北京理工大學《光學系統(tǒng)設計》2021-2022學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁北京理工大學

《光學系統(tǒng)設計》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在量子力學的應用中，關于原子結構和能級的理論，以下哪種說法是準確的？（）A.原子的能級是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級是分立的，電子只能在特定的能級之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學中的原子結構理論無法解釋原子光譜的精細結構和復雜現(xiàn)象D.原子的能級結構和電子躍遷與原子核的性質無關，只取決于電子的運動狀態(tài)2、在量子物理中，氫原子的能級結構遵循特定的規(guī)律。對于氫原子從高能級向低能級躍遷時，會發(fā)射出光子。以下關于光子能量的計算，哪個公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh3、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的熱力學量。對于一個絕熱不可逆過程，系統(tǒng)的熵是如何變化的？（）A.不變B.減小C.增大D.可能增大也可能減小4、在波動學中，機械波的波速由介質的性質決定。對于在同一均勻介質中傳播的橫波和縱波，以下關于它們波速的比較，哪一項是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較5、關于萬有引力定律，兩個質量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關？（）A.只與m1和m2有關B.只與r有關C.與m1、m2和r都有關D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關6、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。一個絕熱封閉系統(tǒng)，內部發(fā)生不可逆過程，系統(tǒng)的熵會怎樣變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少7、在波動光學中，楊氏雙縫干涉實驗是研究光的干涉現(xiàn)象的經典實驗。在實驗中，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，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D8、在熱力學定律的應用中，理想氣體經歷自由膨脹過程。此過程中，氣體的溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.可能升高也可能降低9、在剛體力學中，一剛體繞定軸轉動，其轉動慣量為I，角速度為ω。若對剛體施加一個恒定的合外力矩M，經過一段時間t。以下關于角速度的變化，哪一項表述是不準確的？（）A.角速度的增加量為Mt/IB.轉動慣量越大，角速度的增加越慢C.合外力矩越大，角速度的變化越快D.角速度的變化與剛體的初始角速度無關10、在波動光學的干涉和衍射實驗中，對于楊氏雙縫干涉實驗和夫瑯禾費單縫衍射實驗的裝置、條紋特點和物理意義，以下描述錯誤的是（）A.楊氏雙縫干涉實驗中條紋等間距B.夫瑯禾費單縫衍射實驗中中央亮紋最寬C.兩個實驗都證明了光的波動性D.干涉和衍射現(xiàn)象不能同時發(fā)生11、在研究帶電粒子在磁場中的運動時，洛倫茲力起著決定性作用。一個帶電量為q、質量為m的粒子，以速度v垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，做勻速圓周運動。若粒子的速度增大到2v，圓周運動的半徑會如何變化？（）A.半徑不變B.半徑增大到原來的2倍C.半徑增大到原來的4倍D.半徑減小到原來的一半12、在電磁感應中，一個匝數為N的線圈在磁場中轉動，產生的感應電動勢的大小與以下哪個因素無關？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應強度C.線圈轉動的角速度D.線圈的電阻13、對于熱力學第二定律，以下關于熱機效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準確的是（）A.熱機效率不可能達到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量14、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關。一根長度為L的直導線，通有電流I，垂直放入磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小為F。若將導線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應強度增大到2B，此時導線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F15、在電學實驗中，測量電阻的方法有多種。以下關于伏安法測電阻的誤差分析，不準確的是？（）A.電流表內接法適用于測量大電阻，誤差主要來自電壓表的分流B.電流表外接法適用于測量小電阻，誤差主要來自電流表的分壓C.無論采用哪種接法，測量值總是大于真實值D.合理選擇測量電路可以減小誤差16、對于光的偏振現(xiàn)象，以下關于其產生原因和應用領域，哪一項是恰當的？（）A.光的偏振現(xiàn)象是由于光的橫波特性導致的，廣泛應用于攝影、通信、液晶顯示等領域B.光的偏振只與光的傳播方向有關，與光源和介質的性質無關，其應用范圍有限C.偏振現(xiàn)象使得光的能量發(fā)生損失，因此在大多數情況下應盡量避免D.光的偏振無法通過人工方法產生，只能在自然條件下觀察到17、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著重要的應用。