西南交通大学《热力学与统计物理》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《热力学与统计物理》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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、在狭义相对论中，长度收缩和时间膨胀效应是令人惊奇的现象。以下关于长度收缩和时间膨胀的描述，不准确的是？（）A.运动的物体在运动方向上长度会收缩B.运动的时钟会变慢，即时间膨胀C.长度收缩和时间膨胀效应只在接近光速时才明显D.长度收缩和时间膨胀是相对的，取决于观察者的参考系2、在研究带电粒子在磁场中的运动时，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，它将做什么运动？（）A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀速圆周运动D.平抛运动3、在电磁感应现象中，一个匝数为N、面积为S的线圈在均匀磁场B中以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势的最大值Em为多少？（）A.Em=NBSωB.Em=NBSω²C.Em=BSωD.Em=BSω²4、在静电场中，电势能的变化与电场力做功有关。一个带正电的粒子在电场中运动，电场力做正功，粒子的电势能会如何变化？（）A.电势能增大B.电势能减小C.电势能不变D.先增大后减小5、在波动光学中，单缝衍射的中央亮条纹宽度与其他亮条纹宽度不同。中央亮条纹宽度约为其他亮条纹宽度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍6、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7、在波动光学中，光的偏振现象表明了光的横波特性。以下关于光的偏振的应用，不准确的是？（）A.偏振片可以用于减少反射光的强度B.可以通过偏振现象判断光是自然光还是偏振光C.偏振光在通信领域有广泛的应用D.光的偏振现象对所有光学仪器的性能都没有影响8、对于光的折射现象，当一束光从空气斜射入水中时，以下关于入射角、折射角以及光速变化的描述，不准确的是（）A.入射角大于折射角B.光在水中的传播速度变慢C.折射角的大小取决于入射角和两种介质的折射率D.入射角增大时，折射角不变9、在研究气体分子运动时，麦克斯韦速率分布函数能够描述气体分子的速率分布情况。对于一定质量的理想气体，温度升高时，分子的最概然速率会如何变化？（）A.不变B.增大C.减小D.先增大后减小10、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11、在热力学中，理想气体的绝热过程是指没有热量交换的过程。在绝热压缩过程中，气体的温度会：（）A.升高B.降低C.不变D.无法确定12、在量子物理中，电子的轨道概念与经典物理中的有很大不同。按照玻尔的氢原子理论，电子在特定的轨道上运动时，具有怎样的能量特点？（）A.能量连续变化B.能量离散取值C.能量与轨道半径成正比D.能量与轨道半径成反比13、在近代物理中，关于电子的双缝干涉实验，当逐个发射电子时，以下关于屏上形成的干涉条纹的描述，哪一项是不准确的？（）A.随着发射电子数量的增加，逐渐呈现出干涉条纹B.单个电子也能与自身发生干涉C.干涉条纹的出现表明电子具有波动性D.干涉条纹的位置和强度与电子的发射时间有关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、关于静电场中的电势，在一个点电荷形成的电场中，等势面的形状是什么？（）A.圆形B.椭圆形C.球面D.不规则曲面16、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.417、对于热力学第一定律，以下关于其表述以及在不同热学过程中的应用，哪一项是正确的？（）A.热力学第一定律指出，热量可以从低温物体自发地传递到高温物体，而不引起其他变化B.热力学第一定律表明，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功之和，在绝热膨胀和等温压缩等过程中有着重要应用C.热力学第一定律只适用于理想气体的热学过程，对于实际气体和液体则不适用D.热力学第一定律无法解释热机效率不能达到100%的原因18、在热学中，热传递的方式包括传导、对流和辐射。一个高温物体与低温物体接触，通过热传导进行热量传递。若高温物体与低温物体的接触面积增大一倍，热传导的速率会如何变化？（）A.速率不变B.速率增大一倍C.速率增大两倍D.速率增大四倍19、在电学中，电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。以下关于电容的决定因素，不正确的是？（）A.电容器的电容与极板间的距离成反比B.电容器的电容与极板的正对面积成正比C.电容器的电容与极板间的介质有关D.电容器所带电荷量越多，电容越大20、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21、在量子物理中，不确定性原理限制了我们同时精确测量粒子的某些物理量。以下关于不确定性原理的表述，不正确的是？（）A.不能同时精确测量粒子的位置和动量B.不能同时精确测量粒子的能量和时间C.不确定性原理是由于测量技术的限制导致的D.不确定性原理反映了微观粒子的波动性22、在热力学中，理想气体的状态方程反映了气体的状态参量之间的关系。以下关于理想气体状态方程适用条件的说法，不准确的是？（）A.气体分子本身的体积可以忽略不计B.气体分子之间没有相互作用力C.只适用于温度不太低、压强不太高的情况D.对任何气体在任何条件下都适用23、对于电场中的电势能和电势差，以下关于电荷在电场中电势能的变化、电势差的定义和计算，以及它们与电场强度的关系的表述，不准确的是（）A.正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大B.电势差等于电场中两点电势之差C.电场强度越大，电势差越大D.电荷在电场中移动时，电势能的变化等于电场力做的功24、在光学的折射现象中，当光线从光密介质射向光疏介质时，有可能发生全反射。对于一定的入射角，哪种情况下更容易发生全反射？（）A.光密介质的折射率较大B.光疏介质的折射率较大C.入射角较小D.以上都不对25、在光学的折射定律中，当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角i和折射角r满足什么关系？（）A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr26、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.122nm27、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28、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29、在电磁感应现象中，自感和互感是常见的概念。以下关于自感和互感系数的决定因素，不正确的是？（）A.自感系数与线圈的形状、大小、匝数以及是否有铁芯有关B.互感系数与两个线圈的相对位置、匝数以及周围介质有关C.两个线圈靠得越近，互感系数越大D.自感系数和互感系数都与电流的变化率成正比30、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中电子排布的重要原理。以下关于泡利不相容原理的应用，不准确的是？（）A.解释了原子的壳层结构B.确定了每个原子轨道最多能容纳的电子数C.可以预测元素的化学性质D.对原子核的结构没有影响二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）热力学中的克劳修斯-克拉佩龙方程在相变研究中具有重要应用，深入探讨其推导过程、应用条件和在蒸汽压计算、固液相变分析中的具体应用。2、（本题5分）探讨固体物理中的晶体结构和能带理论，包括晶体的晶格结构、原子价键类型，以及能带的形成和对固体导电性的影响，举例说明其在半导体器件中的应用。3、（本题5分）详细分析静电场和静磁场的基本性质、高斯定理和安培环路定理，研究它们在求解电磁场问题中的应用。4、（本题5分）探讨光的偏振现象，包括偏振光的产生、类型和检测方法，论述光的偏振在通信、光学材料研究和生物医学中的应用和重要性。5、（本题5分）电动力学中的电磁波在介质中的传播特性与介质的电磁参数有关，分析电磁波在不同介质（如电介质、磁介质）中的传播规律、折射和反射现象，以及在光学材料和电磁屏蔽中的应用。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）结合热力学中的热容量概念，分析定容热容量和定压热容量的定义、物理意义和两者之间的关系。2、（本题5分）在电磁学中，磁场对载流导线的作用力称为安培力。请解释安培力的大小和方向的计算方法，推导安培力的表达式，并举例说明安培力在电动机和电磁起重机中的应用。3、（本题5分）分析