湖南文理学院《固体物理学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《固体物理学》2021-2022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2、在刚体力学的研究中，关于刚体的定轴转动定律和转动惯量的影响因素，以下哪种描述是准确的？（）A.刚体的定轴转动定律表明，刚体所受到的合外力矩等于刚体的转动惯量与角加速度的乘积，转动惯量只与刚体的质量分布有关，与转轴位置无关B.刚体的定轴转动定律与牛顿第二定律类似，转动惯量取决于刚体的质量、形状和转轴位置，质量分布离转轴越远，转动惯量越大C.刚体的转动惯量是一个固定不变的量，不受任何因素的影响，定轴转动定律在任何情况下都能精确描述刚体的转动D.刚体的定轴转动定律只适用于匀速转动的情况，对于变速转动则不适用，转动惯量对刚体的转动没有实质作用3、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4、在物理实验中，对于测量误差的来源、分类和减小误差的方法，以下关于系统误差、偶然误差的特点和处理方式的描述，不正确的是（）A.系统误差具有确定性和重复性B.偶然误差服从正态分布C.多次测量取平均值可以消除系统误差D.选择更精密的仪器可以减小系统误差5、在物理光学中，对于光的衍射现象，例如单缝衍射和圆孔衍射，以下关于衍射条纹的特征、衍射条件和衍射现象的应用的描述，错误的是（）A.衍射条纹中央亮纹宽度最宽B.障碍物或孔隙的尺寸与光的波长相当或更小时发生明显衍射C.光的衍射现象证明了光具有波动性D.衍射现象在光学仪器的分辨率提高方面没有作用6、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7、在光学成像的原理中，对于薄透镜成像公式的推导、适用条件以及像的性质和特点，以下描述不准确的是（）A.薄透镜成像公式适用于各种类型的透镜B.像的虚实、正倒和大小与物距和焦距有关C.当物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像D.透镜的焦距越短，成像的放大倍数越大8、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足一定的方程。若已知粒子的势能函数为U(x)，且在某一区域内U(x)=0，那么在此区域内粒子的波函数满足怎样的方程？（）A.波动方程B.薛定谔方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程9、对于波动光学中的薄膜干涉现象，以下关于其产生条件和条纹特点，哪一项是准确的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均匀，且入射光必须是单色光，干涉条纹是等间距的明暗相间条纹B.薄膜干涉发生在薄膜的上、下表面反射光相遇时，薄膜厚度不均匀会导致条纹弯曲，条纹的明暗取决于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能发生，条纹的间距和颜色与薄膜的性质无关D.薄膜干涉现象复杂且难以观察，在实际应用中没有太大价值10、关于万有引力定律，两个质量分别为m1和m2、相距为r的物体之间的引力大小与哪些因素有关？（）A.只与m1和m2有关B.只与r有关C.与m1、m2和r都有关D.与m1、m2、r以及引力常量G都有关11、在相对论的理论框架下，关于时间膨胀和长度收缩效应，以下哪种说法是正确的？（）A.时间膨胀和长度收缩效应只存在于理论中，在实际生活中无法观测到B.当物体运动速度接近光速时，会出现时间膨胀和长度收缩现象，且这种效应是相对的，取决于观察者的参考系C.时间膨胀和长度收缩效应与物体的运动速度无关，是一种恒定不变的物理现象D.相对论中的时间膨胀和长度收缩效应违反了基本的物理规律，是不正确的12、在刚体定轴转动的研究中，一个质量分布不均匀的圆盘绕固定轴转动。若已知圆盘的转动惯量和角速度，以下关于圆盘的角动量和动能，哪一项计算是不准确的？（）A.角动量等于转动惯量与角速度的乘积B.动能可以通过转动惯量和角速度的平方计算C.改变转动轴的位置，转动惯量会发生变化，但角动量不变D.圆盘的动能与质量分布的均匀程度无关13、在波动光学中，光栅衍射是一种重要的衍射现象。以下关于光栅衍射条纹的特点，不准确的是？（）A.光栅衍射条纹是等间距的B.光栅常数越小，衍射条纹越宽C.光栅衍射条纹的亮度分布不均匀D.增加光栅的缝数，条纹会变得更加尖锐明亮14、对于热学中的热平衡定律，以下关于两个温度不同的物体相互接触达到热平衡时的温度变化、热量传递和熵的变化的解释，不正确的是（）A.最终达到热平衡时，两个物体温度相同B.热量从高温物体传递到低温物体C.热平衡过程中总熵增加D.热平衡定律只适用于固体之间的热传递15、在热力学第一定律的应用中，对于绝热过程，以下关于其特点的描述，不正确的是？（）A.绝热过程中，系统与外界没有热量交换B.绝热膨胀时，系统内能减少，温度降低C.绝热压缩时，系统内能增加，温度升高D.绝热过程中，系统对外做功等于内能的减少量二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述劈尖干涉的原理及条纹特点，分析劈尖干涉在实际中的应用。2、（本题5分）对于一个带点粒子在电场和磁场同时存在的区域中运动，请分析粒子的运动轨迹和受力情况，并讨论在什么条件下可以实现粒子的加速、偏转或匀速直线运动？3、（本题5分）在热力学中，熵是一个重要的概念。请说明熵的物理意义，并举例说明在哪些实际的热力学过程中熵是增加的，以及为什么会增加。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在量子场论中，重整化群方法用于研究物理系统在不同尺度下的行为，阐述重整化群的基本思想、操作步骤和在临界现象、凝聚态物理中的应用。2、（本题5分）在相对论性天体物理中，探讨引力波的产生、传播和探测，论述引力波的物理本质、数学描述和引力波探测器的工作原理及观测成果。3、（本题5分）全面论述狭义相对论中的相对论性动量和能量，分析其与经典力学中动量和能量的区别和联系，以及在高能物理中的应用。4、（本题5分）论述波动光学和几何光学的区别与联系，举例说明它们在不同领域的应用场景。5、（本题5分）在电动力学中，电磁波的辐射是一个重要内容，请论述电磁波辐射的条件、辐射功率的计算以及天线的基本原理和类型，举例说明其在通信和雷达系统中的应用。四、计算题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一个质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，绳子长度为l，小球在最高点和最低点的速度分别为v1和v2。计算绳子在最高点和最低点的张力，并分析小球能完成圆周运动的条件。2、（本题10分）一理