湖南文理学院《光学》2022-2023学年第一学期期末试卷

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2022-2023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、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。对于一个热机，从高温热源吸收的热量为Q1，向低温热源放出的热量为Q2，对外做功为W，如果该热机的效率为50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J2、在量子力学的发展中，薛定谔方程是描述微观粒子状态随时间变化的基本方程。以下关于薛定谔方程的性质，不准确的是？（）A.薛定谔方程是线性方程B.薛定谔方程的解是波函数C.薛定谔方程适用于所有微观粒子D.薛定谔方程不包含相对论效应3、在相对论力学中，关于质点的动量和能量表达式与经典力学的差异，以下哪种说法是准确的？（）A.相对论力学中，质点的动量和能量表达式与经典力学完全相同，只是在高速情况下进行了修正B.相对论力学中，质点的动量和能量不再是简单的线性关系，且能量与动量的平方成正比C.相对论力学中，质点的动量和能量表达式与速度无关，只与质量有关D.相对论力学中的动量和能量表达式在低速情况下与经典力学近似相等，在高速情况下则有显著差异4、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5、在电学实验中，用伏安法测量电阻时，由于电表内阻的影响会导致测量结果存在误差，以下哪种接法适用于测量阻值较大的电阻？（）A.电流表内接法B.电流表外接法C.两种接法均可D.两种接法均不可6、对于量子力学的基本概念，以下关于波粒二象性和不确定性原理的理解，哪一项是恰当的？（）A.波粒二象性指出微观粒子有时表现为粒子，有时表现为波，不确定性原理则限制了我们同时精确测量粒子的位置和动量B.波粒二象性意味着微观粒子既是粒子又是波，不确定性原理表明我们可以同时精确测量粒子的位置和动量，但测量精度有限C.波粒二象性和不确定性原理只适用于微观世界，对宏观物体没有任何意义D.微观粒子的波粒二象性和不确定性原理是相互矛盾的，无法统一解释微观粒子的行为7、在牛顿力学的研究中，对于一个物体在光滑水平面上受到水平力作用时的运动情况，以下描述不准确的是（）A.物体的加速度与所受的力成正比B.力消失后，物体将保持匀速直线运动C.物体的速度会一直线性增加D.物体的质量越大，加速度越小8、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（）9、在热学中，热传递的方式包括传导、对流和辐射。一个高温物体与低温物体接触，通过热传导进行热量传递。若高温物体与低温物体的接触面积增大一倍，热传导的速率会如何变化？（）A.速率不变B.速率增大一倍C.速率增大两倍D.速率增大四倍10、在热力学第一定律的应用中，对于绝热过程，以下关于其特点的描述，不正确的是？（）A.绝热过程中，系统与外界没有热量交换B.绝热膨胀时，系统内能减少，温度降低C.绝热压缩时，系统内能增加，温度升高D.绝热过程中，系统对外做功等于内能的减少量11、在刚体力学中，转动惯量是描述刚体转动特性的重要物理量。以下关于转动惯量的决定因素，不准确的是？（）A.与刚体的质量分布有关B.与转轴的位置有关C.质量越大，转动惯量一定越大D.对于形状规则、质量分布均匀的刚体，可以通过公式计算转动惯量12、在电磁感应现象中，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关。一个匝数为N的线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，磁通量的变化率为ΔΦ/Δt。若线圈的匝数增加到2N，其他条件不变，感应电动势会如何变化？（）A.增大到原来的2倍B.增大到原来的4倍C.不变D.减小到原来的一半13、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14、在振动学中，简谐振动是一种最简单的振动形式。以下关于简谐振动的特征，不正确的是？（）A.回复力与位移成正比且方向相反B.振动的频率与振幅无关C.振动的能量与振幅的平方成正比D.简谐振动一定是等幅振动，不存在阻尼15、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16、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其归一化条件的物理意义是什么？（）A.保证波函数的连续性B.保证波函数的单值性C.表示粒子在空间出现的概率总和为1D.表示粒子的能量守恒17、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。对于某种介质，临界角为45度，当入射角为60度时，反射光和折射光的强度比是多少？（）A.无穷大B.2:1C.1:1D.1:018、在研究光的折射时，一束光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到一定程度时会发生全反射现象，以下哪种条件能使全反射更容易发生？（）A.增大光密介质的折射率B.减小光密介质的折射率C.增大光疏介质的折射率D.减小光的频率19、在热力学中，理想气体的状态方程反映了气体的状态参量之间的关系。以下关于理想气体状态方程适用条件的说法，不准确的是？（）A.气体分子本身的体积可以忽略不计B.气体分子之间没有相互作用力C.只适用于温度不太低、压强不太高的情况D.对任何气体在任何条件下都适用20、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21、在刚体定轴转动中，力矩的作用会改变刚体的转动状态。一个绕固定轴转动的刚体，受到多个力矩的作用，合力矩为零，则刚体的转动角速度会怎样变化？（）A.增大B.减小C.保持不变D.先增大后减小22、在光学的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。当光线从折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质，且n1>n2时，如果入射角逐渐增大，那么折射角会如何变化？（）A.一直增大B.先增大后减小C.增大到一定程度后变为90度D.保持不变23、在波动学的研究中，机械波的传播具有一定的特性。一列沿x轴正方向传播的简谐波，其波源的振动方程为y=Asin(ωt)，波速为v。在t时刻，x处质点的振动位移y与哪些因素有关？（）A.只与t有关B.只与x有关C.与t和x都有关D.与t和x都无关24、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/T125、在光学领域，光的干涉和衍射现象是光的波动性的重要表现。对于杨氏双缝干涉实验，以下关于干涉条纹特点的描述，不正确的是？（）A.相邻明条纹或暗条纹之间的间距相等B.条纹的间距与入射光的波长成正比C.条纹的亮度分布是均匀的，与位置无关D.当双缝间距减小时，条纹间距增大二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述中，揭示了热过程的不可逆性。请详细阐述这两种表述的内容，并说明它们之间的等价性。2、（本题5分）在电磁学中，讨论磁场对载流导线的安培力的计算和应用？3、（本题5分）简述电磁波的特点及分类，分析不同类型电磁波在现代科技中的应用。4、（本题5分）对于一个做匀速直线运动的物体，已知其位移随时间的变化关系，如何通过图像法求出其速度？并说明图像中斜率的物理意义。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一粗细均匀的U形管，左端封闭，右端开口，管内有一段水银柱将空气柱封闭在左管内。已知大气压强为76cmHg，左管内空气柱长度为20cm，温度为27℃。现将环境温度缓慢升高到87℃，求此时左管内空气柱的长度和水银柱移动的距离。2、（本题5分）一束自然光通过两个偏振片，其偏振化方向夹角为60°。已知入射光的强度为I0，求通过第二个偏振片后的光强。3、（本题5分）在一个折射率为n的介质中，有一束光线从点A传播到点B，两点之间的距离为L，光线与界面法线的夹角为θ。计算光线传播的时间，并讨论当折射率变化时传播时间的改变。4、（本题5分）在光滑的水平面上，有三个质量均为m的小球A、B、C排成一直线，A球以速度v与静止的B球正碰，碰撞后A、B两球的速度分别为v1、v2，然后B球与C球发生完全非弹性碰撞。求C球最终的速度。5、（本题5分）在光滑的水平面上，有两个可视为质点的物块A和B，质量分别为mA和mB，它们之间用一根轻质弹簧相连。开始时物块处于静止状态，弹簧处于压缩状态，具有弹性势能Ep。现突然释放