西北大学《地球物理学导论含实验》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《地球物理学导论含实验》2022-2023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.1/2BL²ω2、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足一定的方程。若已知粒子的势能函数为U(x)，且在某一区域内U(x)=0，那么在此区域内粒子的波函数满足怎样的方程？（）A.波动方程B.薛定谔方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程3、对于电容和电容器，以下关于平行板电容器的电容大小与极板面积、极板间距和介质的关系，以及电容器的充电和放电过程的理解，不准确的是（）A.电容与极板面积成正比，与极板间距成反比B.介质的介电常数越大，电容越大C.电容器充电时电流逐渐减小，放电时电流逐渐增大D.电容器的电容大小与所加电压无关4、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5、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/cosi6、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7、对于热力学第一定律，一定质量的理想气体在绝热容器中被压缩，其内能会如何改变？（）A.内能不变B.内能减小C.内能增大D.无法确定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10、在热力学第一定律的表达式ΔU=Q+W中，W表示外界对系统做功。以下哪种情况中，系统对外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能11、在波动方程的推导和应用中，关于一维简谐波的波动方程及其解的物理意义，以下哪种表述是准确的？（）A.一维简谐波的波动方程描述了波的传播规律，其解表示了在不同位置和时刻质点的位移，波速只与介质的性质有关B.波动方程的解只取决于波源的振动情况，与介质的性质和传播方向无关C.一维简谐波的波动方程可以用于描述任何形式的波，包括电磁波和机械波，其波速在不同介质中相同D.波动方程的推导基于牛顿运动定律，只适用于机械波，对电磁波不适用12、关于热力学第一定律，对于一个封闭系统经历绝热过程时，以下关于内能变化、外界做功和热量传递的表述，不正确的是（）A.绝热过程中，系统与外界没有热量交换B.外界对系统做功，系统内能增加C.系统对外界做功，系统内能减小D.内能的变化量等于外界做功的大小，与系统的初始状态无关13、在电磁感应现象中，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关。一个匝数为N的线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，磁通量的变化率为ΔΦ/Δt。若线圈的匝数增加到2N，其他条件不变，感应电动势会如何变化？（）A.增大到原来的2倍B.增大到原来的4倍C.不变D.减小到原来的一半14、在电磁感应现象中，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。如果磁场的磁感应强度增大，而其他条件不变，线圈中产生的感应电动势会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小15、在电磁学中，位移电流的概念是麦克斯韦方程组的重要组成部分。以下关于位移电流的产生和特点，不正确的是？（）A.位移电流是由变化的电场产生的B.位移电流与传导电流一样会产生磁场C.位移电流在真空中也能存在D.位移电流的大小与电容器极板间的电压成正比16、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17、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18、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19、在相对论的框架下，一个高速运动的粒子的质量会随着其速度的增加而增大。当速度接近光速时，以下关于粒子质量的变化趋势，哪一项描述是不准确的？（）A.质量增加的幅度越来越大，趋向于无穷大B.可以通过相对论质量公式来定量计算质量的变化C.速度越接近光速，质量增加越缓慢D.质量的变化与粒子的静止质量和速度有关20、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二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（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。2、（本题5分）结合热力学循环（如卡诺循环），分析其效率的计算方法、影响因素，以及在热机和制冷机设计中的应用。3、（本题5分）在狭义相对论的速度变换公式中，论述其推导过程，分析其与经典速度叠加原理的区别，并举例说明其应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个质量为1.0kg的物体，在粗糙水平面上受到一个水平拉力的作用。拉力的大小随时间变化的图像如图所示，物体与水平面间的动摩擦因数为0.20，重力加速度g=10m/s^2。计算物体在前8s内的位移。2、（本题5分）一个绝热容器中，有两种理想气体A和B，初始温度分别为T1和T2，初始体积分别为V1和V2，压强均为p。现将两种气体混合，求混合后的温度和压强。3、（本题5分）一个绝热气缸，内有一定质量的理想气体，初始状态体积为V₁，压强为P₁，温度为T₁。经过绝热膨胀，体积变为V₂。已知气体的绝热指数为γ。计算气体的终态温度T₂和压强P₂。4、（本题5分）有一均匀磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。一长为L、宽为W、质量为m的矩形金属框，有N匝，以速度v垂直磁场方向进入磁场，求金属框中的感应电动势大小和方向。5、（本题5分）一根长为L、质量为m的均匀细杆，可绕一端的水平轴O自由