江西农业大学《固体物理导论》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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江西农业大学《固体物理导论》
2023-2024学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
三
四
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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、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

2、在电学实验中，测量电阻的方法有多种。以下关于伏安法测电阻的误差分析，不准确的是？（ ）
A. 电流表内接法适用于测量大电阻，误差主要来自电压表的分流 B. 电流表外接法适用于测量小电阻，误差主要来自电流表的分压 C. 无论采用哪种接法，测量值总是大于真实值 D. 合理选择测量电路可以减小误差

3、在相对论中，质速关系表明物体的质量会随着速度的增加而增加。以下关于质速关系的理解，不准确的是？（ ）
A. 当物体的速度接近光速时，其质量会趋于无穷大 B. 质速关系是狭义相对论的重要推论之一 C. 质速关系说明在低速情况下，经典力学的质量概念仍然适用 D. 物体的质量增加是由于其动能的增加导致的

4、对于电磁感应现象，以下关于导体在磁场中运动产生感应电动势的条件和大小的分析，不正确的是（ ）
A. 只要导体在磁场中运动就会产生感应电动势 B. 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比 C. 导体切割磁感线的速度越大，感应电动势越大 D. 当导体平行于磁感线运动时，不产生感应电动势

5、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

6、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

7、对于热力学第一定律，一定质量的理想气体在绝热容器中被压缩，其内能会如何改变？（ ）
A. 内能不变
B. 内能减小
C. 内能增大
D. 无法确定

8、在热力学第二定律的探讨中，热机的效率存在一定的限制。对于一个在两个恒温热源之间工作的卡诺热机，高温热源温度为 T1 ，低温热源温度为 T2 ，以下关于其效率 η 的表达式，哪个是正确的？（ ）
A. η = (T1 - T2) / T1 B. η = (T1 - T2) / T2 C. η = T2 / T1 D. η = 1 - T2 / T1

9、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

10、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 = A sin(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

11、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

12、在相对论中，考虑两个相对运动的惯性系 S 和 S' ，在 S 系中同时发生的两个事件，在 S' 系中观测可能不同时发生。以下关于这种时间相对性的解释，哪一项是不正确的？（ ）
A. 时间的相对性是由光速不变原理导致的
B. 可以通过洛伦兹变换来计算时间的差异
C. 这种时间差异只在高速运动时才明显
D. 时间的相对性与观察者的位置无关

13、对于热力学过程中的可逆过程和不可逆过程，以下关于其区别和判断标准，哪一项是准确的？（ ）
A. 可逆过程和不可逆过程的区别在于过程是否能够反向进行，只要能够反向进行的过程就是可逆过程
B. 可逆过程是一种理想过程，在实际中不存在，不可逆过程则是普遍存在的，判断标准是看过程是否引起了外界的变化
C. 可逆过程中系统和外界的熵都不变，不可逆过程中系统的熵增加，外界的熵不变
D. 可逆过程和不可逆过程的区别在于能量转化的效率，效率高的是可逆过程，效率低的是不可逆过程

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

16、在量子力学中，不确定关系表明粒子的某些物理量不能同时被精确测量。对于一个微观粒子，其位置和动量的不确定度之间存在怎样的关系？（ ）
A. Δx Δp ≥ h/4π B. Δx Δp ≥ h/2π C. Δx Δp = h/4π D. Δx Δp = h/2π

17、对于静电屏蔽现象，在一个金属壳内部放置一个带电体，以下哪种说法是正确的？（ ）
A. 壳外电场不受壳内带电体的影响
B. 壳内电场不受壳外电场的影响
C. 壳内壳外电场均不受影响
D. 壳内壳外电场相互影响

18、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

19、在研究带电粒子在磁场中的运动时，洛伦兹力起着决定性作用。一个带电量为 q 、质量为 m 的粒子，以速度 v 垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，做匀速圆周运动。若粒子的速度增大到 2v ，圆周运动的半径会如何变化？（ ）
A. 半径不变 B. 半径增大到原来的 2 倍 C. 半径增大到原来的 4 倍 D. 半径减小到原来的一半

