江南大學《波動與近代光學》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《波動與近代光學》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、對于狹義相對論中的質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于其表達式和物理意義，哪一項是恰當?shù)?？（）A.質(zhì)能關(guān)系為E=mc^2，表明質(zhì)量和能量是相互獨立的物理量，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證C.質(zhì)能關(guān)系只適用于高速運動的物體，對于低速運動的物體，質(zhì)量和能量的關(guān)系可以忽略不計D.質(zhì)能關(guān)系中的光速c是一個可以變化的量，取決于參考系的選擇2、關(guān)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3、在剛體的轉(zhuǎn)動中，角動量守恒定律有著重要的應(yīng)用。一個旋轉(zhuǎn)的飛輪，在不受外力矩作用時，其轉(zhuǎn)動慣量發(fā)生變化，角速度會怎樣相應(yīng)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(zhuǎn)動慣量成反比變化4、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動中，角動量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動量守恒的條件，不準確的是？（）A.系統(tǒng)所受合外力矩為零B.系統(tǒng)所受合外力為零C.內(nèi)力對轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用5、在光學儀器的原理分析中，關(guān)于顯微鏡和望遠鏡的放大原理和分辨本領(lǐng)，以下哪種說法是正確的？（）A.顯微鏡通過物鏡形成放大的實像，目鏡再將其放大為虛像，其分辨本領(lǐng)取決于物鏡的數(shù)值孔徑；望遠鏡通過物鏡形成縮小的實像，目鏡將其放大為虛像，分辨本領(lǐng)取決于目鏡的焦距B.顯微鏡和望遠鏡的放大原理相同，都是通過物鏡和目鏡的組合將物體放大，分辨本領(lǐng)只與物鏡的質(zhì)量有關(guān)C.顯微鏡的放大倍數(shù)越高，分辨本領(lǐng)越強；望遠鏡的口徑越大，分辨本領(lǐng)越弱D.顯微鏡和望遠鏡的分辨本領(lǐng)與入射光的波長、光學系統(tǒng)的缺陷等因素無關(guān)6、在熱學中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高了ΔT，內(nèi)能增加了ΔU。若溫度再升高相同的ΔT，內(nèi)能的增加量會如何變化？（）A.增加量不變B.增加量增大C.增加量減小D.無法確定7、關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內(nèi)B.光的強度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化8、在光學的干涉和衍射實驗中，光源的相干性對實驗結(jié)果有重要影響。以下關(guān)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(guān)，與其他因素無關(guān)9、對于固體物理的知識，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，晶格振動對晶體的熱學性質(zhì)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(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)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(zhì)有作用，在低溫時可以忽略不計10、在剛體力學的研究中，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，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)動沒有實質(zhì)作用11、在光學的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像12、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，哪一項描述是不準確的？（）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)13、在熱力學第二定律的學習中，對于一個熱機，從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W。以下關(guān)于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)14、在波動學中，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15、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。以下關(guān)于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對外做功C.等壓過程中內(nèi)能的變化與等容過程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同16、在相對論中，對于一個高速運動的物體，其質(zhì)量會隨著速度的增加而增大。當速度接近光速時，質(zhì)量的增加趨勢是怎樣的？（）A.質(zhì)量增加得越來越慢B.質(zhì)量增加得越來越快C.質(zhì)量保持不變D.質(zhì)量先增加得快，后增加得慢17、在磁場的研究中，一個通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當圓環(huán)平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)18、在光學的研究中，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。對于一束光線從空氣斜射入水中，入射角為45度，已知水的折射率為1.33，那么折射角大約是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度19、在波動學的研究中，機械波的傳播具有一定的特性。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波源的振動方程為y=Asin(ωt)，波速為v。在t時刻，x處質(zhì)點的振動位移y與哪些因素有關(guān)？（）A.只與t有關(guān)B.只與x有關(guān)C.與t和x都有關(guān)D.與t和x都無關(guān)20、在光學的衍射現(xiàn)象中，單縫衍射的條紋分布具有一定的規(guī)律。當單縫寬度變窄時，中央明紋的寬度會如何變化？（）A.變窄B.變寬C.不變D.先變寬后變窄二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在光的干涉實驗中，若雙縫間距增大，而其他條件不變，干涉條紋的間距會如何變化？請從光的波動性原理進行詳細解釋。2、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的長度收縮效應(yīng)，推導其數(shù)學表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其在高速運動物體測量中的應(yīng)用。3、（本題5分）在研究電路時，RLC串聯(lián)電路的諧振現(xiàn)象具有重要的應(yīng)用。請解釋RLC串聯(lián)電路諧振的條件和特點，推導諧振頻率的公式，并說明其在無線電通信中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個電子在電場強度為E的勻強電場中從靜止開始運動，經(jīng)過時間t后，電子的速度為v。求電場強度E的大小和電子的位移。2、（本題5分）一質(zhì)點做直線運動，其加速度a=-kv（其中k為常數(shù)，v為速度），初始速度為v0，初始位置為x0。求質(zhì)點的速度和位移隨時間的變化關(guān)系。3、（本題5分）一個帶電量為Q的點電荷位于一個邊長為a的正方體的中心，求正方體一個頂點處的電場強度大小和方向。4、（本題5分）有一個半徑為R的均勻帶電圓柱面，電荷線密度為λ，求圓柱面內(nèi)外任意一點的電場強度大小和方向。5、（本題5分）一質(zhì)量為M、半徑為R的均勻圓盤，繞通過其中心且與盤面垂直的