西华大学《计算物理基础》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页西华大学《计算物理基础》

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批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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2、在研究电阻的串联和并联时，总电阻的计算方法不同。有三个电阻R1、R2、R3，分别为2Ω、3Ω、4Ω，将它们并联，总电阻为多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω3、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4、在刚体定轴转动中，转动惯量是描述刚体转动惯性的物理量，以下哪种情况会使刚体的转动惯量增大？（）A.质量分布靠近转轴B.质量分布远离转轴C.转轴位置改变D.刚体的角速度增大5、在相对论的框架下，对于高速运动物体的长度收缩和时间膨胀现象，以下关于其产生条件和影响因素的描述，不准确的是（）A.物体运动速度越快，长度收缩越明显B.时间膨胀只在接近光速时才显著C.长度收缩和时间膨胀与观察者的参考系有关D.对于低速运动物体，长度收缩和时间膨胀可以忽略不计6、对于电磁感应现象，以下关于导体在磁场中运动产生感应电动势的条件和大小的分析，不正确的是（）A.只要导体在磁场中运动就会产生感应电动势B.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比C.导体切割磁感线的速度越大，感应电动势越大D.当导体平行于磁感线运动时，不产生感应电动势7、在光学的偏振现象中，一束自然光通过偏振片后变成了偏振光。若偏振片的透振方向与光的振动方向夹角为θ，以下关于透过偏振片后的光强，哪一项计算是不正确的？（）A.光强与cos²θ成正比B.当θ=0时，光强最大C.可以通过马吕斯定律计算光强D.光强与入射光的波长有关8、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的物理量。一个绝热封闭系统，内部发生不可逆过程，系统的熵会怎样变化？（）A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少9、关于光学的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上产生干涉条纹，以下哪种因素会影响条纹的间距？（）A.薄膜的厚度B.入射光的波长C.薄膜的折射率D.以上因素均会10、在光学的反射定律中，入射角等于反射角。一束光线以入射角i照射到平面镜上，反射光线与入射光线的夹角为120°，入射角i的大小是多少？（）A.30°B.60°C.90°D.120°11、在波动学中，多普勒效应描述了波源和观察者相对运动时频率的变化。当波源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会怎样变化？（）A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低12、在热力学第三定律的探讨中，关于绝对零度不可达到的原理和其意义，以下哪种描述是正确的？（）A.热力学第三定律指出，绝对零度可以通过有限的步骤达到，只是目前的技术还无法实现B.绝对零度不可达到意味着在任何过程中，系统的温度都不可能降低到绝对零度，这反映了热现象的方向性和有限性C.热力学第三定律对实际的热学过程没有任何指导意义，只是一种理论上的假设D.绝对零度不可达到是因为在接近绝对零度时，物质的性质会发生奇异的变化，使得进一步降温变得不可能13、在相对论中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。一个物体的静止质量为m0，以速度v运动时，其动能为Ek。若速度增大到2v，动能会如何变化？（）A.动能增大到原来的2倍B.动能增大到原来的4倍C.动能增大到原来的8倍D.动能增大到原来的16倍14、在近代物理中，电子通过双缝干涉实验时表现出波动性，以下哪种解释能说明这一现象？（）A.电子与双缝边缘发生碰撞B.电子在双缝间发生折射C.电子的运动遵循概率波规律D.电子受到双缝间电场的作用15、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（）A.电容减小，电压增大B.电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小C.电荷量不变时，电容减小会导致电压降低D.可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在相对论中，质速关系表明物体的质量会随着速度的增加而增大。请从相对论的基本原理出发，推导质速关系的公式，解释其物理意义，并举例说明其在高能物理实验中的应用。2、（本题5分）解释理想气体状态方程，并说明在实际气体中，哪些因素会导致理想气体状态方程的偏差？举例说明理想气体状态方程在工程和科研中的应用。3、（本题5分）分析波动光学中的光的反射和折射的偏振现象，探讨光的偏振在光学中的应用。4、（本题5分）在相对论中，讨论相对论对电磁学理论的修正和统一？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入探讨量子力学中的斯特恩-盖拉赫实验，解释其实验现象、物理意义和对原子磁矩和空间量子化的验证。2、（本题5分）分析热力学中的不可逆过程热力学，论述不可逆过程热力学的基本概念、熵产生率和最小熵产生原理，以及在复杂系统和非平衡态热力学中的应用。3、（本题5分）深入探讨量子力学中的量子隧穿效应，解释其物理原理、数学模型以及在微观粒子行为和半导体器件中的应用。4、（本题5分）全面论述量子力学中的谐振子模型，解释其物理意义、数学求解和能量本征值，以及谐振子模型在原子分子物理和量子场论中的应用和推广。5、（本题5分）深入探讨量子力学中的氢原子的量子态和能级结构，解释其数学模型、物理图像和在原子光谱分析、量子化学中的应用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一束自然光通过一个由三个偏振片组成的系统，第一个偏振片的偏振化方向与第二个偏振片的夹角为45°，第二个偏振片与第三个偏振片的夹角为30°。已知入射光的强度为I0，求通过第三个偏振片后的光强。2、（本题10分）在一个竖直放置的U形管中，装有密度为ρ的液体，左右两管的高度差为h，U形管的横截面积为S。已知液体密度ρ、高度差h和横截面积S，求左右两管中液体的压强差。3、（本题10分）一个带电量为+3×10^(-6)C的点电荷位于坐标原点，在x轴正方向2m处