西安交通大学《热力学与统计物理》2023-2024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页西安交通大学《热力学与统计物理》

2023-2024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、在静电场中，一个带电量为Q的点电荷周围存在电场。若在距离点电荷r处放置一个试探电荷q，以下关于试探电荷所受电场力的大小和方向，哪一项说法是不正确的？（）A.电场力的大小与r的平方成反比B.电场力的方向沿两点电荷连线且背离点电荷C.可以根据库仑定律计算电场力的大小D.电场力的大小与试探电荷的电量成正比2、在电磁学的磁场对电流的作用中，一段通有电流的导线在磁场中受到安培力的作用。当电流方向与磁场方向垂直时，安培力的大小与哪些因素有关？（）A.只与电流大小有关B.只与磁场强度有关C.与电流大小和磁场强度都有关D.与电流大小、磁场强度和导线长度都有关3、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4、在刚体力学中，一均匀细棒可绕通过其一端的光滑固定轴在竖直平面内转动，当棒从水平位置自由下摆到竖直位置的过程中，其角速度和角加速度如何变化？（）A.角速度增大，角加速度增大B.角速度增大，角加速度减小C.角速度减小，角加速度减小D.角速度减小，角加速度增大5、在相对论力学中，考虑一个物体的动能。当物体的速度接近光速时，以下关于动能的表达式和变化趋势，哪一项分析是不准确的？（）A.动能的表达式与经典力学中的不同B.动能随着速度的增加而急剧增大C.可以通过相对论的能量方程推导动能的表达式D.当速度较小时，相对论动能与经典动能近似相等6、在热力学第一定律的应用中，一定质量的理想气体在绝热容器中被压缩。以下关于气体内能、温度和做功的关系，哪一项分析是不正确的？（）A.气体内能增加B.温度升高C.外界对气体做功D.气体对外界做功7、在研究平抛运动时，水平方向和竖直方向的运动需要分别分析。一个物体以初速度v0水平抛出，经过时间t，水平位移为x，竖直位移为y。若初速度增大到2v0，其他条件不变，水平位移会如何变化？（）A.水平位移不变B.水平位移增大到原来的2倍C.水平位移增大到原来的4倍D.水平位移减小到原来的一半8、在波动光学中，单缝衍射的中央亮条纹宽度与其他亮条纹宽度不同。中央亮条纹宽度约为其他亮条纹宽度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍9、在波动光学中，光的衍射现象是常见的。当一束光通过一个狭缝时，会在屏幕上形成衍射条纹。如果狭缝宽度减小，衍射条纹的宽度会怎样变化？（）A.变宽B.变窄C.不变D.先变宽后变窄10、在光学的折射定律中，当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角i和折射角r满足什么关系？（）A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr11、在光学的干涉实验中，劈尖干涉可以用来测量微小的厚度变化。如果劈尖的折射率为n，夹角为θ，用波长为λ的单色光垂直照射，相邻两条明纹对应的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ12、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一个原子中，不能有两个或两个以上的电子具有完全相同的量子态。那么在一个原子的同一轨道上，最多能容纳几个电子？（）A.1B.2C.3D.413、在静电场的高斯定理应用中，对于一个带有均匀电荷分布的球体，通过高斯面计算电场强度时，与高斯面的半径有怎样的关系？（）A.电场强度与高斯面半径成正比B.电场强度与高斯面半径成反比C.电场强度与高斯面半径的平方成正比D.在球外，电场强度与高斯面半径的平方成反比14、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15、关于静电场中的电介质，对于电介质的极化现象、极化强度和电介质对电场的影响，以下说法不准确的是（）A.电介质在电场中会发生极化B.极化强度与外加电场强度成正比C.插入电介质会使电场强度减小D.电介质的极化是瞬间完成的16、在量子力学的领域，微观粒子具有波粒二象性。对于一个具有一定动量p的微观粒子，其对应的德布罗意波长λ可以通过哪个公式计算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p²)17、在电磁学中，一个边长为L的正方形导线框，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，若磁场的磁感应强度为B，线框转动平面与磁场方向垂直，那么线框中产生的感应电动势的最大值是多少？（）A.BL²ωB.2BL²ωC.√2BL²ωD.1/2BL²ω18、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19、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20、在相对论中，同时的相对性是一个重要的概念。在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个相对该惯性系运动的惯性系中观察，这两个事件是否一定同时发生？（）A.一定同时发生B.一定不同时发生C.可能同时发生，也可能不同时发生D.条件不足，无法判断二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在电磁学里，描述静电场的高斯定理具有重要意义。请阐述高斯定理的内容，并举例说明如何运用高斯定理求解具有特定对称性的电场分布？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）请详细阐述狭义相对论中的同时性相对性，解释其物理意义，推导相关公式，并举例说明其对时空观念的影响。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一质量为m、半径为r的均质圆柱体，在水平面上纯滚动，其质心的速度为v。求圆柱体的动能和对与接触面接触点的角动量。2、（本题5分）一个内径为r₁、外径为r₂的均匀带电圆柱，电荷体密度为ρ，求圆柱内外的电场强度分布和电势分布。3、（本题5分）一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k=100N/m，振子质量为m=0.5kg，初始时振子位于平衡位置，具有向左的初速度v₀=2m/s。计算振子的振动周期、振幅和最大加速度。4、（本题5分）在一个LC振荡电路中，电容C的值为10μF，电感L的值为10mH，电源的电动势为10V。已知电容C、电感L和电源电动势，求电路的振荡频率以及电容器极板上电荷量的最大值。5、（本题5分）一个边长为L的正方形导线框，电阻为R，在磁感应强度为B的匀强磁场中