西北大学《计算物理》2022-2023学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页西北大学《计算物理》

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，等压过程和等容过程具有不同的特点。对于一定量的理想气体，在等压过程中吸收的热量与在等容过程中吸收的热量相比，哪个更多？（）A.等压过程B.等容过程C.一样多D.无法比较2、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。克劳修斯表述指出，热量不能自发地从低温物体传到高温物体。那么，要实现热量从低温物体传到高温物体，必须满足什么条件？（）A.消耗外部能量B.改变物体的性质C.等待足够长的时间D.以上都不对3、在热力学第一定律的应用中，对于一个封闭系统经历一个循环过程，其内能的变化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定4、在静电场中，对于电场强度和电势的关系，以下关于电场线和等势面的性质以及它们之间的相互联系，说法不正确的是（）A.电场线总是垂直于等势面B.电场强度的方向总是指向电势降低的方向C.等势面上各点的电场强度大小相等D.沿着电场线方向，电势逐渐降低5、在热学中，一定质量的理想气体经历等温压缩过程。以下关于气体的压强、体积和内能的变化，哪一项分析是不正确的？（）A.压强增大B.体积减小C.内能不变D.内能的变化与压强的变化成正比6、对于静电屏蔽现象，在一个金属壳内部放置一个带电体，以下哪种说法是正确的？（）A.壳外电场不受壳内带电体的影响B.壳内电场不受壳外电场的影响C.壳内壳外电场均不受影响D.壳内壳外电场相互影响7、在电磁学的电磁波理论中，电磁波在真空中的传播速度是恒定的。不同频率的电磁波在真空中传播时，哪个物理量是相同的？（）A.波长B.波速C.频率D.能量8、在电磁感应现象中，自感和互感都是重要的概念。对于两个相邻的线圈，其中一个线圈中的电流发生变化时，在另一个线圈中产生的感应电动势与它们之间的互感系数以及电流变化率之间有怎样的关系？（）A.感应电动势与互感系数和电流变化率都成正比B.感应电动势与互感系数成正比，与电流变化率成反比C.感应电动势与互感系数成反比，与电流变化率成正比D.感应电动势与互感系数和电流变化率都成反比9、在研究光的折射现象时，一束光线从空气斜射入水中。假设入射角为45度，水的折射率为1.33。以下关于折射角的大小，哪一项描述是不准确的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通过折射率和入射角，利用折射定律计算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具体度数与光的波长无关10、对于静电场的性质，以下关于电场强度和电势的概念以及它们之间的关系，哪一个是正确的？（）A.电场强度是描述电场力的性质的物理量，电势是描述电场能的性质的物理量，电场强度的方向总是指向电势降低的方向B.电场强度和电势没有直接关系，它们分别独立描述电场的不同特性，电场强度大的地方电势一定高C.电势的大小与电场强度的大小成正比，电场强度为零的地方电势也一定为零D.电场强度和电势都是标量，它们的叠加遵循代数相加的原则11、在热学中，一定质量的理想气体经历等容变化过程。若气体吸收的热量为Q，压强的变化量为Δp，以下关于气体内能的变化量，哪一项计算是不正确的？（）A.内能的变化量等于QB.内能的变化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m为气体质量，M为气体摩尔质量，R为普适气体常量，T为温度C.内能的变化量与气体的体积无关D.内能的变化量与气体的压强成正比12、在电磁学的电磁波理论中，对于电磁波的产生、传播特性和应用，以下关于电磁波的波长、频率、波速的关系以及电磁波在真空中和介质中的传播的描述，错误的是（）A.电磁波的波速等于波长与频率的乘积B.电磁波在真空中的传播速度是恒定的C.电磁波在介质中的波长比在真空中长D.不同频率的电磁波在真空中传播速度相同13、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14、在静电场的高斯定理中，对于一个带有均匀电荷分布的球体，若已知球体的电荷量和半径，以下关于通过球面的电通量，哪一项分析是不准确的？（）A.电通量与球体的电荷量成正比B.电通量与球面的半径无关C.可以通过高斯定理计算电通量D.电通量的大小与电场的分布有关15、关于相对论性质量，当一个物体的速度接近光速时，其质量会怎样变化？（）A.保持不变B.逐渐减小C.逐渐增大D.先增大后减小16、对于固体物理的知识，以下关于晶体结构和晶格振动的特点，哪一项是正确的？（）A.晶体具有规则的周期性结构，晶格振动对晶体的热学性质没有影响B.晶体中的原子或分子在空间呈无序排列，晶格振动的频率与晶体的弹性常数无关C.晶体结构的类型众多，晶格振动会导致晶体产生热膨胀和热传导等现象D.晶格振动只在高温下对晶体的性质有作用，在低温时可以忽略不计17、在相对论中，长度收缩效应是指物体沿运动方向的长度会变短。一个长度为L0的物体，在相对观察者以速度v运动时，观察者测得的长度L会如何变化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.无法确定18、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一19、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20、在电场的研究中，一个点电荷在空间中产生电场。若在该点电荷附近放置一个试探电荷，以下关于试探电荷所受电场力的特点，哪一项描述是不准确的？（）A.电场力的大小与试探电荷的电量成正比B.电场力的方向与电场强度的方向相同C.电场力的大小与点电荷和试探电荷之间的距离的平方成反比D.电场力对试探电荷做功与路径无关二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在热力学中，焦耳-汤姆逊效应是一种与气体绝热节流过程相关的现象。请解释焦耳-汤姆逊效应的概念和原理，说明其在制冷技术和气体液化中的应用。2、（本题5分）解释电阻的热噪声现象，说明其产生的原因和对电子电路性能的影响。3、（本题5分）在研究原子核的结构时，解释质子和中子是如何共同构成原子核的，以及核力的特点和作用范围。4、（本题5分）在热力学中，解释热容量的概念和其与温度的关系？5、（本题5分）结合电磁学中的电介质极化现象，分析极化强度与电场的关系，推导极化电荷的分布和电场的计算。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）有一无限长圆柱形均匀带电体，半径为R，电荷体密度为ρ，求圆柱体内外任意一点的电场强度大小和方向。2、（本题5分）在xOy平面内，有一个电场强度为E=200N/C的匀强电场，方向沿y轴正方向。一个电子从坐标原点O以初速度v0=1.0×10^7m/s沿x轴正方向射入电场，电子的电荷量为-1.6×10^(-19)C，质量为9.1×10^(-31)kg。计算电子运动到x=0.10m处时的速度大小和方向。3、（本题5分）一个单匝矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的对称轴匀速转动，线圈的面积为S，匝数为1，磁感应强度为B，转动角速度为ω。从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时，求线圈中感应电动势的瞬时值表达式。4、（本题5分）一个质量为m的物体在一个竖直平面内做圆周运动，绳子的一端固定在圆心，另一端连接物体。在最低点时，绳子的拉力为T1，物体的速度为v1。已知物体质量m、拉力T1和速度v1，求物体在最高点时绳子的拉力T2和速度v2。5、（本题5分）一个半径为R的均匀带电半圆环，电荷线密度为λ。求半圆环圆心处的电场强度。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）量子力学中的量子纠缠现象是量子信息