20、在波动学的研究中，机械波的传播具有一定的特性。一列沿 x 轴正方向传播的简谐波，其波源的振动方程为 y = A sin(ωt) ，波速为 v 。在 t 时刻，x 处质点的振动位移 y 与哪些因素有关？（ ）
A. 只与 t 有关 B. 只与 x 有关 C. 与 t 和 x 都有关 D. 与 t 和 x 都无关

21、对于热力学过程，一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，其吸收的热量、对外做功以及内能的变化之间有怎样的关系？（ ）
A. 吸收的热量等于对外做功与内能增加量之和
B. 吸收的热量等于对外做功
C. 吸收的热量等于内能增加量
D. 对外做功等于内能增加量

22、在相对论中，一个物体的运动速度接近光速时，其长度会发生收缩。以下关于长度收缩效应的描述，哪一项是不正确的？（ ）
A. 收缩只发生在运动方向上
B. 收缩的程度与速度的平方成正比
C. 对于静止的观察者，物体的长度会变短
D. 长度收缩是一种视觉错觉，实际上物体的长度不变

23、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

24、在狭义相对论中，同时的相对性是一个重要概念。在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个相对运动的惯性系中是否一定同时发生？（ ）
A. 一定同时发生 B. 一定不同时发生 C. 可能同时发生，也可能不同时发生 D. 取决于两个惯性系的相对速度大小

25、在热力学第一定律的应用中，一定量的理想气体经历绝热过程。在此过程中，气体对外做功，其内能会发生怎样的变化？（ ）
A. 内能增加 B. 内能不变 C. 内能减小 D. 内能的变化取决于气体的种类

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）在量子物理中，解释泡利不相容原理的内容，并讨论其对原子结构和元素周期表的影响？

2、（本题5分）在波动学中，解释驻波的能量分布特点？

3、（本题5分）结合电磁学中的电磁波辐射功率和方向性，推导偶极辐射和天线辐射的功率表达式，分析影响辐射方向性的因素，并举例说明其在通信和雷达系统中的应用。

4、（本题5分）解释热力学第三定律，即在绝对零度时，纯净物质的完美晶体的熵值为零。并探讨其在低温物理和化学研究中的意义。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）在杨氏双缝干涉实验中，两缝间距为 d，缝到屏的距离为 D，用波长为λ1和λ2的两种单色光分别进行实验。求两种光的相邻明条纹间距之差，并分析当 d 和 D 变化时该差值的变化情况。

2、（本题5分）在均匀磁场 B 中，有一个直角三角形导体框，其中一条直角边长度为 l₁ ，另一条直角边长度为 l₂ ，导体框以角速度 ω 绕垂直于磁场的轴匀速转动。计算导体框产生的感应电动势的最大值和平均值。

3、（本题5分）一理想气体经历绝热压缩过程，初始体积为 V1，压强为 p1，温度为 T1，压缩后体积变为 V2。求压缩后气体的压强 p2、温度 T2 以及外界对气体所做的功。

4、（本题5分）在迈克尔逊干涉仪中，可动反射镜移动了 0.25 mm，观察到条纹移动了 1000 条，入射光波长为 600 nm，求可动反射镜移动的距离和光程差的变化。

5、（本题5分）在一均匀磁场 B 中，有一半径为 R 的半圆形导线，通有电流 I ，导线平面与磁场方向垂直。计算半圆形导线所受的安培力。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）深入探讨量子力学中的波函数的归一化和几率解释，解释其物理意义和数学要求，以及在描述粒子状态和量子测量中的应用。

2、（本题10分）量子力学中的量子态的演化遵循薛定谔方程，阐述含时薛定谔方程和不含时薛定谔方程的区别和应用场景，以及在量子态控制和量子计算中的意义。

3、（本题10分）详细分析静磁场中的磁介质，阐述其分类、磁化机制和在磁场中的行为，以及在磁性材料和电磁设备中的应用。

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