佳木斯大學《光學》2021-2022學年第一學期期末試卷

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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、在相對論的理論框架下，關于時間膨脹和長度收縮效應，以下哪種說法是正確的？（）A.時間膨脹和長度收縮效應只存在于理論中，在實際生活中無法觀測到B.當物體運動速度接近光速時，會出現(xiàn)時間膨脹和長度收縮現(xiàn)象，且這種效應是相對的，取決于觀察者的參考系C.時間膨脹和長度收縮效應與物體的運動速度無關，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對論中的時間膨脹和長度收縮效應違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的2、在研究靜電平衡的導體時，導體內部的電場強度為零。如果在導體內部放入一個電荷，導體內部的電場強度會如何變化？（）A.仍為零B.不為零C.無法確定D.以上都不對3、在相對論中，時間膨脹效應表明運動的時鐘會變慢。如果一個飛船以0.8c的速度（c為光速）飛行，地球上的觀察者測量飛船上的時間流逝速度與地球上的時間流逝速度之比是多少？（）A.0.6B.0.8C.5/3D.3/54、在機械波的學習中，波的傳播特性需要深入理解。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0時刻的波形如圖所示。已知波速為v，經(jīng)過時間t，x=2m處的質點第一次到達波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v5、在波動光學中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關于光的偏振的應用，不準確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強度B.可以通過偏振現(xiàn)象判斷光是自然光還是偏振光C.偏振光在通信領域有廣泛的應用D.光的偏振現(xiàn)象對所有光學儀器的性能都沒有影響6、對于光學儀器的分辨率，以下關于顯微鏡和望遠鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長和孔徑的關系的解釋，不準確的是（）A.顯微鏡的分辨率受衍射現(xiàn)象限制B.增大孔徑可以提高望遠鏡的分辨率C.波長越短，光學儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關，與觀測環(huán)境無關7、在光學成像中，薄透鏡成像公式描述了物距、像距和焦距之間的關系。以下關于薄透鏡成像的特點，不準確的是？（）A.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像B.當物距等于焦距時，不能成像C.像的大小和正倒只與物距有關，與焦距無關D.薄透鏡可以成實像也可以成虛像8、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對于兩個相鄰的線圈，其中一個線圈中的電流發(fā)生變化時，在另一個線圈中產(chǎn)生的感應電動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系？（）A.感應電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應電動勢與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應電動勢與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成反比9、在光學的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實驗具有重要意義。在雙縫干涉實驗中，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，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D10、對于電磁感應現(xiàn)象，以下關于導體在磁場中運動產(chǎn)生感應電動勢的條件和大小的分析，不正確的是（）A.只要導體在磁場中運動就會產(chǎn)生感應電動勢B.感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比C.導體切割磁感線的速度越大，感應電動勢越大D.當導體平行于磁感線運動時，不產(chǎn)生感應電動勢11、在電磁學的知識體系中，法拉第電磁感應定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質。一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應電動勢。如果磁通量在極短時間內從Φ1變化到Φ2，以下哪個表達式能正確計算感應電動勢的大??？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t12、對于固體物理的知識，以下關于晶體結構和晶格振動的特點，哪一項是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結構，晶格振動對晶體的熱學性質沒有影響B(tài).晶體中的原子或分子在空間呈無序排列，晶格振動的頻率與晶體的彈性常數(shù)無關C.晶體結構的類型眾多，晶格振動會導致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導等現(xiàn)象D.晶格振動只在高溫下對晶體的性質有作用，在低溫時可以忽略不計13、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14、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運動的慣性系中是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.取決于兩個慣性系的相對速度大小15、在光學的偏振現(xiàn)象研究中，自然光通過偏振片后會變成偏振光。如果讓兩偏振片的偏振化方向夾角逐漸增大，透過兩偏振片的光強會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小16、在光學的干涉和衍射實驗中，光源的相干性對實驗結果有重要影響。