假設一定量的理想氣體在初始狀態(tài)時，壓強為P1，體積為V1，溫度為T1，經過絕熱過程后，壓強變?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.1618、對于自感現(xiàn)象，一個閉合回路中的電流發(fā)生變化時會產生自感電動勢，以下哪種情況會使自感電動勢增大？（）A.電流變化率增大B.線圈匝數減少C.線圈中的磁通量增大D.線圈的電阻增大19、在剛體的轉動中，角動量守恒定律有著重要的應用。一個旋轉的飛輪，在不受外力矩作用時，其轉動慣量發(fā)生變化，角速度會怎樣相應地變化？（）A.角速度不變B.角速度增大C.角速度減小D.角速度與轉動慣量成反比變化20、在研究動量守恒定律時，系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零是重要條件。在光滑水平面上，兩個質量分別為m1和m2的小球發(fā)生正碰，碰撞前速度分別為v1和v2，碰撞后速度分別為v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞為完全彈性碰撞，碰撞后兩球的速度會如何變化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.無法確定21、在近代物理中，盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型。在實驗中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他條件不變，那么散射角大于90度的α粒子數會如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無法確定22、對于電場中的電勢能和電勢差，以下關于電荷在電場中電勢能的變化、電勢差的定義和計算，以及它們與電場強度的關系的表述，不準確的是（）A.正電荷在電勢高處電勢能大，負電荷在電勢低處電勢能大B.電勢差等于電場中兩點電勢之差C.電場強度越大，電勢差越大D.電荷在電場中移動時，電勢能的變化等于電場力做的功23、在靜電場的高斯定理應用中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，通過高斯面計算電場強度時，與高斯面的半徑有怎樣的關系？（）A.電場強度與高斯面半徑成正比B.電場強度與高斯面半徑成反比C.電場強度與高斯面半徑的平方成正比D.在球外，電場強度與高斯面半徑的平方成反比24、在近代物理中，關于電子的雙縫干涉實驗，當逐個發(fā)射電子時，以下關于屏上形成的干涉條紋的描述，哪一項是不準確的？（）A.隨著發(fā)射電子數量的增加，逐漸呈現(xiàn)出干涉條紋B.單個電子也能與自身發(fā)生干涉C.干涉條紋的出現(xiàn)表明電子具有波動性D.干涉條紋的位置和強度與電子的發(fā)射時間有關25、在相對論中，考慮兩個相對運動的慣性系S和S'，在S系中同時發(fā)生的兩個事件，在S'系中觀測可能不同時發(fā)生。以下關于這種時間相對性的解釋，哪一項是不正確的？（）A.時間的相對性是由光速不變原理導致的B.可以通過洛倫茲變換來計算時間的差異C.這種時間差異只在高速運動時才明顯D.時間的相對性與觀察者的位置無關26、在靜電場中，一個帶電量為Q的點電荷周圍存在電場。若在距離點電荷r處放置一個試探電荷q，以下關于試探電荷所受電場力的大小和方向，哪一項說法是不正確的？（）A.電場力的大小與r的平方成反比B.電場力的方向沿兩點電荷連線且背離點電荷C.可以根據庫侖定律計算電場力的大小D.電場力的大小與試探電荷的電量成正比27、在熱力學中，理想氣體的內能只與溫度有關。一定質量的理想氣體，在體積不變的情況下吸收熱量，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低28、在研究簡諧運動的圖像時，圖像可以反映出振動的特征。一個簡諧運動的位移-時間圖像是正弦曲線，從圖像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、頻率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度29、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?yōu)?0度D.保持不變30、在電學實驗中，用伏安法測量一個未知電阻的阻值。若實驗中電流表采用內接法，電壓表內阻為Rv，電流表內阻為Ra，測量值為Rx'。以下關于測量值與真實值的關系，哪一項分析是不準確的？（）A.測量值大于真實值，因為電流表分壓B.真實值可以通過相關公式計算得出C.當Rv遠大于Rx且Ra較小時，測量誤差較小D.測量值與電源的電動勢無關二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在相對論中，等效原理是理解廣義相對論的重要基礎，分析等效原理的內容、實驗驗證以及在解釋引力現(xiàn)象和構建廣義相對論中的關鍵作用。2、（本題5分）分析流體力學中的非牛頓流體，論述非牛頓流體的特性、本構方程和常見類型，以及非牛頓流體在食品工業(yè)、生物醫(yī)學和化工領域的應用。3、（本題5分）詳細探討光的散射現(xiàn)象，分析其物理機制、分類和在大氣光學、材料科學等領域的應用。4、（本題5分）全面論述熱力學中的熵的概念和熵增加原理在判斷自發(fā)過程和不可逆過程中的應用，舉例說明并分析相關物理過程。5、（本題5分）論述相對論性量子力學的發(fā)展歷程及應用領域，分析其對現(xiàn)代物理學的貢獻。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在熱力學中，解釋定壓比熱容和定容比熱容的概念和區(qū)別？2、（本題5分）說明波動光學中的半波損失現(xiàn)象及產生條件，分析半波損失在光學中的應用。3、（本題5分）在電磁學中，討論磁偶極子的概念和磁場分布？4、（本題5分）在波動學中，解釋多普勒效應的物理機制，并舉例說明其在天文學、聲學等領域的應用？5、（本題5分）解釋在熱學中熱平衡