西安电子科技大学《相对论与量子力学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《相对论与量子力学》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15个小题，每小题1分，共15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、在研究气体分子运动时，麦克斯韦速率分布函数能够描述气体分子的速率分布情况。对于一定质量的理想气体，温度升高时，分子的最概然速率会如何变化？（）A.不变B.增大C.减小D.先增大后减小2、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.122nm3、在光学的研究中，光的折射现象遵循一定的规律。对于一束光线从空气斜射入水中，入射角为45度，已知水的折射率为1.33，那么折射角大约是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度4、在电学实验中，测量电阻是常见的操作。用伏安法测量一个未知电阻R的阻值，实验中电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA。若采用电流表外接法，测量值会比真实值偏大还是偏小？（）A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定5、在光学的薄透镜成像中，物距、像距和焦距之间存在一定的关系。当一个物体位于凸透镜前两倍焦距处时，所成的像的性质是怎样的？（）A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像C.正立、放大的虚像D.正立、缩小的虚像6、在刚体力学的研究中，转动惯量是描述刚体转动特性的重要物理量。对于一个质量分布均匀的细圆环，其半径为R，质量为M，关于其绕圆心轴的转动惯量，以下哪个表达式是正确的？（）A.MR²B.2MR²C.1/2MR²D.1/4MR²7、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、在波动光学中，两束相干光叠加产生干涉条纹，条纹间距与以下哪个因素有关？（）A.光的波长B.两束光的强度差C.观察屏到光源的距离D.以上因素均有关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、在电磁学中，一个长直螺线管内部的磁场均匀分布。若已知螺线管的匝数、电流和长度，以下关于磁场强度的计算，哪一项是不准确的？（）A.磁场强度与电流成正比B.磁场强度与匝数成正比C.磁场强度与螺线管长度无关D.可以通过安培环路定理计算磁场强度11、关于波动的能量传播，在一列机械波传播的过程中，以下哪个物理量随波的传播而向前传递？（）A.波源的振动能量B.波源的振动频率C.波源的振动速度D.波源的振动加速度12、在量子物理中，对于微观粒子的波粒二象性，以下关于粒子的波动性和粒子性的关系，哪一项描述是不准确的？（）A.在某些情况下表现出波动性，在某些情况下表现出粒子性B.波动性和粒子性不能同时表现出来C.波动性和粒子性是微观粒子的固有属性D.对微观粒子的描述需要同时考虑波动性和粒子性13、在热学中，理想气体的绝热过程是一种特殊的热力学过程。以下关于绝热过程中气体状态参量的变化，不准确的是？（）A.绝热压缩时，温度升高，压强增大B.绝热膨胀时，温度降低，压强减小C.绝热过程中，气体的内能保持不变D.绝热过程中14、在研究光的折射时，一束光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到一定程度时会发生全反射现象，以下哪种条件能使全反射更容易发生？（）A.增大光密介质的折射率B.减小光密介质的折射率C.增大光疏介质的折射率D.减小光的频率15、在电磁感应现象中，感应电流的方向可以用楞次定律来判断。当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.无法确定二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）对于一个处于斜面上的物体，已知斜面的倾角、物体与斜面之间的摩擦系数和物体的质量，如何分析物体的受力情况并计算其加速度？2、（本题5分）在电磁学中，讨论电容元件对交流电路的影响？3、（本题5分）在量子物理中，解释量子霍尔效应的原理和应用？4、（本题5分）对于一个在竖直方向上做振动的弹簧振子，已知弹簧的弹性系数和振子的质量，如何分析振子在不同位置的速度、加速度和势能？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述电磁学中的电磁波的群速度和相速度的概念，分析其物理意义、数学关系和在波导、光纤通信中的应用。2、（本题5分）全面论述热力学中的可逆绝热过程和不可逆绝热过程的熵变分析，探讨它们的热力学性质和在实际热工过程中的意义。3、（本题5分）量子力学中的量子隧穿现象在微观物理和现代技术中具有重要意义，阐述其原理、发生条件以及在隧道二极管、扫描隧道显微镜等中的应用。4、（本题5分）全面论述热力学中的理想气体的准静态过程和非准静态过程，探讨它们的区别、热力学描述和在实际问题中的简化处理。5、（本题5分）详细论述热力学系统中的自由能和吉布斯函数，解释其物理意义、计算方法以及在判断热力学过程自发性和平衡条件中的作用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一根长为2m，质量为1kg的均匀细杆，可绕其一端在竖直平面内转动。已知细杆的转动惯量为I=1/3mL^2，初始时细杆水平静止，现对其施加一个垂直于细杆的力F=5N，作用时间为2s。求力撤去时细杆的角速度。2、（本题10分）一长直螺线管，长度为L，匝数为N，通有电流I，在其外部套有一匝数为N₂的线圈，求线圈中的感应电动势。