西南交通大学《大学物理》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《大学物理》2021-2022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、在波动光学中，光的衍射现象是常见的。当一束光通过一个狭缝时，会在屏幕上形成衍射条纹。如果狭缝宽度减小，衍射条纹的宽度会怎样变化？（）A.变宽B.变窄C.不变D.先变宽后变窄2、在光学部分，光的折射现象是重要的知识点。一束光线从空气斜射入水中，入射角为i，折射角为r。若光线在水中的传播速度变为原来的一半，入射角不变，此时折射角会如何变化？（）A.折射角增大B.折射角减小C.折射角不变D.无法确定3、在波动方程的求解中，边界条件和初始条件起着重要的作用。以下关于边界条件的类型，不准确的是？（）A.固定端边界条件B.自由端边界条件C.周期性边界条件D.无限大边界条件4、在热学中，理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关，以下哪种过程中理想气体的内能会增加？（）A.等容升温B.等压降温C.等温压缩D.绝热膨胀5、在电磁感应现象中，感应电流的方向可以用楞次定律来判断。当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.无法确定6、在电磁学中，磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。以下关于洛伦兹力的特点，不准确的是？（）A.洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方向B.洛伦兹力不做功C.洛伦兹力的大小与电荷的速度成正比D.电荷在磁场中运动时一定受到洛伦兹力7、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8、在量子物理的氢原子模型中，电子绕原子核做圆周运动。已知电子的轨道半径为r，电荷量为-e，原子核电荷量为+Ze（Z为原子序数）。以下关于电子轨道能量的计算，哪一项是不正确的？（）A.轨道能量与电子的速度有关B.可以通过库仑定律和圆周运动的规律计算C.轨道能量是量子化的D.轨道能量与原子核的质量无关9、在热力学中，理想气体的内能只与温度有关。一定质量的理想气体，在体积不变的情况下吸收热量，其温度会如何变化？（）A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低10、在量子力学的隧道效应中，微观粒子具有穿越势垒的能力。对于一个给定的势垒，粒子穿越势垒的概率与哪些因素有关？（）A.只与势垒高度有关B.只与势垒宽度有关C.与势垒高度和宽度都有关D.与粒子的速度有关11、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12、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13、在光学的衍射现象中，单缝衍射的条纹分布具有一定的规律。当单缝宽度变窄时，中央明纹的宽度会如何变化？（）A.变窄B.变宽C.不变D.先变宽后变窄14、在波动光学的干涉和衍射实验中，对于杨氏双缝干涉实验和夫琅禾费单缝衍射实验的装置、条纹特点和物理意义，以下描述错误的是（）A.杨氏双缝干涉实验中条纹等间距B.夫琅禾费单缝衍射实验中中央亮纹最宽C.两个实验都证明了光的波动性D.干涉和衍射现象不能同时发生15、在相对论中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。当一个物体的速度接近光速时，其动能的增加与速度的关系是怎样的？（）A.动能与速度成正比B.动能与速度的平方成正比C.动能的增加变得越来越困难D.动能的增加变得越来越容易二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释在热学中热平衡的概念，说明达到热平衡的条件和在热力学计算中的应用。2、（本题5分）在电磁学中，安培环路定理在求解磁场问题时经常被用到。请阐述安培环路定理的内容，并举例说明如何应用该定理求解具有特定对称性的磁场分布？3、（本题5分）分析黏性流体的流动特点及牛顿黏性定律，探讨黏性流体在实际中的应用。4、（本题5分）对于一个在复合场中运动的带电油滴，已知其电荷量、质量和场的情况，如何分析油滴的运动状态和最终的平衡位置？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）牛顿力学中的转动问题在机械工程和天体运动中有重要应用，论述刚体的转动定律、转动惯量的计算方法以及在实际问题中的分析思路。2、（本题5分）深入分析热力学中的绝热过程，阐述其物理概念、特点和数学表达式，以及在绝热压缩、膨胀等过程中的应用。3、（本题5分）热力学系统的平衡态和非平衡态概念对于理解热现象至关重要，分析其定义、特征以及在研究热传递、化学反应等过程中的应用。4、（本题5分）在相对论中，相对论速度变换公式对于理解高速运动物体的相对速度具有重要意义，分析其推导过程、与经典速度变换的区别以及在粒子碰撞等过程中的应用。5、（本题5分）全面论述麦克斯韦方程组的物理意义和数学形式，阐述其对电磁场理论的建立和发展所起到的关键作用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）在一个电阻为R的电阻器两端加上方波电压，高电平为U₁，低电平为-U₂，周期为T。求通过电阻器的电流、功率以及在一个周期内电阻器产生的热量。2、（本题10分）在一个光滑的斜面上，有一个质量为2.0kg的物体，斜面的倾角为30°。用一个平行于斜面的力将物体从斜面底部匀速推到顶部，斜面长度为5.0m，推力大小为15N。计算推力做功的功率。3、（本题10分