华南理工大学《工程光学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在近代物理中，关于电子的双缝干涉实验，当逐个发射电子时，以下关于屏上形成的干涉条纹的描述，哪一项是不准确的？（）A.随着发射电子数量的增加，逐渐呈现出干涉条纹B.单个电子也能与自身发生干涉C.干涉条纹的出现表明电子具有波动性D.干涉条纹的位置和强度与电子的发射时间有关2、在相对论中，同时的相对性是一个重要的概念。在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个相对该惯性系运动的惯性系中观察，这两个事件是否一定同时发生？A.一定同时发生B.一定不同时发生C.可能同时发生，也可能不同时发生D.条件不足，无法判断3、在光学的光的偏振现象中，自然光通过偏振片后会变成偏振光。如果一束自然光以60度的入射角入射到一块偏振片上，已知自然光的光强为I0，那么通过偏振片后的光强是多少？A.I0/2B.I0/4C.3I0/8D.I0/84、在研究万有引力定律时，天体的运动遵循一定的规律。一个质量为m的卫星绕质量为M的地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度为v。若卫星的轨道半径增大到2r，其他条件不变，线速度会如何变化？A.线速度不变B.线速度减小到原来的1/2C.线速度减小到原来的1/√2D.线速度减小到原来的1/45、在量子物理中，氢原子的能级是量子化的。当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，会发射出一个光子，该光子的波长大约是多少？A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm6、在电磁学的电磁波部分，电磁波在真空中的传播速度等于光速。对于一个频率为f的电磁波，其波长λ与频率f的关系是怎样的？A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c²/f7、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述都揭示了热现象的方向性。以下哪种过程违反了热力学第二定律的克劳修斯表述？A.热从高温物体自发传给低温物体B.功完全转化为热C.热从低温物体传给高温物体而不产生其他影响D.以上都不违反8、在波动光学的干涉和衍射实验中，对于杨氏双缝干涉实验和夫琅禾费单缝衍射实验的装置、条纹特点和物理意义，以下描述错误的是（）A.杨氏双缝干涉实验中条纹等间距B.夫琅禾费单缝衍射实验中中央亮纹最宽C.两个实验都证明了光的波动性D.干涉和衍射现象不能同时发生9、在刚体力学中，对于转动动能和转动惯量的计算，以及定轴转动的动能定理和机械能守恒定律的应用，以下说法不正确的是（）A.转动动能等于转动惯量与角速度平方的乘积的一半B.定轴转动的动能定理适用于刚体的变速转动C.只有保守力做功时，刚体定轴转动的机械能守恒D.刚体的转动惯量与转动轴的位置无关10、在研究光的折射现象时，一束光线从空气斜射入水中。假设入射角为45度，水的折射率为1.33。以下关于折射角的大小，哪一项描述是不准确的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通过折射率和入射角，利用折射定律计算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具体度数与光的波长无关11、在光学的衍射现象中，当单色光通过单缝时，在屏幕上形成的衍射条纹的特点是什么？A.中央条纹宽而亮，两侧条纹对称分布且逐渐变暗变窄B.中央条纹窄而暗，两侧条纹对称分布且逐渐变亮变宽C.条纹等宽等亮，均匀分布D.条纹无规律分布12、在电磁学的电容部分，平行板电容器的电容与极板面积、极板间距和电介质的介电常数有关。如果在一个平行板电容器中插入一块电介质，其电容会如何变化？A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小13、在热力学第二定律的学习中，对于一个热机，从高温热源吸收热量Q1，向低温热源放出热量Q2，对外做功W。以下关于热机效率的表达式，哪一项是不正确的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.热机效率不可能达到100%D.热机效率与工作物质的性质无关14、对于狭义相对论中的质能关系，以下关于其表达式和物理意义，哪一项是恰当的？A.质能关系为E=mc^2，表明质量和能量是相互独立的物理量，没有直接的联系。B.质能关系指出能量和质量可以相互转化，一定的质量对应着一定的能量，在核反应等过程中得到了广泛的验证。C.质能关系只适用于高速运动的物体，对于低速运动的物体，质量和能量的关系可以忽略不计。D.质能关系中的光速c是一个可以变化的量，取决于参考系的选择。15、关于热力学第二定律，以下哪种表述能准确反映其核心内容？A.热量不能从低温物体传到高温物体B.不可能从单一热源吸收热量使之完全变为有用功而不产生其他影响C.第二类永动机是可以实现的D.能量守恒但能量品质在降低16、在量子力学中，不确定关系限制了我们同时精确测量粒子的位置和动量。对于一个微观粒子，如果其位置的不确定量为Δx，那么其动量的不确定量Δp至少为多少？A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)17、在量子力学中，波函数是描述微观粒子状态的重要概念。以下关于波函数的物理意义，不正确的是？A.波函数的模的平方表示粒子在空间某点出现的概率密度B.波函数本身可以直接测量C.波函数满足一定的边界条件和归一化条件D.波函数的相位具有重要的物理意义18、在经典力学的范畴中，关于牛顿运动定律的适用范围和局限性，以下哪种说法是较为准确的？A.牛顿运动定律适用于所有宏观和微观物体的运动，没有任何局限性。B.牛顿运动定律只适用于宏观低速物体的运动，在高速和微观领域需要相对论和量子力学来修正。C.牛顿运动定律对于高速运动的物体仍然适用，但对于微观粒子则完全不适用。D.牛顿运动定律的适用范围和局限性难以确定，取决于具体的研究对象和问题。19、在波动光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。对于垂直入射的光，要使某波长的光在薄膜表面反射时产生相消干涉，薄膜的厚度应该满足什么条件？（）A.厚度为该波长的四分之一B.厚度为该波长的二分之一C.厚度为该波长的整数倍D.厚度为该波长的半整数倍20、在刚体力学的研究中，转动惯量是描述刚体转动特性的重要物理量。对于一个质量分布均匀的细圆环，其半径为R，质量为M，关于其绕圆心轴的转动惯量，以下哪个表达式是正确的？（）A.MR²B.2MR²C.1/2MR²D.1/4MR²二、简答题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）在热力学中，解释热机循环的效率与工作物质性质的关系？2、（本题10分）在电磁学中，安培力和洛伦兹力分别描述了电流元和运动电荷在磁场中的受力情况。请解释安培力和洛伦兹力的关系，说明它们的计算公式和方向判断方法，并举例说明其在实际中的应用。3、（本题10分）在电磁学中，讨论磁偶极子的概念和磁场分布？4、（本题10分）对于一个带电粒子在复合场（电场、磁场和重力场）中的运动，如何分析其运动状态和轨迹？并举例说明在实际中