安徽大学《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院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在研究简谐振动时，一个质量为m的物体在弹簧的作用下做简谐振动，其振动方程为x=Asin(ωt+φ)。若弹簧的劲度系数增大，而其他条件不变。以下关于振动周期的变化，哪一项判断是不准确的？（）（）A.振动周期减小，因为周期与劲度系数的平方根成反比B.可以通过简谐振动的周期公式来分析周期的变化C.振幅不变的情况下，劲度系数增大必然导致周期缩短D.振动周期的变化与初始相位φ无关2、在相对论力学中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。以下关于质能方程的理解，不准确的是？（）A.质量和能量可以相互转化，且转化过程中总能量守恒B.静止物体也具有能量，其大小由质能方程给出C.质能方程表明质量就是能量，能量就是质量D.在核反应中，质量的亏损会释放出巨大的能量3、在研究物体的运动时，我们常常需要考虑力的作用。一个质量为m的物体在光滑水平面上受到一个水平恒力F的作用，经过时间t后，物体的速度从0增加到v。若力的大小变为2F，其他条件不变，物体达到速度v所需的时间会如何变化？（）A.时间不变B.时间缩短为原来的一半C.时间缩短为原来的四分之一D.无法确定4、对于光的偏振现象，以下关于其产生原因和应用领域，哪一项是恰当的？（）A.光的偏振现象是由于光的横波特性导致的，广泛应用于摄影、通信、液晶显示等领域B.光的偏振只与光的传播方向有关，与光源和介质的性质无关，其应用范围有限C.偏振现象使得光的能量发生损失，因此在大多数情况下应尽量避免D.光的偏振无法通过人工方法产生，只能在自然条件下观察到5、在研究带电粒子在磁场中的运动时，洛伦兹力起着决定性作用。一个带电量为q、质量为m的粒子，以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动。若粒子的速度增大到2v，圆周运动的半径会如何变化？（）A.半径不变B.半径增大到原来的2倍C.半径增大到原来的4倍D.半径减小到原来的一半6、在光的偏振现象中，自然光通过偏振片后变成了偏振光。如果两个偏振片的透振方向相互垂直，自然光通过这两个偏振片后，光强会变为原来的多少？（）A.1/2B.1/4C.0D.17、在电磁学的安培环路定理中，对于一个载有恒定电流的长直导线，若以导线为轴作一个半径为r的圆形环路，当r<导线半径时，环路上的磁感应强度大小与r的关系是怎样的？（）A.与r成正比B.与r成反比C.与r的平方成正比D.与r无关8、在刚体定轴转动的研究中，一个质量分布不均匀的圆盘绕固定轴转动。若已知圆盘的转动惯量和角速度，以下关于圆盘的角动量和动能，哪一项计算是不准确的？（）A.角动量等于转动惯量与角速度的乘积B.动能可以通过转动惯量和角速度的平方计算C.改变转动轴的位置，转动惯量会发生变化，但角动量不变D.圆盘的动能与质量分布的均匀程度无关9、在光学的干涉实验中，用杨氏双缝干涉装置观察干涉条纹。若光源由单色光换成白光，以下关于干涉条纹的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.中央条纹仍为白色B.其他条纹变为彩色C.条纹间距不变D.条纹的清晰度降低10、关于万有引力定律，两个质量分别为m1和m2、相距为r的物体之间的引力大小与哪些因素有关？（）A.只与m1和m2有关B.只与r有关C.与m1、m2和r都有关D.与m1、m2、r以及引力常量G都有关11、在静电场的研究中，电场强度和电势是两个重要的物理量。对于一个点电荷产生的电场，电场强度为零的地方，电势一定为零吗？（）A.一定为零B.一定不为零C.可能为零，也可能不为零D.取决于点电荷的电荷量12、在静电场中，电势能是一个重要的概念。以下关于电势能的特点，不正确的是？（）A.电势能是相对的，其值取决于零势能点的选择B.正电荷在电场中电势越高的地方电势能越大C.负电荷在电场中电势越低的地方电势能越大D.电荷在电场中某点的电势能与其电荷量的比值就是该点的电势13、在光学的研究中，光的折射现象遵循一定的规律。对于一束光线从空气斜射入水中，入射角为45度，已知水的折射率为1.33，那么折射角大约是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度14、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15、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16、在电学实验中，用欧姆表测量电阻时，需要进行调零操作。如果在测量前没有进行调零，测量结果会比真实值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定17、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)18、在电磁学的知识体系中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象的本质。一个闭合回路中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势。如果磁通量在极短时间内从Φ1变化到Φ2，以下哪个表达式能正确计算感应电动势的大小？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t19、对于热力学第二定律，以下关于热机效率、熵的概念以及自发过程的方向性的阐述，不准确的是（）A.热机效率不可能达到100%B.熵增加原理适用于孤立系统C.自发过程总是朝着熵减小的方向进行D.熵是系统无序程度的度量20、在研究磁场对电流的作用时，安培力的大小可以用公式F=BIL计算。如果电流方向与磁场方向夹角为60°，安培力的大小是多少？（假设B、L不变）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在热力学中，解释热膨胀现象的微观机制？2、（本题5分）在热力学中，解释不可逆过程的熵变计算方法？3、（本题5分）在热力学中，解释焓的定义和物理意义？4、（本题5分）在波动学中，解释波动的色散关系及其物理意义？5、（本题5分）在热力学中，解释热力学第二定律的微观意义？三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在折射率分别为n1、n2、n3的三层介质中，有一束光以入射角i从n1射向n2界面，在n2中折射角为r1，再从n2射向n3界面，折射角为r2。计算最终的折射角r2，并分析在什么条件下会发生全反射。2、（本题5分）一个半径为R的均匀带电球体，电荷体密度为ρ。计算球体内外的电场强度和电势分布，并分析其特点。假设球体带正电荷。3、（本题5分）在一个RLC串联电路中，电阻R=10Ω，电感L=0.1H，电容C=10μF，电源电压u=100√2sin(100t)V。计算电路的谐振频率、电流的最大值和品质因数。4、（本题5分）在一个光学系统中，物距为u，像距为v，焦距为f。已知物高为h1，计算像高h2，并分析成像的性质和特点。5、（本题5分）一个理想气体经历循环过程，由等温膨胀、等压压缩、绝热膨胀和等容加热组成。已知各过程的参数，计算循环的净功和效率。四、论述题