吉首大学《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页吉首大学《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2、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3、在静电场中，对于电场强度和电势的关系，以下关于电场线和等势面的性质以及它们之间的相互联系，说法不正确的是（）A.电场线总是垂直于等势面B.电场强度的方向总是指向电势降低的方向C.等势面上各点的电场强度大小相等D.沿着电场线方向，电势逐渐降低4、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5、在热学中，一定质量的理想气体经历等压膨胀过程。已知气体的比热容为Cp，吸收的热量为Q。以下关于气体体积变化量与其他物理量的关系，哪一项推导是不正确的？（）A.利用热力学第一定律和等压过程的特点进行推导B.体积变化量与温度变化量成正比C.体积变化量与吸收的热量成正比D.体积变化量与比热容Cp无关6、在机械波的学习中，波的传播特性需要深入理解。一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t=0时刻的波形如图所示。已知波速为v，经过时间t，x=2m处的质点第一次到达波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v7、在热力学第二定律的学习中，对于一个热机，从高温热源吸收热量Q1，向低温热源放出热量Q2，对外做功W。以下关于热机效率的表达式，哪一项是不正确的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.热机效率不可能达到100%D.热机效率与工作物质的性质无关8、在刚体力学的研究中，转动惯量是描述刚体转动特性的重要物理量。对于一个质量分布均匀的细圆环，其半径为R，质量为M，关于其绕圆心轴的转动惯量，以下哪个表达式是正确的？（）A.MR²B.2MR²C.1/2MR²D.1/4MR²9、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10、在热力学中，理想气体的绝热过程是指没有热量交换的过程。在绝热压缩过程中，气体的温度会：（）A.升高B.降低C.不变D.无法确定11、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。克劳修斯表述指出，热量不能自发地从低温物体传到高温物体。那么，要实现热量从低温物体传到高温物体，必须满足什么条件？（）A.消耗外部能量B.改变物体的性质C.等待足够长的时间D.以上都不对12、在热力学的领域，理想气体的状态方程具有重要的意义。对于一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度升高时其体积会发生变化。以下关于体积变化的描述，哪一项是正确的？（）A.体积增大B.体积减小C.体积不变D.体积的变化取决于气体的种类13、在相对论中，同时的相对性是一个重要的概念。在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个相对该惯性系运动的惯性系中观察，这两个事件是否一定同时发生？（）A.一定同时发生B.一定不同时发生C.可能同时发生，也可能不同时发生D.条件不足，无法判断14、在电场的研究中，一个点电荷在空间中产生电场。若在该点电荷附近放置一个试探电荷，以下关于试探电荷所受电场力的特点，哪一项描述是不准确的？（）A.电场力的大小与试探电荷的电量成正比B.电场力的方向与电场强度的方向相同C.电场力的大小与点电荷和试探电荷之间的距离的平方成反比D.电场力对试探电荷做功与路径无关15、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其满足薛定谔方程。以下关于薛定谔方程的求解和应用，哪一项描述是不准确的？（）A.薛定谔方程的解可以给出粒子的可能状态B.求解过程通常需要特定的边界条件C.对于复杂的系统，精确求解薛定谔方程往往很困难D.薛定谔方程只适用于非相对论情况16、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/f17、在光学的衍射现象中，当单色光通过单缝时，在屏幕上形成的衍射条纹的特点是什么？（）A.中央条纹宽而亮，两侧条纹对称分布且逐渐变暗变窄B.中央条纹窄而暗，两侧条纹对称分布且逐渐变亮变宽C.条纹等宽等亮，均匀分布D.条纹无规律分布18、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%19、在相对论的理论框架下，时间和空间的概念发生了深刻的变化。一个高速运动的物体，其长度会在运动方向上发生收缩。如果一个静止时长为L0的物体，以速度v运动时，其长度L会如何变化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v²/c²)C.L=L0√(1+v²/c²)D.L=L0/√(1-v²/c²)20、在光学的干涉和衍射实验中，光源的相干性对实验结果有重要影响。以下关于光源相干性的描述，不准确的是？（）A.相干性好的光源可以产生清晰的干涉和衍射条纹B.普通光源的相干性较差，因为其发光是随机的C.激光具有很好的相干性，适用于高精度的干涉和衍射实验D.光源的相干性只与光源的波长有关，与其他因素无关二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在研究电磁波的发射和接收时，说明天线的工作原理和调制解调的过程。2、（本题5分）在波动学中，解释波动的色散关系及其物理意义？3、（本题5分）解释在声学中声强级的概念，说明其计算方法和在噪声控制中的应用。4、（本题5分）在光学中，解释光纤通信中光信号传输的原理和优势？5、（本题5分）请详细阐述狭义相对论中的相对论动能和相对论总能量，推导其数学表达式，解释其物理意义，并举例说明其与经典动能和能量的区别。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一束波长为λ的平行光垂直照射到一个半径为R的圆孔上，在圆孔后距离为L的屏上观察衍射图样。求第一级暗环的半径。2、（本题5分）一简谐波的波函数为y=0.2cos(2πt-πx/2+π/4)（SI单位），求波长、频率、波速和初相位。3、（本题5分）在一个LC振荡电路中，电容C的值为10μF，电感L的值为10mH，电源的电动势为10V。已知电容C、电感L和电源电动势，求电路的振荡频率以及电容器极板上电荷量的最大值。4、（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。5、（本题5分）一光滑水平面上有两个质量分别为m1和m2的物块，中间用一根原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接。现给m1一个水平向右的初速度v0，求弹簧第一次恢复原长时两物块的速度