天津财经大学《固体物理概论》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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天津财经大学《固体物理概论》
2023-2024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25个小题，每小题1分，共25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，当一个物体的运动速度接近光速时，以下哪个物理量会变得接近于无穷大？（ ）
A. 物体的质量
B. 物体的动能
C. 物体的动量
D. 物体的势能

2、在热学中，研究热传递的方式包括热传导、热对流和热辐射。对于一个真空绝热的容器，内部有两个温度不同的物体，它们之间主要通过哪种方式进行热传递？（ ）
A. 热传导 B. 热对流 C. 热辐射 D. 以上都不是

3、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

4、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，与等容升温过程相比，哪个过程吸收的热量更多？（ ）
A. 等压过程 B. 等容过程 C. 吸收的热量一样多 D. 取决于气体的种类

5、在热力学第一定律的表达式 ΔU = Q + W 中，W 表示外界对系统做功。以下哪种情况中，系统对外做功？（ ）
A. W > 0 B. W < 0 C. W = 0 D. 以上都有可能

6、在光学的薄膜干涉现象中，一束光在薄膜上下表面反射后发生干涉。若薄膜的厚度为 d ，折射率为 n ，入射光波长为 λ 。以下关于干涉条纹的条件，哪一项推导是不正确的？（ ）
A. 可以通过光程差的计算得出干涉条纹的条件
B. 光程差等于波长的整数倍时出现亮条纹
C. 薄膜厚度的变化会导致干涉条纹的移动
D. 干涉条纹的条件与光源的强度有关

7、对于热力学第二定律，以下关于热机效率、熵的概念以及自发过程的方向性的阐述，不准确的是（ ）
A. 热机效率不可能达到 100% B. 熵增加原理适用于孤立系统 C. 自发过程总是朝着熵减小的方向进行 D. 熵是系统无序程度的度量

8、在牛顿力学的研究中，对于一个物体在光滑水平面上受到水平力作用时的运动情况，以下描述不准确的是（ ）
A. 物体的加速度与所受的力成正比 B. 力消失后，物体将保持匀速直线运动 C. 物体的速度会一直线性增加 D. 物体的质量越大，加速度越小

9、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

10、在波动光学的领域，考虑一束相干光通过双缝后在屏幕上形成的干涉条纹。若增大双缝之间的距离，同时保持其他条件不变。以下关于干涉条纹间距的变化，哪一项分析是不正确的？（ ）
A. 条纹间距会变小，因为双缝间距与条纹间距成反比
B. 可以通过双缝干涉的公式来定量计算条纹间距的变化
C. 光的波长不变的情况下，双缝间距增大必然导致条纹间距减小
D. 条纹间距的变化与光源的强度无关

11、在光学的折射现象中，斯涅尔定律描述了入射角和折射角与两种介质折射率的关系。以下关于斯涅尔定律的应用，不正确的是？（ ）
A. 可以用于计算光线在不同介质界面的折射角 B. 当光从光疏介质射向光密介质时，折射角小于入射角 C. 光在同种均匀介质中传播时，斯涅尔定律不适用 D. 斯涅尔定律只适用于可见光，对其他电磁波不适用

12、在电磁感应中，一个匝数为N的线圈在磁场中转动，产生的感应电动势的大小与以下哪个因素无关？（ ）
A. 线圈的面积
B. 磁场的磁感应强度
C. 线圈转动的角速度
D. 线圈的电阻

13、在波动光学的领域，考虑一束相干光通过双缝后在屏幕上形成的干涉条纹。若增大双缝之间的距离，同时保持其他条件不变。以下关于干涉条纹间距的变化，哪一项分析是不正确的？（ ） （ ）
A. 条纹间距会变小，因为双缝间距与条纹间距成反比 B. 可以通过双缝干涉的公式来定量计算条纹间距的变化 C. 光的波长不变的情况下，双缝间距增大必然导致条纹间距减小 D. 条纹间距的变化与光源的强度无关

14、在刚体力学中，一均匀细棒可绕通过其一端的光滑固定轴在竖直平面内转动，当棒从水平位置自由下摆到竖直位置的过程中，其角速度和角加速度如何变化？（ ）
A. 角速度增大，角加速度增大
B. 角速度增大，角加速度减小
C. 角速度减小，角加速度减小
D. 角速度减小，角加速度增大

