中国地质大学（武汉）《热力学与统计物理学》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《热力学与统计物理学》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15个小题，每小题2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、在研究质点的运动时，一个质点在xOy平面内运动，其运动方程为x=3t，y=4t²，t为时间。则该质点的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.122、在静电场的高斯定理中，对于一个带有均匀电荷分布的球体，若已知球体的电荷量和半径，以下关于通过球面的电通量，哪一项分析是不准确的？（）A.电通量与球体的电荷量成正比B.电通量与球面的半径无关C.可以通过高斯定理计算电通量D.电通量的大小与电场的分布有关3、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（）4、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5、在热力学的领域，理想气体的状态方程具有重要的意义。对于一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度升高时其体积会发生变化。以下关于体积变化的描述，哪一项是正确的？（）A.体积增大B.体积减小C.体积不变D.体积的变化取决于气体的种类6、在波动方程中，波速、波长和频率之间存在着一定的关系。以下关于波速的决定因素，不准确的是？（）A.波速由介质的性质决定B.对于同一列波，在不同介质中波速不同C.波的频率越高，波速越大D.波速与波长和频率无关7、在电路分析的领域中，关于交流电路中电阻、电容和电感对电流和电压的影响，以下哪种说法是恰当的？（）A.在交流电路中，电阻对电流和电压的相位没有影响，电容使电流超前电压，电感使电流滞后电压B.交流电路中，电阻、电容和电感都会使电流和电压的相位发生相同的变化C.电容和电感在交流电路中对电流和电压的影响可以忽略不计，主要是电阻起作用D.电阻、电容和电感在交流电路中的作用是相互抵消的，最终电流和电压的关系与直流电路相同8、对于相对论性动能，当一个粒子的速度接近光速时，其动能的表达式与经典力学有很大差异，以下哪种说法能体现这种差异？（）A.动能与速度成正比B.动能与速度的平方成正比C.动能趋于无穷大D.动能增长速度逐渐变慢9、在研究简谐振动时，一个质量为m的物体在弹簧的作用下做简谐振动，其振动方程为x=Asin(ωt+φ)。若弹簧的劲度系数增大，而其他条件不变。以下关于振动周期的变化，哪一项判断是不准确的？（）（）A.振动周期减小，因为周期与劲度系数的平方根成反比B.可以通过简谐振动的周期公式来分析周期的变化C.振幅不变的情况下，劲度系数增大必然导致周期缩短D.振动周期的变化与初始相位φ无关10、在振动的合成中，两个同方向、同频率的简谐振动合成后的振动仍然是简谐振动。以下关于合振动的特点，不正确的是？（）A.合振动的振幅等于分振动振幅之和B.合振动的初相位由分振动的初相位决定C.当分振动的相位差为零时，合振动的振幅最大D.当分振动的相位差为π时，合振动的振幅最小11、在磁场中，安培环路定理可以用来计算磁感应强度。以下关于安培环路定理的应用，不准确的是？（）A.要求磁场具有高度的对称性B.闭合回路必须选取在磁场为零的区域C.可以用于计算无限长直导线周围的磁感应强度D.对于非对称的磁场分布，不能直接应用安培环路定理12、对于电磁振荡，在LC振荡电路中，电容器放电完毕时，以下哪个物理量达到最大值？（）A.电容器的电荷量B.电路中的电流C.电感中的自感电动势D.电容器两极板间的电压13、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14、在电磁感应的学习中，一个闭合回路中的磁通量发生变化，产生了感应电动势。若磁通量的变化率恒定，以下关于感应电动势的大小和方向，哪一项分析是不正确的？（）A.感应电动势的大小恒定B.感应电动势的方向由楞次定律确定C.可以通过法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小D.感应电动势的大小与回路的电阻无关15、在相对论力学中，关于质点的动量和能量表达式与经典力学的差异，以下哪种说法是准确的？（）A.相对论力学中，质点的动量和能量表达式与经典力学完全相同，只是在高速情况下进行了修正B.相对论力学中，质点的动量和能量不再是简单的线性关系，且能量与动量的平方成正比C.相对论力学中，质点的动量和能量表达式与速度无关，只与质量有关D.相对论力学中的动量和能量表达式在低速情况下与经典力学近似相等，在高速情况下则有显著差异二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释相对论中的长度收缩效应，即运动物体在其运动方向上的长度会变短。并说明其产生的原因和在高速运动中的实际观测结果。2、（本题5分）在热力学中，解释热机循环中不可逆损失的来源和降低方法？3、（本题5分）在波动学中，解释波包的概念和其在量子力学中的应用？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入分析热力学中的热机循环的效率计算和优化方法，以卡诺循环为基础，探讨实际热机与理想热机的差距和改进途径。2、（本题5分）在流体力学中，分析涡旋的产生、运动和演化，论述涡旋的物理特性、数学描述，以及涡旋在流体流动和湍流研究中的作用和应用。3、（本题5分）量子力学中的不确定性原理限制了我们对微观粒子的同时测量精度，阐述其原理、数学表达式以及在微观世界和宏观世界的不同体现和影响。4、（本题5分）深入研究静电场中的电偶极子的电场分布和电势分布，分析其物理模型、数学推导和在电介质极化中的应用。5、（本题5分）详细探讨光的非线性光学现象，如倍频、和频、差频等，解释其物理机制、实验条件和在激光技术、光通信中的应用。四、计算题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一粗细均匀的U形管，左端封闭，右端开口，管内有一段水银柱将空气柱封闭在左管内。已知大气压强为76cmHg，左管内空气柱长度为20cm，温度为27℃。现将环境温度缓慢升高到87℃，求此时左管内空气柱的长度和水银柱移动的距离。2、（本题10分）一个质量为M的楔形物块放在水平地面上，楔形物块的斜面光滑，倾角