西北大学《计算物理》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页西北大学

《计算物理》2023-2024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、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。以下关于等压过程和等容过程的比较，不正确的是？（）A.在等压过程中，系统对外做功等于压力与体积变化的乘积B.在等容过程中，系统不对外做功C.等压过程中内能的变化与等容过程中内能的变化相同D.等压过程和等容过程的热容量不同2、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3、在波动光学的领域，考虑一束相干光通过双缝后在屏幕上形成的干涉条纹。若增大双缝之间的距离，同时保持其他条件不变。以下关于干涉条纹间距的变化，哪一项分析是不正确的？（）A.条纹间距会变小，因为双缝间距与条纹间距成反比B.可以通过双缝干涉的公式来定量计算条纹间距的变化C.光的波长不变的情况下，双缝间距增大必然导致条纹间距减小D.条纹间距的变化与光源的强度无关4、在相对论中，考虑两个相对运动的惯性系S和S'，在S系中同时发生的两个事件，在S'系中观测可能不同时发生。以下关于这种时间相对性的解释，哪一项是不正确的？（）A.时间的相对性是由光速不变原理导致的B.可以通过洛伦兹变换来计算时间的差异C.这种时间差异只在高速运动时才明显D.时间的相对性与观察者的位置无关5、对于波动光学中的薄膜干涉现象，以下关于其产生条件和条纹特点，哪一项是准确的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均匀，且入射光必须是单色光，干涉条纹是等间距的明暗相间条纹B.薄膜干涉发生在薄膜的上、下表面反射光相遇时，薄膜厚度不均匀会导致条纹弯曲，条纹的明暗取决于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能发生，条纹的间距和颜色与薄膜的性质无关D.薄膜干涉现象复杂且难以观察，在实际应用中没有太大价值6、在电磁感应中，一个匝数为N的线圈在磁场中转动，产生的感应电动势的大小与以下哪个因素无关？（）A.线圈的面积B.磁场的磁感应强度C.线圈转动的角速度D.线圈的电阻7、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8、在热力学的研究中，一定质量的理想气体经历绝热膨胀过程。在此过程中，气体的内能、温度和压强都发生了变化。以下关于这些变化的描述，哪一项是不准确的？（）A.气体内能减小，因为绝热膨胀对外做功B.温度降低，因为内能减小C.压强减小，且与体积成反比D.气体对外做功的值等于内能的减少量9、在刚体力学中，对于转动动能和转动惯量的计算，以及定轴转动的动能定理和机械能守恒定律的应用，以下说法不正确的是（）A.转动动能等于转动惯量与角速度平方的乘积的一半B.定轴转动的动能定理适用于刚体的变速转动C.只有保守力做功时，刚体定轴转动的机械能守恒D.刚体的转动惯量与转动轴的位置无关10、在波动光学中，杨氏双缝干涉实验是研究光的干涉现象的经典实验。在实验中，两缝间距为d，屏到双缝的距离为D，波长为λ的单色光垂直入射，若要使干涉条纹间距变大，以下哪种方法可行？（）A.减小d，增大DB.增大d，减小DC.减小λ，增大dD.增大λ，减小D11、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12、在电磁学中，安培力的大小与电流、磁场等因素有关。一根长度为L的直导线，通有电流I，垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力的大小为F。若将导线长度增加到2L，电流增大到2I，磁场的磁感应强度增大到2B，此时导线所受安培力的大小变为多少？（）A.2FB.4FC.8FD.16F13、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14、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15、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/θ16、在量子力学中，不确定关系表明粒子的某些物理量不能同时被精确测量。对于一个微观粒子，其位置和动量的不确定度之间存在怎样的关系？（）A.ΔxΔp≥h/4πB.ΔxΔp≥h/2πC.ΔxΔp=h/4πD.ΔxΔp=h/2π17、在磁场中，一根通有电流I、长度为L的直导线，垂直于磁场方向放置，若磁感应强度为B，那么导线所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.无法确定18、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.122nm19、关于波动方程，对于一列沿x轴正方向传播的简谐波的波动方程的物理意义和求解方法，以下理解不准确的是（）A.波动方程描述了任意时刻波线上各质点的位移B.已知波速和初始条件可以确定波动方程C.波动方程中的相位表示质点振动的状态D.波动方程只适用于机械波20、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（）二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在电磁学中，讨论磁介质的磁化现象和磁化强度的概念，并解释不同类型磁介质的特点？2、（本题5分）在相对论中，讨论狭义相对论的两个基本假设的内容和意义？3、（本题5分）在研究简谐波的传播时，说明波源的振动方程和波的传播方程之间的关系，以及如何根据已知条件求出波的传播方程。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一质点同时参与两个相互垂直的简谐振动，其振动方程分别为x=A1sin(ωt+φ1)和y=A2sin(ωt+φ2)。求质点的轨迹方程。2、（本题5分）一个横截面积为S的均匀金属棒，长度为L，电阻率为ρ，两端加电压U。计算金属棒中的电流、电阻和消耗的电功率。3、（本题5分）一绝热容器中盛有一定质量的双原子理想气体，初始温度为T1，压强为p1，体积为V1。现对气体进行绝热膨胀，使其体积变为V2，求膨胀后气体的温度T2、压强p2以及内能的变化。4、（本题5分）一理想变压器的原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，原线圈两端的电压为U1，电流为I1，副线圈接有一个电阻为R的负载。求副线圈两端的电压U2、电流I2以及变压器的输入功率和输出功率。5、（本题5分