西北大學(xué)《信息光學(xué)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁西北大學(xué)《信息光學(xué)》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、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中，只有一項是符合題目要求的．）1、在熱學(xué)中，研究熱傳遞的方式包括熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。對于一個真空絕熱的容器，內(nèi)部有兩個溫度不同的物體，它們之間主要通過哪種方式進(jìn)行熱傳遞？（）A.熱傳導(dǎo)B.熱對流C.熱輻射D.以上都不是2、對于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？（）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、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長度收縮和時間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動的物體在運(yùn)動方向上長度會收縮B.運(yùn)動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應(yīng)只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系4、在光學(xué)的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)具有重要意義。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(guān)系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D5、在熱力學(xué)第三定律中，絕對零度不能達(dá)到。如果一個系統(tǒng)的溫度接近絕對零度，那么其熵會趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負(fù)值D.無窮大6、在靜電場中，高斯定理可以用來計算電場強(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7、在量子力學(xué)的應(yīng)用中，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和能級的理論，以下哪種說法是準(zhǔn)確的？（）A.原子的能級是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級是分立的，電子只能在特定的能級之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學(xué)中的原子結(jié)構(gòu)理論無法解釋原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜現(xiàn)象D.原子的能級結(jié)構(gòu)和電子躍遷與原子核的性質(zhì)無關(guān)，只取決于電子的運(yùn)動狀態(tài)8、在相對論中，當(dāng)一個物體的運(yùn)動速度接近光速時，以下哪個物理量會變得接近于無窮大？（）A.物體的質(zhì)量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能9、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.等待足夠長的時間D.以上都不對10、在振動學(xué)中，簡諧振動是一種最簡單的振動形式。以下關(guān)于簡諧振動的特征，不正確的是？（）A.回復(fù)力與位移成正比且方向相反B.振動的頻率與振幅無關(guān)C.振動的能量與振幅的平方成正比D.簡諧振動一定是等幅振動，不存在阻尼11、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12、對于波動光學(xué)，兩列頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的光波在空間相遇會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，若兩束光的光程差為半波長的奇數(shù)倍，那么相遇處的光強(qiáng)會怎樣？（）A.最強(qiáng)B.最弱C.介于最強(qiáng)和最弱之間D.無法確定13、在波動光學(xué)中，單縫衍射現(xiàn)象具有獨(dú)特的特征。以下關(guān)于單縫衍射中暗紋位置的確定，不正確的是？（）A.暗紋位置由衍射角與縫寬的關(guān)系決定B.中央明紋兩側(cè)的第一條暗紋對應(yīng)的衍射角滿足一定條件C.暗紋的位置與入射光的波長無關(guān)D.縫寬越小，衍射條紋越寬，暗紋位置也會發(fā)生變化14、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算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r215、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(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/v16、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。對于一個頻率為f的電磁波，其波長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的。以下關(guān)于熱力學(xué)第二定律的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.熱不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化B.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響C.熱力學(xué)第二定律說明第二類永動機(jī)是不可能制成的D.熱力學(xué)第二定律表明所有的熱過程都是可逆的18、在波動光學(xué)中，光的衍射現(xiàn)象是常見的。當(dāng)一束光通過一個狹縫時，會在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄19、在光學(xué)的干涉實(shí)驗(yàn)中，劈尖干涉可以用來測量微小的厚度變化。如果劈尖的折射率為n，夾角為θ，用波長為λ的單色光垂直照射，相鄰兩條明紋對應(yīng)的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ20、在波動方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時刻質(zhì)點(diǎn)的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機(jī)械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動方程的推導(dǎo)基于牛頓運(yùn)動定律，只適用于機(jī)械波，對電磁波不適用21、在波動學(xué)中，駐波是兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但傳播速度相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦線上形成的駐波，在相鄰兩個波節(jié)之間的各點(diǎn)，振動的相位關(guān)系是怎樣的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度22、對于自感現(xiàn)象，一個閉合回路中的電流發(fā)生變化時會產(chǎn)生自感電動勢，以下哪種情況會使自感電動勢增大？（）A.電流變化率增大B.線圈匝數(shù)減少C.線圈中的磁通量增大D.線圈的電阻增大23、在靜電場的高斯定理中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，若已知球體的電荷量和半徑，以下關(guān)于通過球面的電通量，哪一項分析是不準(zhǔn)確的？（）A.電通量與球體的電荷量成正比B.電通量與球面的半徑無關(guān)C.可以通過高斯定理計算電通量D.電通量的大小與電場的分布有關(guān)24、在相對論中，對于一個高速運(yùn)動的物體，其質(zhì)量會隨著速度的增加而增大。當(dāng)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25、在波動光學(xué)的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點(diǎn)與單縫衍射和雙縫干涉都有關(guān)系。當(dāng)光柵的縫數(shù)增加時，主極大的寬度會如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋焦耳-湯姆遜效應(yīng)的物理過程和實(shí)際應(yīng)用？2、（本題5分）分析熱力學(xué)第二定律的兩種表述及含義，探討其在熱學(xué)中的重要性。3、（本題5分）說明放射性衰變的類型及特點(diǎn)，分析放射性衰變在核物理學(xué)中的應(yīng)用。4、（本題5分）在量子物理中，解釋泡利不相容原理的內(nèi)容，并討論其對原子結(jié)構(gòu)和元素周期表的影響？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一質(zhì)量為m?的物體與一質(zhì)量為m?的物體通過一根輕繩相連，跨過一個定滑輪。m?放在光滑水平面上，m?懸掛在空中。當(dāng)系統(tǒng)靜止時，給m?一個水平向右的初速度v?，求兩物體的運(yùn)動速度和加速度。2、（本題5分）有一均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與水平方向成θ角。一長為L、質(zhì)量為m、帶電量為q的導(dǎo)體棒，以初速度v?在磁場中運(yùn)動，求導(dǎo)體棒的運(yùn)動方程和最終速度。3、（本題5分）一束自然光通過兩個偏振片，兩偏振片的偏振化方向夾角為60°。已知入射光的強(qiáng)度為I0，求通過第二個偏振片后的光強(qiáng)。4、（本題5分）在一個絕熱的容器中，有兩個絕熱的活塞將容器分為A、B、C三部分，A、C兩部分充滿理想氣體，B部分為真空。初始時A、C兩部分氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為pA、VA、TA和pC、VC、TC，現(xiàn)將中間的活塞迅速抽去，求A、C兩部分氣體最終的壓強(qiáng)和溫度。5、（本題5分）一根長為L、質(zhì)量為m的均勻細(xì)桿，可繞一端的水平軸O自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)桿從水平位置由靜止釋放，轉(zhuǎn)動到豎直位置時，已知桿的長度L、質(zhì)量m和重力加速度g，求桿的角速度。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10