西北大学《热力学与统计物理》2022-2023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

《热力学与统计物理》2022-2023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、在量子物理中，光子的能量与频率有关。一个光子的频率为ν，其能量为E。若光子的频率变为2ν，能量会变为多少？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/42、在电磁感应现象中，一个闭合回路中的磁通量发生变化时会产生感应电动势，以下哪种情况会导致磁通量发生变化？（）A.磁场强度不变，回路面积改变B.回路面积不变，磁场强度改变C.磁场强度和回路面积同时改变D.以上情况均可3、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4、在热力学的研究中，理想气体经历绝热自由膨胀过程。在此过程中，以下关于气体的温度、压强和熵的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.温度不变B.压强减小C.熵增加D.熵的变化与气体的体积变化量成正比5、在狭义相对论中，对于同时的相对性概念，以下关于在不同惯性参考系中观察两个事件是否同时发生的判断，描述不准确的是（）A.在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系中一定不同时发生B.同时的相对性是由于光速不变原理导致的C.当两个参考系的相对速度较小时，同时的相对性不明显D.同时的相对性与观察者的运动状态有关6、在热力学的卡诺循环中，由两个等温过程和两个绝热过程组成。如果卡诺热机的高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，其效率η可以表示为？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T17、在研究物体的振动时，阻尼振动是一种常见的情况。一个做阻尼振动的物体，其振幅逐渐减小。在阻尼振动过程中，物体的周期和频率会如何变化？（）A.周期不变，频率不变B.周期不变，频率减小C.周期增大，频率减小D.周期减小，频率增大8、在量子力学的范畴中，考虑一个处于定态的微观粒子。若其波函数为ψ(x)，则在某一位置x处发现粒子的概率密度与波函数的模的平方成正比。以下关于概率密度的描述，哪一项是不正确的？（）A.概率密度反映了在该位置找到粒子的可能性大小B.波函数的相位对概率密度没有影响C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布与测量的时间无关9、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10、在热力学第三定律中，绝对零度不能达到。如果一个系统的温度接近绝对零度，那么其熵会趋近于什么值？（）A.零B.正值C.负值D.无穷大11、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.412、在振动学中，简谐振动是一种最简单的振动形式。以下关于简谐振动的特征，不正确的是？（）A.回复力与位移成正比且方向相反B.振动的频率与振幅无关C.振动的能量与振幅的平方成正比D.简谐振动一定是等幅振动，不存在阻尼13、在静电场中，高斯定理可以用来计算电场强度。对于一个带有电荷量Q、半径为R的均匀带电球体，在球外距离球心为r（r>R）处的电场强度大小与距离r的关系是怎样的？（）A.与r成正比B.与r的平方成正比C.与r成反比D.与r的平方成反比14、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15、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16、关于理想气体的状态方程，对于一定质量的理想气体在不同状态下压强、体积和温度的关系，以下说法错误的是（）A.当温度不变时，压强与体积成反比B.当体积不变时，压强与温度成正比C.当压强不变时，体积与温度成正比D.状态方程只适用于高温高压的气体17、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18、在电场的高斯定理的理解中，关于其表述和适用条件，以下哪种说法是恰当的？（）A.电场的高斯定理表明，通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量除以真空电容率，只适用于静电场B.高斯定理适用于任何电场，包括变化的电场，但对于非对称的电场，应用高斯定理求解电场强度比较困难C.电场的高斯定理可以直接求出任意电场中某点的电场强度，不需要考虑电场的对称性D.高斯定理只适用于均匀电场，对于非均匀电场无法应用19、在近代物理中，卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型。在实验中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他条件不变，那么散射角大于90度的α粒子数会如何变化？（）A.增多B.减少C.不变D.无法确定20、在光学的折射定律中，对于光线从一种介质斜射入另一种介质时的折射情况，以下关于入射角和折射角的正弦值之比与介质折射率的关系，描述不准确的是（）A.入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于两种介质的相对折射率B.折射率大的介质中，光线偏折程度大C.折射率与光在介质中的传播速度有关D.不同频率的光在同一介质中的折射率相同二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）阐述牛顿第三定律的内涵，探讨其在不同领域的具体实例及作用。2、（本题5分）阐述晶体的特点及晶体结构的类型，分析晶体在材料科学中的重要性。3、（本题5分）请详细阐述狭义相对论中的相对论动能和相对论总能量，推导其数学表达式，解释其物理意义，并举例说明其与经典动能和能量的区别。4、（本题5分）在量子物理中，解释量子计算的基本原理和优势？5、（本题5分）在电磁学中，电磁波的传播特性包括波长、频率、波速等。请解释电磁波的产生机制，推导电磁波在真空中的波速公式，并说明电磁波在不同介质中的传播特点和应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在双缝干涉实验中，两缝间距为d，缝到屏的距离为D，波长为λ的单色光入射。若在其中一缝前放置一厚度为t、折射率为n的透明薄片，求此时中央明纹的位置移动量。2、（本题5分）在相对论中，一静止长度为L0的物体，以速度v沿其长度方向运动，求其运动长度。3、（本题5分）一个理想气体经历绝热膨胀过程，初态压强为P1，体积为V1，末态体积为V2。已知气体的比热容比为γ，计算末态的压强和温度。4、（本题5分）一理想气体进行卡诺循环，高温热源温度为T1，低温热源温度为T2。若在高温热源和低温热源之间增加一个温度为T3的中间热源，构成一个新的循环，求新循环的效率。5、（本题5分）在杨氏双缝干涉实验中，双缝间距为d=0.2mm，双缝到屏的距离为D=2m，入射光波长为λ=500nm。计算相邻明条纹的间距和第十级明条纹的位置。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）深入探讨量子力学中