湖南文理学院《工程光学》2021-2022学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页湖南文理学院

《工程光学》2021-2022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一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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2、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.√3F3、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4、在热力学第一定律的表达式ΔU=Q+W中，W表示外界对系统做功。以下哪种情况中，系统对外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能5、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6、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7、关于气体分子运动论，对于理想气体分子的速率分布规律，以下关于麦克斯韦速率分布函数的特点和意义的阐述，不正确的是（）A.麦克斯韦速率分布函数反映了气体分子速率的分布情况B.温度越高，气体分子的平均速率越大C.最概然速率是指出现概率最大的速率D.气体分子的速率可以无限大8、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的物理量。以下关于熵的变化，不准确的是？（）A.在绝热可逆过程中，熵不变B.在绝热不可逆过程中，熵增加C.熵增加原理适用于孤立系统D.熵的变化只与初末状态有关，与过程无关9、在研究简谐运动的图像时，图像可以反映出振动的特征。一个简谐运动的位移-时间图像是正弦曲线，从图像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、频率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度10、在磁场对电流的作用中，对于安培力的大小、方向的判断以及磁力矩的计算，以下说法错误的是（）A.安培力的大小与电流大小、导线长度和磁感应强度有关B.安培力的方向用左手定则判断C.当载流导线与磁场方向平行时，安培力最大D.磁力矩等于安培力与力臂的乘积11、在磁场中，安培环路定理可以用来计算磁感应强度。以下关于安培环路定理的应用，不准确的是？（）A.要求磁场具有高度的对称性B.闭合回路必须选取在磁场为零的区域C.可以用于计算无限长直导线周围的磁感应强度D.对于非对称的磁场分布，不能直接应用安培环路定理12、在刚体定轴转动中，转动惯量是描述刚体转动惯性的物理量，以下哪种情况会使刚体的转动惯量增大？（）A.质量分布靠近转轴B.质量分布远离转轴C.转轴位置改变D.刚体的角速度增大13、在光学的反射定律中，入射角等于反射角。一束光线以入射角i照射到平面镜上，反射光线与入射光线的夹角为120°，入射角i的大小是多少？（）A.30°B.60°C.90°D.120°14、对于光的折射现象，当一束光从空气斜射入水中时，以下关于入射角、折射角以及光速变化的描述，不准确的是（）A.入射角大于折射角B.光在水中的传播速度变慢C.折射角的大小取决于入射角和两种介质的折射率D.入射角增大时，折射角不变15、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于给定的两种介质，临界角的大小与哪些因素有关？（）A.只与光密介质的折射率有关B.只与光疏介质的折射率有关C.与两种介质的折射率都有关D.与光的频率有关二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）分析狭义相对论中的同时性相对性原理，探讨其在相对论中的作用。2、（本题5分）狭义相对论中的时间膨胀效应表明，运动的时钟会变慢。请从相对论的基本原理出发，推导时间膨胀的公式，并解释其在高速运动中的实际应用。3、（本题5分）波动光学中，双缝干涉实验是证明光的波动性的重要实验。请详细描述双缝干涉实验的装置、实验现象以及如何通过该实验计算光的波长。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）波动光学中的相干光的产生和控制是干涉和衍射实验的基础，分析相干光源的实现方法、相干长度的概念和测量，以及在光学干涉测量中的应用。2、（本题5分）深入探讨量子力学中的原子能级和光谱，解释其物理原理、数学模型以及在原子物理和光谱分析中的应用。3、（本题5分）详细论述量子光学中的量子纠缠交换和隐形传态，解释其物理原理、实验实现和在量子信息科学中的重要性和潜在应用。4、（本题5分）论述量子纠缠这一奇特的量子力学现象，解释其概念、特性以及在量子通信和量子计算等领域中的潜在应用和当前的研究进展。5、（本题5分）分析热传递的三种基本方式，即热传导、热对流和热辐射，论述其物理机制、数学描述以及在工程热学和日常生活中的具体表现和应用。四、计算题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一电容器的电容为C，充电后两极板间的电压为U，求电容器储存的电场能量。2、（本题10分）一长直螺线管，单位长度的