测量前没有进行调零，测量结果会比真实值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定22、在研究物体的振动时，阻尼振动是一种常见的情况。一个做阻尼振动的物体，其振幅逐渐减小。在阻尼振动过程中，物体的周期和频率会如何变化？（）A.周期不变，频率不变B.周期不变，频率减小C.周期增大，频率减小D.周期减小，频率增大23、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/cosi24、在光的偏振现象中，自然光通过偏振片后变成了偏振光。如果两个偏振片的透振方向相互垂直，自然光通过这两个偏振片后，光强会变为原来的多少？（）A.1/2B.1/4C.0D.125、在相对论力学中，相对论动量和相对论能量的表达式与经典力学有所不同。以下关于相对论动量和能量的关系，不准确的是？（）A.相对论能量和相对论动量满足一定的关系式B.当速度远小于光速时，相对论动量和能量近似等于经典力学中的表达式C.相对论能量总是大于相对论动量D.相对论动量和能量的表达式只适用于高速运动的粒子26、在电磁学中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象之间的重要联系。以下关于法拉第电磁感应定律的描述，哪一项是不准确的？（）A.感应电动势的大小与穿过闭合回路的磁通量的变化率成正比B.即使回路不闭合，只要磁通量发生变化，也会产生感应电动势C.感应电动势的方向总是阻碍磁通量的变化D.磁通量变化越快，感应电动势就一定越大，与回路的电阻无关27、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28、在波动光学中，光的偏振现象表明了光的横波特性。以下关于光的偏振的应用，不准确的是？（）A.偏振片可以用于减少反射光的强度B.可以通过偏振现象判断光是自然光还是偏振光C.偏振光在通信领域有广泛的应用D.光的偏振现象对所有光学仪器的性能都没有影响29、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30、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、加速度二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）热力学中的热扩散现象在材料加工和热传递中不可忽视，深入探讨热扩散方程的推导、解的形式和在热传导问题中的应用。2、（本题5分）几何光学中的显微镜和望远镜是重要的光学仪器，论述它们的工作原理、放大倍数的计算方法以及在科学研究和日常生活中的应用和发展。3、（本题5分）全面论述狭义相对论中的双生子佯谬，分析其物理情境、数学推导和相对论解释，以及对时间相对性的深入理解。4、（本题5分）分析光学中的全息术，论述全息术的原理、记录和再现过程，以及全息术在三维成像、信息存储和光学测量中的应用和发展前景。5、（本题5分）电磁学中的电感和电容在电路中起着重要作用，探讨电感和电容的物理概念、计算方法和在交流电路中的特性，以及在滤波电路和储能电路中的应用。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析热辐射的特点及黑体辐射定律，探讨热辐射在物理学中的重要意义。2、（本题5分）在量子物理中，解释德布罗意波的实验验证？3、（本题5分）在热力学中，解释吉布斯自由能的物理意义和应用？4、（本题5分）结合热力学中的焦耳定律，解释其物理意义，推导在热功转换过程中的表达式，并举例说明其应用。5、（本题5分）结合电磁学中的电磁波频谱，分析不同频段电磁波（如无