華南理工大學(xué)《工程光學(xué)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《工程光學(xué)》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25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在相對論的研究中，時間膨脹效應(yīng)是一個關(guān)鍵概念。一個靜止時長為t0的時鐘，放在以速度v運(yùn)動的飛船上，地面上的觀察者測得的時鐘時間t會如何變化？（）A.t<t0B.t=t0C.t>t0D.與v的大小無關(guān)2、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。當(dāng)一個物體的速度接近光速時，其動能的增加與速度的關(guān)系是怎樣的？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能的增加變得越來越困難D.動能的增加變得越來越容易3、在相對論中，長度收縮效應(yīng)指出運(yùn)動物體的長度在運(yùn)動方向上會變短。如果一個物體在相對觀察者以0.9c的速度運(yùn)動時，其在運(yùn)動方向上的長度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.54、在近代物理的研究中，對于原子核的結(jié)構(gòu)和放射性衰變，以下關(guān)于原子核的組成、衰變類型和衰變規(guī)律的表述，不正確的是（）A.原子核由質(zhì)子和中子組成B.放射性衰變包括α衰變、β衰變和γ衰變C.衰變過程中原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒D.原子核的穩(wěn)定性與質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例無關(guān)5、在波動光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強(qiáng)度的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強(qiáng)度減弱C.可以通過衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無關(guān)6、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個原子中，不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個原子的同一軌道上，最多能容納幾個電子？（）A.1B.2C.3D.47、在近代物理中，盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。在實(shí)驗(yàn)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(shù)會如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無法確定8、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，對于絕熱過程，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，不正確的是？（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.絕熱膨脹時，系統(tǒng)內(nèi)能減少，溫度降低C.絕熱壓縮時，系統(tǒng)內(nèi)能增加，溫度升高D.絕熱過程中，系統(tǒng)對外做功等于內(nèi)能的減少量9、在剛體力學(xué)的研究中，關(guān)于剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律和轉(zhuǎn)動慣量的影響因素，以下哪種描述是準(zhǔn)確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無關(guān)B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律與牛頓第二定律類似，轉(zhuǎn)動慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動的情況，對于變速轉(zhuǎn)動則不適用，轉(zhuǎn)動慣量對剛體的轉(zhuǎn)動沒有實(shí)質(zhì)作用10、在熱學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積和壓強(qiáng)無關(guān)，以下哪種過程中理想氣體的內(nèi)能會增加？（）A.等容升溫B.等壓降溫C.等溫壓縮D.絕熱膨脹11、在靜電學(xué)的知識體系中，庫侖定律描述了真空中兩個靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力。有兩個電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計(jì)算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r212、在相對論中，長度收縮效應(yīng)是指物體沿運(yùn)動方向的長度會變短。一個長度為L0的物體，在相對觀察者以速度v運(yùn)動時，觀察者測得的長度L會如何變化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.無法確定13、關(guān)于光學(xué)的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上產(chǎn)生干涉條紋，以下哪種因素會影響條紋的間距？（）A.薄膜的厚度B.入射光的波長C.薄膜的折射率D.以上因素均會14、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計(jì)算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關(guān)15、在熱學(xué)的熱傳遞過程中，以下哪種方式是通過微觀粒子的熱運(yùn)動來傳遞熱量的？