南京工业大学《应用光学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《应用光学》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三总分得分一、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、在波动学中，机械波的波速由介质的性质决定。对于在同一均匀介质中传播的横波和纵波，以下关于它们波速的比较，哪一项是正确的？A.横波波速大于纵波波速B.横波波速小于纵波波速C.横波波速等于纵波波速D.无法比较2、在热力学第二定律的探讨中，热机的效率存在一定的限制。对于一个在两个恒温热源之间工作的卡诺热机，高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，以下关于其效率η的表达式，哪个是正确的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T13、在热学中，理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关，以下哪种过程中理想气体的内能会增加？A.等容升温B.等压降温C.等温压缩D.绝热膨胀4、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。5、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6、在量子力学的范畴中，考虑一个处于定态的微观粒子。若其波函数为ψ(x)，则在某一位置x处发现粒子的概率密度与波函数的模的平方成正比。以下关于概率密度的描述，哪一项是不正确的？（）A.概率密度反映了在该位置找到粒子的可能性大小B.波函数的相位对概率密度没有影响C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布与测量的时间无关7、关于热力学过程中的绝热过程和等温过程，以下对于绝热压缩和等温压缩过程中压强变化、内能变化和做功情况的分析，不正确的是（）A.绝热压缩过程压强增加较快B.等温压缩过程内能不变C.绝热压缩过程外界对系统做功全部转化为内能D.绝热压缩和等温压缩过程外界做功相同8、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.1/4MR²9、在电学中，一个电容器充电后与电源断开，然后将两极板间的距离增大，那么电容器的电容、电压和电场强度会如何变化？A.电容减小，电压增大，电场强度不变B.电容增大，电压减小，电场强度减小C.电容不变，电压不变，电场强度不变D.电容减小，电压不变，电场强度减小10、对于热力学定律，以下哪种过程违反了热力学第二定律？A.热从高温物体自发传给低温物体B.机械能全部转化为内能C.内能全部转化为机械能而不引起其他变化D.气体向真空自由膨胀11、关于理想气体的状态方程，对于一定质量的理想气体在不同状态下压强、体积和温度的关系，以下说法错误的是（）A.当温度不变时，压强与体积成反比B.当体积不变时，压强与温度成正比C.当压强不变时，体积与温度成正比D.状态方程只适用于高温高压的气体12、在电场的高斯定理的理解中，关于其表述和适用条件，以下哪种说法是恰当的？A.电场的高斯定理表明，通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量除以真空电容率，只适用于静电场。B.高斯定理适用于任何电场，包括变化的电场，但对于非对称的电场，应用高斯定理求解电场强度比较困难。C.电场的高斯定理可以直接求出任意电场中某点的电场强度，不需要考虑电场的对称性。D.高斯定理只适用于均匀电场，对于非均匀电场无法应用。13、在相对论力学中，物体的质量会随着速度的增加而增大。当一个物体的速度接近光速的一半时，其质量相对于静止质量增大的比例大约是多少？A.10%B.15%C.20%D.25%14、在电磁感应现象中，感应电流的方向可以用楞次定律来判断。当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系是：A.相同B.相反C.垂直D.无法确定15、在狭义相对论中，同时的相对性是一个重要的概念。以下关于同时的相对性的理解，不准确的是？A.在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个惯性系中可能不同时发生B.同时的相对性是光速不变原理的必然结果C.同时的相对性只在高速运动的情况下才明显，低速时可以忽略D.同时的相对性意味着不存在绝对的同时性16、在相对论中，考虑两个相对运动的惯性系S和S'，在S系中同时发生的两个事件，在S'系中观测可能不同时发生。以下关于这种时间相对性的解释，哪一项是不正确的？（）A.时间的相对性是由光速不变原理导致的B.可以通过洛伦兹变换来计算时间的差异C.这种时间差异只在高速运动时才明显D.时间的相对性与观察者的位置无关17、在静电场的高斯定理中，对于一个带有均匀电荷分布的球体，若已知球体的电荷量和半径，以下关于通过球面的电通量，哪一项分析是不准确的？（）A.电通量与球体的电荷量成正比B.电通量与球面的半径无关C.可以通过高斯定理计算电通量D.电通量的大小与电场的分布有关18、在光学的薄膜干涉现象中，一束光在薄膜上下表面反射后发生干涉。若薄膜的厚度为d，折射率为n，入射光波长为λ。以下关于干涉条纹的条件，哪一项推导是不正确的？（）A.可以通过光程差的计算得出干涉条纹的条件B.光程差等于波长的整数倍时出现亮条纹C.薄膜厚度的变化会导致干涉条纹的移动D.干涉条纹的条件与光源的强度有关19、在研究气体分子运动时，麦克斯韦速率分布函数能够描述气体分子的速率分布情况。对于一定质量的理想气体，温度升高时，分子的最概然速率会如何变化？A.不变B.增大C.减小D.先增大后减小20、在电学实验中，测量电阻的方法有多种。以下关于伏安法测电阻的误差分析，不准确的是？A.电流表内接法适用于测量大电阻，误差主要来自电压表的分流B.电流表外接法适用于测量小电阻，误差主要来自电流表的分压C.无论采用哪种接法，测量值总是大于真实值D.合理选择测量电路可以减小误差二、简答题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）在研究热力学过程时，等压过程、等容过程和等温过程的特点分别是什么？如何通过理想气体状态方程分析这些过程中的能量变化？2、（本题10分）在研究刚体的定轴转动时，转动惯量是一个关键的物理量。请解释转动惯量的物理意义，说明其与刚体的质量分布和转轴位置的关系，并举例说明其在实际问题中的应用。3、（本题10分）在相对论中，质速关系表明物体的质量会随着速度的增加而增大。请从相对论的基本原理出发，推导质速关系的公式，解释其物理意义，并举例说明其在高能物理实验中的应用。4、（本题10分）在相对