西北大學(xué)《光電子學(xué)》2023-2024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)西北大學(xué)

《光電子學(xué)》2023-2024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)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30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、在研究靜電平衡的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。如果在導(dǎo)體內(nèi)部放入一個(gè)電荷，導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)如何變化？（）A.仍為零B.不為零C.無(wú)法確定D.以上都不對(duì)2、在磁場(chǎng)對(duì)電流的作用中，對(duì)于安培力的大小、方向的判斷以及磁力矩的計(jì)算，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.安培力的大小與電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)B.安培力的方向用左手定則判斷C.當(dāng)載流導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力最大D.磁力矩等于安培力與力臂的乘積3、對(duì)于光學(xué)儀器的分辨率，以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長(zhǎng)和孔徑的關(guān)系的解釋，不準(zhǔn)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(yuǎn)鏡的分辨率C.波長(zhǎng)越短，光學(xué)儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關(guān)，與觀測(cè)環(huán)境無(wú)關(guān)4、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)能是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于電勢(shì)能的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.電勢(shì)能是相對(duì)的，其值取決于零勢(shì)能點(diǎn)的選擇B.正電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大C.負(fù)電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大D.電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能與其電荷量的比值就是該點(diǎn)的電勢(shì)5、在相對(duì)論力學(xué)中，對(duì)于物體的動(dòng)能和質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于高速運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能表達(dá)式、質(zhì)能方程的意義和應(yīng)用的闡述，錯(cuò)誤的是（）A.高速運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能不再是經(jīng)典力學(xué)中的表達(dá)式B.質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化C.質(zhì)能方程為核能的利用提供了理論基礎(chǔ)D.物體的速度越大，其動(dòng)能與經(jīng)典力學(xué)計(jì)算結(jié)果差異越小6、在相對(duì)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(gè)物體的速度接近光速時(shí)，其動(dòng)能的增加與速度的關(guān)系是怎樣的？（）A.動(dòng)能與速度成正比B.動(dòng)能與速度的平方成正比C.動(dòng)能的增加變得越來(lái)越困難D.動(dòng)能的增加變得越來(lái)越容易7、關(guān)于波動(dòng)方程，對(duì)于一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程的物理意義和求解方法，以下理解不準(zhǔn)確的是（）A.波動(dòng)方程描述了任意時(shí)刻波線上各質(zhì)點(diǎn)的位移B.已知波速和初始條件可以確定波動(dòng)方程C.波動(dòng)方程中的相位表示質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的狀態(tài)D.波動(dòng)方程只適用于機(jī)械波8、關(guān)于靜電場(chǎng)中的電勢(shì)，在一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，等勢(shì)面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面9、對(duì)于光學(xué)的研究，以下關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動(dòng)性，哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動(dòng)性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動(dòng)性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長(zhǎng)、縫寬等因素密切相關(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動(dòng)性無(wú)關(guān)，只是一種偶然的光學(xué)現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動(dòng)性，但在大多數(shù)情況下，光仍應(yīng)被視為粒子10、在相對(duì)論中，當(dāng)兩個(gè)觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)于同一事件的時(shí)間和空間測(cè)量會(huì)有所不同，這被稱為“相對(duì)性”，以下哪種情況能體現(xiàn)時(shí)間的相對(duì)性？（）A.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得比靜止的時(shí)鐘快B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得比靜止的時(shí)鐘慢C.運(yùn)動(dòng)和靜止的時(shí)鐘走得一樣快D.時(shí)間的測(cè)量與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)11、在相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮效應(yīng)指出運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變短。如果一個(gè)物體在相對(duì)觀察者以0.9c的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其在運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.512、在量子力學(xué)中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)的基本方程。對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足薛定諤方程，以下關(guān)于定態(tài)的說(shuō)法正確的是：（）A.定態(tài)時(shí)粒子的能量不隨時(shí)間變化B.定態(tài)時(shí)粒子的位置不隨時(shí)間變化C.定態(tài)時(shí)粒子的速度不隨時(shí)間變化D.以上說(shuō)法都不正確13、在研究牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，它的速度會(huì)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mFt14、在量子力學(xué)的范疇中，考慮一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數(shù)為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現(xiàn)粒子的概率密度與波函數(shù)的模的平方成正比。以下關(guān)于概率密度的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數(shù)的相位對(duì)概率密度沒(méi)有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測(cè)量的時(shí)間無(wú)關(guān)15、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(wú)關(guān)，以下哪種過(guò)程中理想氣體的內(nèi)能會(huì)增加？（）A.等容升溫B.等壓降溫C.等溫壓縮D.絕熱膨脹二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）說(shuō)明電場(chǎng)線的特點(diǎn)及性質(zhì)，分析電場(chǎng)線在電場(chǎng)描述中的作用。2、（本題5分）在相對(duì)論中，討論相對(duì)論對(duì)時(shí)間和空間測(cè)量的相對(duì)性影響？3、（本題5分）在熱力學(xué)中，焦耳-湯姆遜效應(yīng)是一種與氣體絕熱節(jié)流過(guò)程相關(guān)的現(xiàn)象。請(qǐng)解釋焦耳-湯姆遜效應(yīng)的概念和原理，說(shuō)明其在制冷技術(shù)和氣體液化中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）熱力學(xué)系統(tǒng)的不可逆過(guò)程熱力學(xué)分析較為復(fù)雜，探討不可逆過(guò)程的熵產(chǎn)生計(jì)算、熱力學(xué)力和熱力學(xué)流的概念，以及在非平衡態(tài)熱力學(xué)中的應(yīng)用。2、（本題5分）分析光學(xué)中的自適應(yīng)光學(xué)，論述自適應(yīng)光學(xué)的原理、系統(tǒng)組成和應(yīng)用領(lǐng)域，如天文觀測(cè)、激光通信和眼科醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用和技術(shù)挑戰(zhàn)。3、（本題5分）牛頓力學(xué)中的碰撞問(wèn)題在物理學(xué)和工程中經(jīng)常出現(xiàn)，論述完全彈性碰撞、非完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞的特點(diǎn)、規(guī)律和能量轉(zhuǎn)化，以及在機(jī)械設(shè)計(jì)和粒子物理中的應(yīng)用。4、（本題5分）深入分析熱力學(xué)中的理想氣體的多方過(guò)程中的熱容量變化規(guī)律，闡述其物理推導(dǎo)、數(shù)學(xué)表達(dá)式和在熱過(guò)程分析中的應(yīng)用。5、（本題5分）探討聲學(xué)中的聲學(xué)超材料，論述聲學(xué)超材料的設(shè)計(jì)原理、特性和應(yīng)用，如聲波隱身、聲學(xué)聚焦和隔振降噪中的創(chuàng)新應(yīng)用和潛在發(fā)展。四、計(jì)算題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在一個(gè)交流電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)e=Emsinωt，電阻R=10Ω，電感L=0.1H，電容C=100μF，串聯(lián)連接。已知電源電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式、電阻、電感和電容的值，求電路