（）A.熱傳導(dǎo)B.熱對流C.熱輻射D.以上方式均是16、在電磁學(xué)中，畢奧-薩伐爾定律用于計(jì)算電流產(chǎn)生的磁場。以下關(guān)于畢奧-薩伐爾定律的適用范圍，不準(zhǔn)確的是？（）A.適用于恒定電流產(chǎn)生的磁場B.適用于各種形狀的載流導(dǎo)線C.對于運(yùn)動電荷產(chǎn)生的磁場也適用D.只適用于無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場17、在量子力學(xué)中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其滿足薛定諤方程。以下關(guān)于薛定諤方程的求解和應(yīng)用，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.薛定諤方程的解可以給出粒子的可能狀態(tài)B.求解過程通常需要特定的邊界條件C.對于復(fù)雜的系統(tǒng)，精確求解薛定諤方程往往很困難D.薛定諤方程只適用于非相對論情況18、對于流體力學(xué)的知識，以下關(guān)于伯努利方程及其在實(shí)際流體中的應(yīng)用限制，哪一個是正確的？（）A.伯努利方程表明，在理想流體中，流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，但該方程在粘性流體中完全不適用B.伯努利方程適用于任何流體的穩(wěn)定流動，不受流體性質(zhì)和流動條件的限制C.伯努利方程在實(shí)際流體中應(yīng)用時，需要考慮流體的粘性、可壓縮性和能量損失等因素，其結(jié)果往往是近似的D.伯努利方程只適用于水平管道中的流體流動，對于垂直或傾斜管道則無法應(yīng)用19、在波動學(xué)中，波的疊加原理指出，幾列波在同一介質(zhì)中傳播時會相互疊加。兩列頻率相同、振幅相等、振動方向相同的波在相遇區(qū)域會形成什么現(xiàn)象？（）A.干涉B.衍射C.折射D.反射20、在靜電場中，高斯定理可以用來計(jì)算電場強(qiáng)度。對于一個帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強(qiáng)度大小與距離r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比21、在波動光學(xué)中，薄膜干涉是一種常見的現(xiàn)象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定22、對于熱力學(xué)過程，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，其吸收的熱量、對外做功以及內(nèi)能的變化之間有怎樣的關(guān)系？（）A.吸收的熱量等于對外做功與內(nèi)能增加量之和B.吸收的熱量等于對外做功C.吸收的熱量等于內(nèi)能增加量D.對外做功等于內(nèi)能增加量23、在研究牛頓運(yùn)動定律時，一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，它的速度會發(fā)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt24、在電路分析的領(lǐng)域中，關(guān)于交流電路中電阻、電容和電感對電流和電壓的影響，以下哪種說法是恰當(dāng)?shù)?？（）A.在交流電路中，電阻對電流和電壓的相位沒有影響，電容使電流超前電壓，電感使電流滯后電壓B.交流電路中，電阻、電容和電感都會使電流和電壓的相位發(fā)生相同的變化C.電容和電感在交流電路中對電流和電壓的影響可以忽略不計(jì)，主要是電阻起作用D.電阻、電容和電感在交流電路中的作用是相互抵消的，最終電流和電壓的關(guān)系與直流電路相同25、在靜電場中，電場線可以形象地描述電場的分布。關(guān)于電場線的性質(zhì)，以下說法正確的是：（）A.電場線是閉合曲線B.電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小C.電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷D.以上說法都不正確二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在相對論中，討論同時的相對性的物理意義，并舉例說明？2、（本題5分）在相對論中，討論相對論能量-動量關(guān)系的推導(dǎo)和應(yīng)用？3、（本題5分）闡述熱力學(xué)中的熵的概念及意義，分析熵在熱力學(xué)中的重要地位。4、（本題5分）在研究物體的平拋運(yùn)動時，已知物體的初速度、拋出點(diǎn)高度和水平位移，如何通過這些數(shù)據(jù)計(jì)算物體在空中運(yùn)動的時間以及落地時的速度大小和方向？三、計(jì)算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷絕熱壓縮過程，初態(tài)溫度為T1，體積為V1，末態(tài)體積為V2。已知?dú)怏w的摩爾質(zhì)量為M，計(jì)算末態(tài)的溫度和壓強(qiáng)。2、（本題5分）一個平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間充滿兩層電介質(zhì)，厚度分別為d1和d2，相對介電常數(shù)分別為εr1和εr2。電容器充電后極板間的電壓為U，求電容器儲存的電能和極板上的電荷量。3、（本題5分）在一個LC并聯(lián)諧振電路中，已知電容C=50pF，電感L=20μH，電源電流I=1mA。求電路的諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)以及諧振時電容和電感中的電流。4、（本題5分）一質(zhì)量為m的物體在半徑為R的豎直圓形軌道上做圓周運(yùn)動，求物體在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時的速度、加速度以及軌道對物體的作用力。5、（本題5分）一個半徑為R=0.5m的均勻帶電圓環(huán)，電荷總量為Q=10^(-6)C。計(jì)算在圓環(huán)軸線上距離圓心x=0.