以下關于光源相干性的描述，不準確的是？（）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，因為其發(fā)光是隨機的C.激光具有很好的相干性，適用于高精度的干涉和衍射實驗D.光源的相干性只與光源的波長有關，與其他因素無關17、在波動光學中，光的干涉現(xiàn)象是重要的內容。在楊氏雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光入射。若將雙縫間距減小一半，其他條件不變，相鄰明條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大一倍C.間距減小一半D.間距增大兩倍18、在波動光學的衍射現(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。以下關于衍射條紋的寬度和強度的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強度減弱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19、在電磁感應現(xiàn)象中，一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時會產(chǎn)生感應電動勢，以下哪種情況會導致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場強度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場強度改變C.磁場強度和回路面積同時改變D.以上情況均可20、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置、匝數(shù)以及周圍介質有關C.兩個線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比21、在光學實驗中，用分光計測量三棱鏡的頂角。若測量過程中存在偏心誤差，以下關于對測量結果的影響及修正方法，哪一項描述是不準確的？（）A.偏心誤差會導致測量結果偏大或偏小B.可以通過多次測量取平均值來減小偏心誤差的影響C.了解分光計的結構和原理有助于分析偏心誤差D.偏心誤差無法通過任何方法修正22、在近代物理學的發(fā)展中，黑體輻射現(xiàn)象引發(fā)了重要的理論突破。對于一個黑體，其單位面積在單位時間內輻射出的能量與波長和溫度有關。在一定溫度下，隨著波長的增加，輻射能量會如何變化？（）A.一直增加B.先增加后減小C.一直減小D.先減小后增加23、在電磁學中，一個邊長為L的正方形導線框，在勻強磁場中以角速度ω勻速轉動，若磁場的磁感應強度為B，線框轉動平面與磁場方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω24、在光學的干涉實驗中，用楊氏雙縫干涉裝置觀察干涉條紋。若光源由單色光換成白光，以下關于干涉條紋的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.中央條紋仍為白色B.其他條紋變?yōu)椴噬獵.條紋間距不變D.條紋的清晰度降低25、在波動方程中，波速、波長和頻率之間存在著一定的關系。以下關于波速的決定因素，不準確的是？（）A.波速由介質的性質決定B.對于同一列波，在不同介質中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長和頻率無關26、在波動學中，駐波是由兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但相位相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦上產(chǎn)生的駐波，其波長與弦長之間存在怎樣的關系？（）A.波長等于弦長的整數(shù)倍B.波長等于弦長的半整數(shù)倍C.波長與弦長無關D.波長是弦長的兩倍27、對于熱學中的熱平衡定律，以下關于兩個溫度不同的物體相互接觸達到熱平衡時的溫度變化、熱量傳遞和熵的變化的解釋，不正確的是（）A.最終達到熱平衡時，兩個物體溫度相同B.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱平衡過程中總熵增加D.熱平衡定律只適用于固體之間的熱傳遞28、在光的衍射現(xiàn)象中，衍射條紋的寬度與波長、障礙物尺寸等因素有關。一束波長為λ的光通過一個寬度為a的狹縫發(fā)生衍射，若波長增大到2λ，其他條件不變，衍射條紋的寬度會如何變化？（）A.寬度不變B.寬度增大到原來的2倍C.寬度增大到原來的4倍D.寬度減小到原來的一半29、在相對論中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。一個物體的靜止質量為m0，以速度v運動時，其動能為Ek。若速度增大到2v，動能會如何變化？（）A.動能增大到原來的2倍B.動能增大到原來的4倍C.動能增大到原來的8倍D.動能增大到原來的16倍30、關于靜電場中的電勢，在一個點電荷形成的電場中，等勢面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）請論述牛頓力學三大定律在現(xiàn)實生活中的廣泛應用及重要意義，舉例說明其對物體運動的具體影響。2、（本題5分）全面論述電磁學中的電磁波在不同介質界面上的反射和折射規(guī)律，分析其數(shù)學表達式、物理條件和在光學薄膜設計、雷達探測中的應用。3、（本題5分）深入探討量子力學中的泡利不相容原理，解釋其物理意義和在原子結構、元素周期表等方面的重要應用。4、（本題5分）全面論述量子力學中的諧振子模型，解釋其物理意義、數(shù)學求解和能量本征值，以及諧振子模型在原子分子物理和量子場論中的應用和推廣。5、（本題5分）全面論述狹義相對論中的相對性原理，解釋其對物理規(guī)律在不同慣性系中的等價性的要求，以及相對性原理在現(xiàn)代物理學中的地位和影響。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述固體的熱膨脹現(xiàn)象及原因，分析熱膨脹在工程中的應用。2、（本題5分）在研究光的量子性時，說明光子的能量和動量與光的頻率和波長的關系，并舉例說明其在光電效應和康普頓散射中的體現(xiàn)。3、（本題5分）闡述晶體的特點及晶體結構的類型，分析晶體在材料科學中的重要性。4、（本題5分）在波動