保定學(xué)院《光學(xué)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在相對論力學(xué)中，相對論動(dòng)量和相對論能量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有所不同。以下關(guān)于相對論動(dòng)量和能量的關(guān)系，不準(zhǔn)確的是？（）A.相對論能量和相對論動(dòng)量滿足一定的關(guān)系式B.當(dāng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對論動(dòng)量和能量近似等于經(jīng)典力學(xué)中的表達(dá)式C.相對論能量總是大于相對論動(dòng)量D.相對論動(dòng)量和能量的表達(dá)式只適用于高速運(yùn)動(dòng)的粒子2、在光學(xué)的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)具有重要意義。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關(guān)系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D3、在研究磁場對電流的作用時(shí)，安培力的大小可以用公式F=BIL計(jì)算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F4、關(guān)于熱力學(xué)第三定律，以下對于絕對零度不可達(dá)到以及熵的零點(diǎn)的規(guī)定的解釋，不正確的是（）A.無論采取何種手段，都無法使系統(tǒng)達(dá)到絕對零度B.熵的零點(diǎn)是在絕對零度時(shí)規(guī)定的C.絕對零度時(shí)，物質(zhì)的內(nèi)能為零D.熱力學(xué)第三定律對實(shí)際的熱過程沒有指導(dǎo)意義5、在光學(xué)的折射現(xiàn)象中，斯涅爾定律描述了入射角和折射角與兩種介質(zhì)折射率的關(guān)系。以下關(guān)于斯涅爾定律的應(yīng)用，不正確的是？（）A.可以用于計(jì)算光線在不同介質(zhì)界面的折射角B.當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角C.光在同種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，斯涅爾定律不適用D.斯涅爾定律只適用于可見光，對其他電磁波不適用6、在剛體力學(xué)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。以下關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)B.與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)C.質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一定越大D.對于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的剛體，可以通過公式計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量7、在光學(xué)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(zhì)的折射率之比。當(dāng)光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，且n1>n2時(shí)，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?yōu)?0度D.保持不變8、在研究光的折射時(shí)，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)會發(fā)生全反射現(xiàn)象，以下哪種條件能使全反射更容易發(fā)生？（）A.增大光密介質(zhì)的折射率B.減小光密介質(zhì)的折射率C.增大光疏介質(zhì)的折射率D.減小光的頻率9、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對于兩個(gè)相鄰的線圈，其中一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與它們之間的互感系數(shù)以及電流變化率之間有怎樣的關(guān)系？（）A.感應(yīng)電動(dòng)勢與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應(yīng)電動(dòng)勢與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應(yīng)電動(dòng)勢與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應(yīng)電動(dòng)勢與互感系數(shù)和電流變化率都成反比10、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程有著重要的應(yīng)用。假設(shè)一定量的理想氣體在初始狀態(tài)時(shí)，壓強(qiáng)為P1，體積為V1，溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程后，壓強(qiáng)變?yōu)镻2，體積變?yōu)閂2，溫度變?yōu)門2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2與T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.1611、在量子力學(xué)中，不確定關(guān)系限制了我們同時(shí)精確測量粒子的位置和動(dòng)量。對于一個(gè)微觀粒子，如果其位置的不確定量為Δx，那么其動(dòng)量的不確定量Δp至少為多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)12、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程有著廣泛的應(yīng)用。一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)的壓強(qiáng)為P1、體積為V1、溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程，體積變?yōu)?V1，此時(shí)氣體的壓強(qiáng)變?yōu)镻2。若該過程為等溫過程，氣體的壓強(qiáng)又會變?yōu)槎嗌?？（）A.P1/2B.2P1C.P1D.P1/413、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對流和輻射。一個(gè)高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導(dǎo)進(jìn)行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導(dǎo)的速率會如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍14、對于狹義相對論中的質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于其表達(dá)式和物理意義，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.質(zhì)能關(guān)系為E=mc^2，表明質(zhì)量和能量是相互獨(dú)立的物理量，沒有直接的聯(lián)系B.質(zhì)能關(guān)系指出能量和質(zhì)量可以相互轉(zhuǎn)化，一定的質(zhì)量對應(yīng)著一定的能量，在核反應(yīng)等過程中得到了廣泛的驗(yàn)證C.質(zhì)能關(guān)系只適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體，對于低速運(yùn)動(dòng)的物體，質(zhì)量和能量的關(guān)系可以忽略不計(jì)D.質(zhì)能關(guān)系中的光速c是一個(gè)可以變化的量，取決于參考系的選擇15、在光學(xué)領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的重要表現(xiàn)。對于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以下關(guān)于干涉條紋特點(diǎn)的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時(shí)，條紋間距增大16、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，以下哪種情況會導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場強(qiáng)度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場強(qiáng)度改變C.磁場強(qiáng)度和回路面積同時(shí)改變D.以上情況均可17、在光學(xué)部分，光的折射現(xiàn)象是重要的知識點(diǎn)。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?yōu)樵瓉淼囊话耄肷浣遣蛔?，此時(shí)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18、在熱力學(xué)第二定律的學(xué)習(xí)中，對于一個(gè)熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次諢崃縌1，向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2，對外做功W。以下關(guān)于熱機(jī)效率的表達(dá)式，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%D.熱機(jī)效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)19、在光學(xué)的折射定律中，對于光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)的折射情況，以下關(guān)于入射角和折射角的正弦值之比與介質(zhì)折射率的關(guān)系，描述不準(zhǔn)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(zhì)的相對折射率B.折射率大的介質(zhì)中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度有關(guān)D.不同頻率的光在同一介質(zhì)中的折射率相同20、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價(jià)的?？藙谛匏贡硎鲋赋?，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質(zhì)C.等待足夠長的時(shí)間D.以上都不對二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述中，揭示了熱過程的不可逆性。請?jiān)敿?xì)闡述這兩種表述的內(nèi)容，并說明它們之間的等價(jià)性。2、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋波的群速度和相速度的概念和區(qū)別？3、（本題5分）闡述在電磁學(xué)中磁滯回線的概念和意義，說明其在磁性材料研究中的應(yīng)用。4、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋波動(dòng)方程的一般形式和求解方法？5、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋準(zhǔn)靜態(tài)過程的概念和實(shí)現(xiàn)條件？三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)長為L、質(zhì)量為m的均勻細(xì)桿，可繞通過其中點(diǎn)的豎直軸在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一質(zhì)量為m'的小球以速度v與細(xì)桿的一端發(fā)生完全彈性碰撞。已知細(xì)桿長度L、質(zhì)量m、小球質(zhì)量m'和速度v，求碰撞后細(xì)桿的角速度和小球的速度。2、（本題5分）一質(zhì)量分布均勻的薄圓盤，半徑為R，質(zhì)量為M。計(jì)算距離圓盤中心為x（x>R）處的引力場強(qiáng)度和引力勢能。3、（本題5分）在一個(gè)靜電場中，有一個(gè)半徑為R的空心導(dǎo)體球，球內(nèi)有一點(diǎn)電荷q。計(jì)算球外的電場強(qiáng)度和電勢分布，并討論當(dāng)電荷位置變化時(shí)電場和電勢的變化。4、（本題5分）一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體，球心處有一點(diǎn)電荷q，求球外任意一點(diǎn)的電場強(qiáng)度和電勢。5、（本題5分）在一個(gè)靜電場中，有一個(gè)帶電量為Q的點(diǎn)電荷，在距離它為r處有一個(gè)試探電荷q。已知點(diǎn)電荷電量Q、試探電荷電量q和距離r，求試探電荷受到的電場力以及電勢能的變化。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共3