中南林業(yè)科技大學《光學發(fā)展與人類社會進步》2023-2024學年第二學期期末試卷

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2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、在電磁學的電磁波理論中，電磁波在真空中的傳播速度是恒定的。不同頻率的電磁波在真空中傳播時，哪個物理量是相同的？（）A.波長B.波速C.頻率D.能量2、在靜電場的研究中，電場強度和電勢是兩個重要的物理量。對于一個點電荷產(chǎn)生的電場，電場強度為零的地方，電勢一定為零嗎？（）A.一定為零B.一定不為零C.可能為零，也可能不為零D.取決于點電荷的電荷量3、對于熱力學第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無法確定4、在熱力學過程中，可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否存在耗散。一個熱機經(jīng)歷可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)，哪種循環(huán)的效率更高？（）A.可逆循環(huán)B.不可逆循環(huán)C.效率相同D.取決于工作物質(zhì)5、在熱學中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程。以下關(guān)于氣體的壓強、體積和內(nèi)能的變化，哪一項分析是不正確的？（）A.壓強增大B.體積減小C.內(nèi)能不變D.內(nèi)能的變化與壓強的變化成正比6、在熱力學第二定律的探討中，熱機的效率存在一定的限制。對于一個在兩個恒溫熱源之間工作的卡諾熱機，高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，以下關(guān)于其效率η的表達式，哪個是正確的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T17、對于熱力學第一定律，以下關(guān)于其表述以及在不同熱學過程中的應用，哪一項是正確的？（）A.熱力學第一定律指出，熱量可以從低溫物體自發(fā)地傳遞到高溫物體，而不引起其他變化B.熱力學第一定律表明，一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功之和，在絕熱膨脹和等溫壓縮等過程中有著重要應用C.熱力學第一定律只適用于理想氣體的熱學過程，對于實際氣體和液體則不適用D.熱力學第一定律無法解釋熱機效率不能達到100%的原因8、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)9、在電磁學的電容部分，平行板電容器的電容與極板面積、極板間距和電介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。如果在一個平行板電容器中插入一塊電介質(zhì)，其電容會如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小10、在磁場中，一根通有電流I、長度為L的直導線，垂直于磁場方向放置，若磁感應強度為B，那么導線所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.無法確定11、在物理光學中，對于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關(guān)于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性D.衍射現(xiàn)象在光學儀器的分辨率提高方面沒有作用12、在相對論力學中，相對論動量和相對論能量的表達式與經(jīng)典力學有所不同。以下關(guān)于相對論動量和能量的關(guān)系，不準確的是？（）A.相對論能量和相對論動量滿足一定的關(guān)系式B.當速度遠小于光速時，相對論動量和能量近似等于經(jīng)典力學中的表達式C.相對論能量總是大于相對論動量D.相對論動量和能量的表達式只適用于高速運動的粒子13、在靜電場中，電勢能是一個重要的概念。以下關(guān)于電勢能的特點，不正確的是？（）A.電勢能是相對的，其值取決于零勢能點的選擇B.正電荷在電場中電勢越高的地方電勢能越大C.負電荷在電場中電勢越低的地方電勢能越大D.電荷在電場中某點的電勢能與其電荷量的比值就是該點的電勢14、在電磁學的安培環(huán)路定理中，對于一個載有恒定電流的長直導線，若以導線為軸作一個半徑為r的圓形環(huán)路，當r<導線半徑時，環(huán)路上的磁感應強度大小與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無關(guān)15、在熱學中，理想氣體的絕熱過程是一種特殊的熱力學過程。以下關(guān)于絕熱過程中氣體狀態(tài)參量的變化，不準確的是？（）A.絕熱壓縮時，溫度升高，壓強增大B.絕熱膨脹時，溫度降低，壓強減小C.絕熱過程中，氣體的內(nèi)能保持不變D.絕熱過程中16、對于量子力學的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為17、在熱力學第三定律的探討中，關(guān)于絕對零度不可達到的原理和其意義，以下哪種描述是正確的？（）A.熱力學第三定律指出，絕對零度可以通過有限的步驟達到，只是目前的技術(shù)還無法實現(xiàn)B.絕對零度不可達到意味著在任何過程中，系統(tǒng)的溫度都不可能降低到絕對零度，這反映了熱現(xiàn)象的方向性和有限性C.熱力學第三定律對實際的熱學過程沒有任何指導意義，只是一種理論上的假設(shè)D.絕對零度不可達到是因為在接近絕對零度時，物質(zhì)的性質(zhì)會發(fā)生奇異的變化，使得進一步降溫變得不可能18、在牛頓力學的研究中，對于一個物體在光滑水平面上受到水平力作用時的運動情況，以下描述不準確的是（）A.物體的加速度與所受的力成正比B.力消失后，物體將保持勻速直線運動C.物體的速度會一直線性增加D.物體的質(zhì)量越大，加速度越小19、在電學實驗中，用歐姆表測量電阻時，需要進行調(diào)零操作。如果在測量前沒有進行調(diào)零，測量結(jié)果會比真實值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定20、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.先增大后減小二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）闡述在熱力學中理想氣體絕熱自由膨脹過程的特點和熵的變化情況。2、（本題5分）在熱力學中，焦耳實驗為建立熱力學第一定律提供了重要的實驗基礎(chǔ)。請描述焦耳實驗的裝置和過程，解釋實驗結(jié)果如何證明了內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)，并說明熱力學第一定律的數(shù)學表達式。3、（本題5分）在光學中，解釋幾何光學的基本定律及其適用范圍？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個單擺的擺長為L，擺球質(zhì)量為m，最大擺角為θ。已知重力加速度為g，求單擺的振動周期和擺球在最低點的速度大小。2、（本題5分）在雙折射現(xiàn)象中，一束自然光以入射角i入射到方解石晶體表面，晶體的主折射率分別為no和ne。計算o光和e光的折射角，并分析在什么條件下兩束光的折射角相等。3、（本題5分）一矩形波導，內(nèi)部填充空氣，尺寸為a×b（a>b）。計算波導中能夠傳輸?shù)碾姶挪ǖ慕刂诡l率和截止波長，并討論不同模式的傳輸特性。4、（本題5分）一光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)分界面，入射角為θ1，發(fā)生全反射的臨界角為θc。已知n1和n2，計算臨界角θc。5、（本題5分）在一個光滑的斜面上，有一個質(zhì)量為2.0kg的物體，斜面的傾角為30°。用一個平行于斜面的力將物體從斜面底部勻速推到頂部，斜面長度為5.0m，推力大