安徽理工大学《大学物理A：光学》2020-2021学年第一学期期末试卷

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《大学物理A：光学》2020-2021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15个小题，每小题1分，共15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、在相对论中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。一个物体的静止质量为m0，以速度v运动时，其动能为Ek。若速度增大到2v，动能会如何变化？（）A.动能增大到原来的2倍B.动能增大到原来的4倍C.动能增大到原来的8倍D.动能增大到原来的16倍2、在热力学第一定律的应用中，对于一个封闭系统经历一个循环过程，其内能的变化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定3、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4、在波动光学中，光的衍射现象是常见的。当一束光通过一个狭缝时，会在屏幕上形成衍射条纹。如果狭缝宽度减小，衍射条纹的宽度会怎样变化？（）A.变宽B.变窄C.不变D.先变宽后变窄5、对于静电场，一个带正电的点电荷在电场中由静止释放，它将如何运动？（）A.沿电场线方向加速运动B.沿电场线方向减速运动C.垂直电场线方向运动D.静止不动6、在电磁学中，位移电流的概念是麦克斯韦方程组的重要组成部分。以下关于位移电流的产生和特点，不正确的是？（）A.位移电流是由变化的电场产生的B.位移电流与传导电流一样会产生磁场C.位移电流在真空中也能存在D.位移电流的大小与电容器极板间的电压成正比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)9、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/f10、在电磁学中，安培环路定理用于计算磁场的分布。对于一个无限长直载流导线，通过安培环路定理计算其周围的磁场强度，与到导线距离的关系是怎样的？（）A.与距离成正比B.与距离成反比C.与距离的平方成正比D.与距离的平方成反比11、在光学的反射定律中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，且反射角等于入射角。当入射角增大时，反射角会如何变化？（）A.不变B.减小C.增大D.先增大后减小12、在热力学第二定律中，指出了热传导过程的方向性。从高温物体向低温物体传热是自发的，那么反过来，从低温物体向高温物体传热是否可能自发进行？（）A.可能B.不可能C.在一定条件下可能D.无法确定13、在静电场中，一个带电量为Q的点电荷周围存在电场。若在距离点电荷r处放置一个试探电荷q，以下关于试探电荷所受电场力的大小和方向，哪一项说法是不正确的？（）A.电场力的大小与r的平方成反比B.电场力的方向沿两点电荷连线且背离点电荷C.可以根据库仑定律计算电场力的大小D.电场力的大小与试探电荷的电量成正比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二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）阐述牛顿第二定律在解决物体受力和运动状态变化问题中的应用，举例说明如何根据已知的力和物体的质量计算加速度，以及如何根据加速度和质量反推物体所受的合力。2、（本题5分）简述固体的分类及特点，分析不同类型固体在物理性质上的差异。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）简述光的干涉现象的产生条件及特点，举例说明光的干涉在实际中的应用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在相对论性天体物理中，探讨引力波的产生、传播和探测，论述引力波的物理本质、数学描述和引力波探测器的工作原理及观测成果。2、（本题5分）在相对论中，相对论动量和能量的概念与经典力学有很大不同，分析其定义、表达式以及在高能物理实验和相对论性粒子碰撞中的应用。3、（本题5分）在量子力学中，分析量子点的物理性质和应用，论述量子点的能级结构、光学特性和在量子计算、发光器件中的应用前景和研究进展。4、（本题5分）电动力学中的电磁波的偏振态对通信和光学检测有重要意义，分析线偏振、圆偏振和椭圆偏振波的产生方法、特点和检测手段，以及在偏振光通信和材料特性测量中的应用。5、（本题5分）论述热力学中的热扩散和热传导的耦合现象，解释热扩散系数、热导率的关系和热扩散方程，以及在多相流和传热传质中的应用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一质点沿x轴做简谐振动，其位移x与时间t的关系为x=0.1cos(2πt+π/3)（SI单位）。求t=1s时，质点的速度和加速度。2、（本题10分）在光电效应实验中，已知金属的截止频率为ν0，用频率为ν的光照射，测量得到光电子的最大初动能为Ek。计算该金属的逸出功，并分析如何提高光电子的最大初动能。3、（本题10分）一质量为m的物体在半径为R