15、在研究光的折射现象时，一束光线从空气斜射入水中。假设入射角为 45 度，水的折射率为 1.33。以下关于折射角的大小，哪一项描述是不准确的？（ ） （ ）
A. 折射角小于入射角，且小于 45 度 B. 折射角可以通过折射率和入射角，利用折射定律计算得出 C. 折射角一定大于 0 度且小于 45 度 D. 折射角的具体度数与光的波长无关

16、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

17、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

18、在电磁学的安培环路定理中，对于一个载有恒定电流的长直导线，若以导线为轴作一个半径为 r 的圆形环路，当 r < 导线半径时，环路上的磁感应强度大小与 r 的关系是怎样的？（ ）
A. 与 r 成正比 B. 与 r 成反比 C. 与 r 的平方成正比 D. 与 r 无关

19、在光学的薄透镜成像中，物距、像距和焦距之间存在一定的关系。当一个物体位于凸透镜前两倍焦距处时，所成的像的性质是怎样的？（ ）
A. 倒立、放大的实像 B. 倒立、缩小的实像 C. 正立、放大的虚像 D. 正立、缩小的虚像

20、在研究磁场对电流的作用时，安培力的大小可以用公式 F = BIL 计算。如果电流方向与磁场方向夹角为 60°，安培力的大小是多少？（假设 B 、L 不变）（ ）
A. F/2 B. √3F/2 C. F D. √3F

21、在电磁学中，一个长直螺线管内部的磁场均匀分布。若已知螺线管的匝数、电流和长度，以下关于磁场强度的计算，哪一项是不准确的？（ ）
A. 磁场强度与电流成正比
B. 磁场强度与匝数成正比
C. 磁场强度与螺线管长度无关
D. 可以通过安培环路定理计算磁场强度

22、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

23、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。以下关于热力学第二定律的理解，不准确的是？（ ）
A. 热不可能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 B. 不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响 C. 热力学第二定律说明第二类永动机是不可能制成的 D. 热力学第二定律表明所有的热过程都是可逆的

24、在波动光学的多缝衍射中，光栅衍射条纹的特点与单缝衍射和双缝干涉都有关系。当光栅的缝数增加时，主极大的宽度会如何变化？（ ）
A. 变宽 B. 变窄 C. 不变 D. 先变窄后变宽

25、关于光的色散现象，一束白光通过三棱镜后会被分解成不同颜色的光，以下哪种颜色的光偏折程度最大？（ ）
A. 红光
B. 绿光
C. 蓝光
D. 紫光

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）在电磁学中，讨论电磁波的产生和传播条件？

2、（本题5分）说明热力学第一定律的内容及表达式，分析其在热力学中的重要意义。

3、（本题5分）在热力学中，熵的概念具有重要意义，请解释熵的物理含义，以及在绝热过程中熵的变化情况。

4、（本题5分）分析波动方程的一般形式及求解方法，探讨波动方程在物理学中的重要意义。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一电子在匀强电场中运动，电场强度 E = （2i + 3j）N/C，电子的电荷量为 -e，质量为 m，初速度 v0 = （3i - 2j）m/s。求电子在电场中的运动轨迹方程。

2、（本题5分）在一个 RLC 并联电路中，电阻 R = 100 Ω，电感 L = 10 mH，电容 C = 100 μF，电源频率为 50 Hz。计算电路的总阻抗和通过电阻的电流与总电流的比值。

3、（本题5分）一单摆的摆长为 l = 1m，摆球质量为 m = 0.2kg，在小角度摆动下，其运动周期为 T。若将摆长增加到 2l，计算新的周期以及周期的变化率。

4、（本题5分）一个边长为 a 的正八边形导线框，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，绕其中一条边以角速度ω匀速转动。求线框中产生的感应电动势的最大值、有效值以及在一个周期内线框中产生的焦耳热。

5、（本题5分）在相对论中，两束平行的光线，其中一束相对于另一束以速度 v 运动。计算它们之间的相对速度，并讨论与经典速度合成公式的区别。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）波动光学中的多光束干涉现象在干涉仪和高分辨率光谱学中有重要应用，分析多光束干涉的原理、特点和计算方法，论述其实际应用中的优势和局限性。

2、（本题10分）全面论述热力学第三定律的内容和意义，分析其在低温物理和化学热力学中的应用以及相关的实验验证。

3、（本题10分）分析热力学系统中的卡诺循环，论述其效率的计算方法、影响因素以及卡诺循环在热机理论和实际热工设备性能评估中的应用。

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