安徽大学《光学设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、在电路分析的领域中，关于交流电路中电阻、电容和电感对电流和电压的影响，以下哪种说法是恰当的？（）A.在交流电路中，电阻对电流和电压的相位没有影响，电容使电流超前电压，电感使电流滞后电压B.交流电路中，电阻、电容和电感都会使电流和电压的相位发生相同的变化C.电容和电感在交流电路中对电流和电压的影响可以忽略不计，主要是电阻起作用D.电阻、电容和电感在交流电路中的作用是相互抵消的，最终电流和电压的关系与直流电路相同2、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3、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4、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的物理量。一个绝热封闭系统，内部发生不可逆过程，系统的熵会怎样变化？（）A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少5、对于光学仪器的分辨率，以下关于显微镜和望远镜的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及与波长和孔径的关系的解释，不准确的是（）A.显微镜的分辨率受衍射现象限制B.增大孔径可以提高望远镜的分辨率C.波长越短，光学仪器的分辨率越高D.分辨率只与仪器本身有关，与观测环境无关6、在量子物理中，电子的轨道概念与经典物理中的有很大不同。按照玻尔的氢原子理论，电子在特定的轨道上运动时，具有怎样的能量特点？（）A.能量连续变化B.能量离散取值C.能量与轨道半径成正比D.能量与轨道半径成反比7、在波动学中，一列沿x轴正方向传播的简谐波，其波速为v，波长为λ，周期为T。某一时刻的波形图如图所示。以下关于经过时间t后波形的移动距离，哪一项计算是不准确的？（）A.移动距离为vtB.当t=nT（n为整数）时，波形不变C.移动距离与波长和周期无关D.可以通过波速和时间的乘积计算移动距离8、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9、在相对论的框架下，一个高速运动的粒子的质量会随着其速度的增加而增大。当速度接近光速时，以下关于粒子质量的变化趋势，哪一（）10、对于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，以下哪种因素会影响半衰期的长短？（）A.元素的化学状态B.外界温度和压力C.原子核内部结构D.以上因素均不影响11、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)/t12、对于简谐振动，一个做简谐振动的物体，其位移随时间的变化规律为x=Asin(ωt+φ)，以下哪个物理量决定了振动的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t13、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14、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15、在光学部分，光的折射现象是重要的知识点。一束光线从空气斜射入水中，入射角为i，折射角为r。若光线在水中的传播速度变为原来的一半，入射角不变，此时折射角会如何变化？（）A.折射角增大B.折射角减小C.折射角不变D.无法确定16、在狭义相对论中，对于同时的相对性概念，以下关于在不同惯性参考系中观察两个事件是否同时发生的判断，描述不准确的是（）A.在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系中一定不同时发生B.同时的相对性是由于光速不变原理导致的C.当两个参考系的相对速度较小时，同时的相对性不明显D.同时的相对性与观察者的运动状态有关17、对于静电场中的高斯定理，以下对于通过闭合曲面的电通量与曲面内电荷代数和之间关系的理解，不正确的是（）A.高斯定理反映了静电场是有源场B.电通量只与曲面内的电荷有关，与曲面外的电荷无关C.无论曲面形状如何，只要闭合曲面内电荷代数和不变，电通量就不变D.高斯定理只适用于对称性电场18、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中电子排布的重要原理。以下关于泡利不相容原理的应用，不准确的是？（）A.解释了原子的壳层结构B.确定了每个原子轨道最多能容纳的电子数C.可以预测元素的化学性质D.对原子核的结构没有影响19、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20、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。当一个物体的速度为0.6c时，其动能与静能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/921、在波动光学中，单缝衍射的中央亮条纹宽度与其他亮条纹宽度不同。中央亮条纹宽度约为其他亮条纹宽度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍22、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23、在磁场中，一根通有电流I、长度为L的直导线，垂直于磁场方向放置，若磁感应强度为B，那么导线所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.无法确定24、关于热力学中的循环过程，对于正循环和逆循环的定义、热机效率和制冷系数的计算，以及卡诺循环的特点和效率极限的阐述，描述错误的是（）A.正循环对外做功，逆循环外界对系统做功B.热机效率和制冷系数都与工作物质无关C.卡诺循环是理想的可逆循环D.卡诺热机的效率可以达到100%25、对于简谐振动的能量，一个做简谐振动的系统，其能量与振幅的平方成正比。当振幅增大时，以下哪个物理量也会增大？（）A.振动周期B.振动频率C.振动速度的最大值D.振动的初相位二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）随着光学信息处理技术的兴起，探讨空间滤波、傅里叶变换光学等原理和在图像处理、模式识别中的应用。2、（本题5分）阐述原子核的结合能的概念及计算方法，分析原子核结合能在核物理学中的重要性。3、（本题5分）在热力学第一定律的框架下，阐述其表达式中各项的物理含义，讨论能量守恒在不同热学过程中的具体表现和应用。4、（本题5分）在相对论中，讨论相对论质量增加的实验验证方法？三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个横截面积为A的绝热气缸，内有一个可自由移动的绝热活塞，将气缸分成体积相等的两部分。每部分都装有压强为p、温度为T的理想气体。现缓慢推动活塞，使其中一部分气体的体积压缩为原来的1/2。求压缩后两部分气体的压强、温度和内能变化。2、（本题5分）一质量为m的质点在保守力场中运动，势能函数为U(x)，已知质点在某位置的速度为v。计算质点的总能量和运动范围。3、（本题5分）一个绝热气缸，内有一个可自由移动的绝热活塞，将气缸分成A、B两部分。A部分装有压强为1.0×10^5Pa、体积为0.02m³的理想气体，B部分为真空。现将活塞缓慢向右移动，直至A部分气体体积变为原来的两倍。计算此时A部分气体的压强和温度。4、（本题5分）一个理想变压器，原线圈匝数为1000匝，副线圈匝数为500匝。原线圈接在220V的交流电源上，副线圈接一个电阻为10Ω的负载。求副线圈的输出电压和输出电流。5、（本题5分）一理想气体经历卡诺循环，高温热源温度为T1，低温热源温度为T2。已知在等温膨胀过程中气体吸热Q1，在等温压缩过程中气体放热Q2。计算循环的效率，并分析如何