吉首大學(xué)《光學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)吉首大學(xué)《光學(xué)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、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、在電磁學(xué)的安培環(huán)路定理中，對(duì)于一個(gè)載有恒定電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線，若以導(dǎo)線為軸作一個(gè)半徑為r的圓形環(huán)路，當(dāng)r<導(dǎo)線半徑時(shí)，環(huán)路上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r成反比C.與r的平方成正比D.與r無(wú)關(guān)2、對(duì)于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，以下哪種因素會(huì)影響半衰期的長(zhǎng)短？（）A.元素的化學(xué)狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)D.以上因素均不影響3、在靜電場(chǎng)中，對(duì)于電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的關(guān)系，以下關(guān)于電場(chǎng)線和等勢(shì)面的性質(zhì)以及它們之間的相互聯(lián)系，說(shuō)法不正確的是（）A.電場(chǎng)線總是垂直于等勢(shì)面B.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總是指向電勢(shì)降低的方向C.等勢(shì)面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等D.沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)逐漸降低4、在波動(dòng)學(xué)中，一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波，其波速為v，波長(zhǎng)為λ，周期為T。某一時(shí)刻的波形圖如圖所示。以下關(guān)于經(jīng)過(guò)時(shí)間t后波形的移動(dòng)距離，哪一項(xiàng)計(jì)算是不準(zhǔn)確的？（）A.移動(dòng)距離為vtB.當(dāng)t=nT（n為整數(shù)）時(shí)，波形不變C.移動(dòng)距離與波長(zhǎng)和周期無(wú)關(guān)D.可以通過(guò)波速和時(shí)間的乘積計(jì)算移動(dòng)距離5、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過(guò)程。已知?dú)怏w的比熱容為Cp，吸收的熱量為Q。以下關(guān)于氣體體積變化量與其他物理量的關(guān)系，哪一項(xiàng)推導(dǎo)是不正確的？（）A.利用熱力學(xué)第一定律和等壓過(guò)程的特點(diǎn)進(jìn)行推導(dǎo)B.體積變化量與溫度變化量成正比C.體積變化量與吸收的熱量成正比D.體積變化量與比熱容Cp無(wú)關(guān)6、在機(jī)械波的學(xué)習(xí)中，波的傳播特性需要深入理解。一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波，在t=0時(shí)刻的波形如圖所示。已知波速為v，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，x=2m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v7、在熱力學(xué)第二定律的學(xué)習(xí)中，對(duì)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(duì)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(wú)關(guān)8、在剛體力學(xué)的研究中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。對(duì)于一個(gè)質(zhì)量分布均勻的細(xì)圓環(huán)，其半徑為R，質(zhì)量為M，關(guān)于其繞圓心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以下哪個(gè)表達(dá)式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR29、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(duì)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(zhǎng)成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無(wú)關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時(shí)，條紋間距增大10、在熱力學(xué)中，理想氣體的絕熱過(guò)程是指沒(méi)有熱量交換的過(guò)程。在絕熱壓縮過(guò)程中，氣體的溫度會(huì)：（）A.升高B.降低C.不變D.無(wú)法確定11、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?？藙谛匏贡硎鲋赋觯瑹崃坎荒茏园l(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(zhǎng)的時(shí)間D.以上都不對(duì)12、在熱力學(xué)的領(lǐng)域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高時(shí)其體積會(huì)發(fā)生變化。以下關(guān)于體積變化的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類13、在相對(duì)論中，同時(shí)的相對(duì)性是一個(gè)重要的概念。在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)相對(duì)該慣性系運(yùn)動(dòng)的慣性系中觀察，這兩個(gè)事件是否一定同時(shí)發(fā)生？（）A.一定同時(shí)發(fā)生B.一定不同時(shí)發(fā)生C.可能同時(shí)發(fā)生，也可能不同時(shí)發(fā)生D.條件不足，無(wú)法判斷14、在電場(chǎng)的研究中，一個(gè)點(diǎn)電荷在空間中產(chǎn)生電場(chǎng)。