岭南师范学院《热力学与统计物理》2021-2022学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页岭南师范学院

《热力学与统计物理》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1分，共20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、在热力学过程中，可逆过程和不可逆过程的区别在于过程是否存在耗散。一个热机经历可逆循环和不可逆循环，哪种循环的效率更高？（）A.可逆循环B.不可逆循环C.效率相同D.取决于工作物质2、在刚体力学中，一刚体绕定轴转动，其转动惯量为I，角速度为ω。若对刚体施加一个恒定的合外力矩M，经过一段时间t。以下关于角速度的变化，哪一项表述是不准确的？（）A.角速度的增加量为Mt/IB.转动惯量越大，角速度的增加越慢C.合外力矩越大，角速度的变化越快D.角速度的变化与刚体的初始角速度无关3、在量子物理中，光子的能量与频率有关。一个光子的频率为ν，其能量为E。若光子的频率变为2ν，能量会变为多少？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/44、关于光的色散现象，一束白光通过三棱镜后会被分解成不同颜色的光，以下哪种颜色的光偏折程度最大？（）A.红光B.绿光C.蓝光D.紫光5、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6、在电磁学中，安培环路定理用于计算磁场的分布。对于一个无限长直载流导线，通过安培环路定理计算其周围的磁场强度，与到导线距离的关系是怎样的？（）A.与距离成正比B.与距离成反比C.与距离的平方成正比D.与距离的平方成反比7、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10、在研究简谐运动时，回复力的特点需要明确。一个做简谐运动的物体，回复力大小与位移大小成正比，方向相反。当位移为最大位移的一半时，回复力的大小是最大回复力的多少倍？（）A.1/2B.√2/2C.1/√2D.1/411、在光学的衍射现象中，当单色光通过单缝时，在屏幕上形成的衍射条纹的特点是什么？（）A.中央条纹宽而亮，两侧条纹对称分布且逐渐变暗变窄B.中央条纹窄而暗，两侧条纹对称分布且逐渐变亮变宽C.条纹等宽等亮，均匀分布D.条纹无规律分布12、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13、对于热力学第二定律，以下关于热机效率、熵的概念以及自发过程的方向性的阐述，不准确的是（）A.热机效率不可能达到100%B.熵增加原理适用于孤立系统C.自发过程总是朝着熵减小的方向进行D.熵是系统无序程度的度量14、在电磁学领域，法拉第电磁感应定律描述了感应电动势与磁通量变化之间的关系。当一个闭合线圈在均匀磁场中以恒定速度转动时，如果磁场的磁感应强度突然增大一倍，而线圈的转动速度不变，那么感应电动势会发生怎样的变化？（）A.增大一倍B.增大两倍C.增大四倍D.保持不变15、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16、在磁场的研究中，一个通电圆环在均匀磁场中受到的磁力矩。若圆环的半径为R，电流为I，磁场强度为B，以下关于磁力矩大小的计算，哪一项是不准确的？（）A.磁力矩与圆环平面和磁场方向的夹角有关B.当圆环平面与磁场方向平行时，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通过公式直接计算D.磁力矩与圆环的材质无关17、在量子物理的氢原子模型中，电子绕原子核做圆周运动。已知电子的轨道半径为r，电荷量为-e，原子核电荷量为+Ze（Z为原子序数）。以下关于电子轨道能量的计算，哪一项是不正确的？（）A.轨道能量与电子的速度有关B.可以通过库仑定律和圆周运动的规律计算C.轨道能量是量子化的D.轨道能量与原子核的质量无关18、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19、在研究平抛运动的实验中，通过测量水平位移和竖直位移来计算初速度。如果实验中忽略了空气阻力的影响，实际测量的初速度会比真实值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定20、在电磁感应现象中，自感和互感是常见的概念。以下关于自感和互感系数的决定因素，不正确的是？（）A.自感系数与线圈的形状、大小、匝数以及是否有铁芯有关B.互感系数与两个线圈的相对位置、匝数以及周围介质有关C.两个线圈靠得越近，互感系数越大D.自感系数和互感系数都与电流的变化率成正比二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析量子力学中的态叠加原理的内容及意义，探讨其在量子力学中的应用。2、（本题5分）解释热力学第三定律，即在绝对零度时，纯净物质的完美晶体的熵值为零。并探讨其在低温物理和化学研究中的意义。3、（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。4、（本题5分）在研究刚体的定轴转动时，转动惯量是一个关键的物理量。请解释转动惯量的物理意义，说明其与刚体的质量分布和转轴位置的关系，并举例说明其在实际问题中的应用。5、（本题5分）在量子力学中，波函数的归一化是一个重要的概念。请解释波函数归一化的意义和方法，说明归一化后的波函数所满足的条件，并举例说明其在计算粒子概率分布中的应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）有一个半径为R的均匀球体，质量为m，求球体对球心的万有引力。若在距球心r（r2、（本题5分）一弹簧振子的质量为m，弹簧的劲度系数为k，振子在光滑水平面上做简谐运动。已知在某时刻振子的位移为x，速度为v，计算此时振子的加速度和振动的能量。3、（本题5分）在相对论中，一粒子的动量为p，能量为E。计算粒子的速度和质量，并讨论当动量和能量变化时它们的变化趋势。4、（本题5分）在一个RLC串联交流电路中，电源电压有效值为220V，频率为50Hz，电阻R=50Ω，电感L=0.2H，电容C=20μF。计算电路的总阻抗、电流有效值和电路的有功功率。5、（本题5分）一个内径为r₁、外径为r₂的均匀带电圆柱壳，圆柱壳外有一长直导线，导线中通有电流I，求圆柱壳轴线上任意一点的磁场强度。四、