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《熱學實驗》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、對于量子力學的基本概念，以下關于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當的？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現為粒子，有時表現為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統一解釋微觀粒子的行為2、在研究質點的運動時，一個質點在xOy平面內運動，其運動方程為x=3t，y=4t2，t為時間。則該質點的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.123、在靜電場中，高斯定理是一個非常重要的定理。以下關于高斯定理的應用條件，不正確的是？（）A.電場必須是由對稱性分布的電荷產生的B.要求電場具有高度的對稱性C.可以用于計算任意形狀帶電體產生的電場強度D.閉合曲面內的電荷代數和決定了通過該曲面的電通量4、在光學的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于兩種介質的折射率之比。當光線從折射率為n1的介質射向折射率為n2的介質，且n1>n2時，如果入射角逐漸增大，那么折射角會如何變化？（）A.一直增大B.先增大后減小C.增大到一定程度后變為90度D.保持不變5、在光學成像的原理中，對于薄透鏡成像公式的推導、適用條件以及像的性質和特點，以下描述不準確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實、正倒和大小與物距和焦距有關C.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數越大6、在相對論中，時間膨脹效應表明運動的時鐘會變慢。如果一個飛船以0.8c的速度（c為光速）飛行，地球上的觀察者測量飛船上的時間流逝速度與地球上的時間流逝速度之比是多少？（）A.0.6B.0.8C.5/3D.3/57、在光學部分，光的折射現象是重要的知識點。一束光線從空氣斜射入水中，入射角為i，折射角為r。若光線在水中的傳播速度變為原來的一半，入射角不變，此時折射角會如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定8、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關于粒子質量的變化趨勢，哪一項描述是不準確的？（）A.質量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質量公式來定量計算質量的變化C.速度越接近光速，質量增加越緩慢D.質量的變化與粒子的靜止質量和速度有關9、在熱學中，理想氣體的內能只與溫度有關。以下關于理想氣體內能的變化，不準確的是？（）A.一定質量的理想氣體，溫度升高，內能一定增加B.理想氣體絕熱膨脹，內能一定減小C.理想氣體等壓壓縮，內能一定減小D.理想氣體等溫變化，內能一定不變，但對外做功10、在熱力學過程中，可逆過程和不可逆過程的區別在于過程是否存在耗散。一個熱機經歷可逆循環和不可逆循環，哪種循環的效率更高？（）A.可逆循環B.不可逆循環C.效率相同D.取決于工作物質11、關于氣體分子運動論，對于理想氣體分子的速率分布規律，以下關于麥克斯韋速率分布函數的特點和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無限大12、在振動和波動的綜合問題中，駐波是一種特殊的現象。以下關于駐波的特點，不正確的是？（）A.駐波中各點的振幅不同，有些點始終靜止B.相鄰兩波節之間的各點振動相位相同C.駐波的頻率與波源的頻率相同D.駐波不傳播能量13、在光學的折射定律中，對于光線從一種介質斜射入另一種介質時的折射情況，以下關于入射角和折射角的正弦值之比與介質折射率的關系，描述不準確的是（）A.入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于兩種介質的相對折射率B.折射率大的介質中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質中的傳播速度有關D.不同頻率的光在同一介質中的折射率相同14、在光學的全反射現象中，當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就會發生全反射。對于給定的兩種介質，臨界角的大小與哪些因素有關？（）A.只與光密介質的折射率有關B.只與光疏介質的折射率有關C.與兩種介質的折射率都有關D.與光的頻率有關15、在電磁學的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導線在磁場中受到安培力的作用。當電流方向與磁場方向垂直時，安培力的大小與哪些因素有關？（）A.只與電流大小有關B.只與磁場強度有關C.與電流大小和磁場強度都有關D.與電流大小、磁場強度和導線長度都有關16、在熱力學過程中，關于等壓過程、等容過程和等溫過程的特點及內能、做功和熱量的變化，以下解釋錯誤的是（）A.等壓過程中，系統做功等于壓強與體積變化的乘積B.等容過程中，系統不做功C.等溫過程中，內能不變D.等容過程中，熱量的變化等于內能的變化17、在熱學中，理想氣體的絕熱過程是一種特殊的熱力學過程。以下關于絕熱過程中氣體狀態參量的變化，不準確的是？（）A.絕熱壓縮時，溫度升高，壓強增大B.絕熱膨脹時，溫度降低，壓強減小C.絕熱過程中，氣體的內能保持不變D.絕熱過程中18、對于固體物理的知識，以下關于晶體結構和晶格振動的特點，哪一項是正確的？（）A.晶體具有規則的周期性結構，晶格振動對晶體的熱學性質沒有影響B.晶體中的原子或分子在空間呈無序排列，晶格振動的頻率與晶體的彈性常數無關C.晶體結構的類型眾多，晶格振動會導致晶體產生熱膨脹和熱傳導等現象D.晶格振動只在高溫下對晶體的性質有作用，在低溫時可以忽略不計19、對于相對論性動能，當一個粒子的速度接近光速時，其動能的表達式與經典力學有很大差異，以下哪種說法能體現這種差異？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能趨于無窮大D.動能增長速度逐漸變慢20、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數）。以下關于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關B.可以通過庫侖定律和圓周運動的規律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質量無關二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）隨著凝聚態物理的發展，探討超導、超流等宏觀量子現象的物理機制，以及在低溫物理和材料科學中的應用。2、（本題5分）分析電阻定律的表達式及影響電阻的因素，探討其在實際中的應用。3、（本題5分）分析馬呂斯定律的內容及應用，探討其在偏振光學中的重要意義。4、（本題5分）簡述洛倫茲力的表達式及特點，舉例說明洛倫茲力在物理問題中的應用。5、（本題5分）在靜電場中，高斯定理是一個非常重要的定理。請說明高斯定理的內容和物理意義，并舉例說明如何運用高斯定理來求解具有對稱性的電場分布。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）有一均勻電場，電場強度為E，方向與水平方向成θ角。一質量為m、帶電量為q的點電荷以初速度v?在電場中斜向上拋出，求點電荷的運動軌跡方程和最大高度。2、（本題5分）一平行板電容器，極板面積為S=0.02m2，極板間距為d=0.01m，中間充滿介電常數為ε=5的電介質。給電容器充電，使其極板間電壓為U=100V。計算電容器的電容、電荷量以及儲存的電能。3、（本題5分）有一個半徑為R的均勻帶電半球殼，電荷面密度為σ，求半球殼球心處的電場強度大小和方向。4、（本題5分）有一個邊長為a的正六邊形均勻帶電薄板，電荷面密度為σ，求薄板中心處的電場強度大小和方向。5、（本題5分）在一個交流電路中，電源的電動勢e=Emsinωt，電阻R=10Ω，電感L=0.1H，電容C=100μF，串聯連接。已知電源電動勢表達式、電阻、電感和電容的值，求電路中的電流i以及各元件兩端的電壓。四、論述題（本