若在該點(diǎn)電荷附近放置一個(gè)試探電荷，以下關(guān)于試探電荷所受電場(chǎng)力的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.電場(chǎng)力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同C.電場(chǎng)力的大小與點(diǎn)電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場(chǎng)力對(duì)試探電荷做功與路徑無(wú)關(guān)15、在量子力學(xué)中，對(duì)于一個(gè)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(guò)程通常需要特定的邊界條件C.對(duì)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(duì)論情況16、在電磁學(xué)的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對(duì)于一個(gè)頻率為f的電磁波，其波長(zhǎng)λ與頻率f的關(guān)系是怎樣的？（）A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c2/f17、在光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，當(dāng)單色光通過(guò)單縫時(shí)，在屏幕上形成的衍射條紋的特點(diǎn)是什么？（）A.中央條紋寬而亮，兩側(cè)條紋對(duì)稱分布且逐漸變暗變窄B.中央條紋窄而暗，兩側(cè)條紋對(duì)稱分布且逐漸變亮變寬C.條紋等寬等亮，均勻分布D.條紋無(wú)規(guī)律分布18、關(guān)于熱力學(xué)中的循環(huán)過(guò)程，對(duì)于正循環(huán)和逆循環(huán)的定義、熱機(jī)效率和制冷系數(shù)的計(jì)算，以及卡諾循環(huán)的特點(diǎn)和效率極限的闡述，描述錯(cuò)誤的是（）A.正循環(huán)對(duì)外做功，逆循環(huán)外界對(duì)系統(tǒng)做功B.熱機(jī)效率和制冷系數(shù)都與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)C.卡諾循環(huán)是理想的可逆循環(huán)D.卡諾熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%19、在相對(duì)論的理論框架下，時(shí)間和空間的概念發(fā)生了深刻的變化。一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，其長(zhǎng)度會(huì)在運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生收縮。如果一個(gè)靜止時(shí)長(zhǎng)為L(zhǎng)0的物體，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其長(zhǎng)度L會(huì)如何變化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v2/c2)C.L=L0√(1+v2/c2)D.L=L0/√(1-v2/c2)20、在光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，光源的相干性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要影響。以下關(guān)于光源相干性的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.相干性好的光源可以產(chǎn)生清晰的干涉和衍射條紋B.普通光源的相干性較差，因?yàn)槠浒l(fā)光是隨機(jī)的C.激光具有很好的相干性，適用于高精度的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)D.光源的相干性只與光源的波長(zhǎng)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在研究電磁波的發(fā)射和接收時(shí)，說(shuō)明天線的工作原理和調(diào)制解調(diào)的過(guò)程。2、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋波動(dòng)的色散關(guān)系及其物理意義？3、（本題5分）解釋在聲學(xué)中聲強(qiáng)級(jí)的概念，說(shuō)明其計(jì)算方法和在噪聲控制中的應(yīng)用。4、（本題5分）在光學(xué)中，解釋光纖通信中光信號(hào)傳輸?shù)脑砗蛢?yōu)勢(shì)？5、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的相對(duì)論動(dòng)能和相對(duì)論總能量，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達(dá)式，解釋其物理意義，并舉例說(shuō)明其與經(jīng)典動(dòng)能和能量的區(qū)別。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一束波長(zhǎng)為λ的平行光垂直照射到一個(gè)半徑為R的圓孔上，在圓孔后距離為L(zhǎng)的屏上觀察衍射圖樣。求第一級(jí)暗環(huán)的半徑。2、（本題5分）一簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)為y=0.2cos(2πt-πx/2+π/4)（SI單位），求波長(zhǎng)、頻率、波速和初相位。3、（本題5分）在一個(gè)LC振蕩電路中，電容C的值為10μF，電感L的值為10mH，電源的電動(dòng)勢(shì)為10V。已知電容C、電感L和電源電動(dòng)勢(shì)，求電路的振蕩頻率以及電容器極板上電荷量的最大值。4、（本題5分）一束自然光通過(guò)兩個(gè)偏振片，其偏振化方向夾角為60°。已知入射光的強(qiáng)度為I0，求通過(guò)第二個(gè)偏振片后的光強(qiáng)。5、（本題5分）一光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物塊，中間用一根原長(zhǎng)為L(zhǎng)、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接?，F(xiàn)給m1一個(gè)水平向右的初速度v0，求彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)兩物塊的速度