山西大学《应用光学实验》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《应用光学实验》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30个小题，每小题1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、在狭义相对论中，时间膨胀效应会导致高速运动的时钟走得比静止时钟慢。如果一个飞船以接近光速的速度飞行，地球上观测到飞船上的时间流逝与地球上的时间流逝相比如何？（）A.飞船上的时间流逝更慢B.飞船上的时间流逝更快C.两者时间流逝相同D.取决于飞船的飞行方向2、在电磁学的电磁波理论中，电磁波在真空中的传播速度是恒定的。不同频率的电磁波在真空中传播时，哪个物理量是相同的？（）A.波长B.波速C.频率D.能量3、在量子物理中，氢原子的能级是量子化的。当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，会发射出一个光子，该光子的波长大约是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm4、在热学的热传递过程中，以下哪种方式是通过微观粒子的热运动来传递热量的？（）A.热传导B.热对流C.热辐射D.以上方式均是5、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6、在狭义相对论中，长度收缩和时间膨胀效应是令人惊奇的现象。以下关于长度收缩和时间膨胀的描述，不准确的是？（）A.运动的物体在运动方向上长度会收缩B.运动的时钟会变慢，即时间膨胀C.长度收缩和时间膨胀效应只在接近光速时才明显D.长度收缩和时间膨胀是相对的，取决于观察者的参考系7、关于光学的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上产生干涉条纹，以下哪种因素会影响条纹的间距？（）A.薄膜的厚度B.入射光的波长C.薄膜的折射率D.以上因素均会8、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9、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10、在电磁感应的现象研究中，关于法拉第电磁感应定律和楞次定律的内涵及应用，以下哪种描述是恰当的？（）A.法拉第电磁感应定律指出，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，楞次定律则确定了感应电流的方向，总是阻碍磁通量的变化B.法拉第电磁感应定律只适用于闭合回路中的磁通量变化，楞次定律对于复杂的电磁感应现象无法给出准确的电流方向判断C.电磁感应现象中，感应电动势的大小和方向只由法拉第电磁感应定律决定，楞次定律没有实际作用D.法拉第电磁感应定律和楞次定律都是经验定律，缺乏理论基础和严格的数学推导11、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12、在电学中，电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。以下关于电容的决定因素，不正确的是？（）A.电容器的电容与极板间的距离成反比B.电容器的电容与极板的正对面积成正比C.电容器的电容与极板间的介质有关D.电容器所带电荷量越多，电容越大13、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足一定的方程。若已知粒子的势能函数为U(x)，且在某一区域内U(x)=0，那么在此区域内粒子的波函数满足怎样的方程？（）A.波动方程B.薛定谔方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程14、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15、在静电场中，电场强度的环流恒等于零，这反映了静电场的什么性质？（）A.有源无旋B.有旋无源C.有源有旋D.无源无旋16、在热力学的卡诺循环中，由两个等温过程和两个绝热过程组成。如果卡诺热机的高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，其效率η可以表示为？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T117、在牛顿力学的研究中，物体的运动遵循一定的规律。一个质量为m的物体在光滑水平面上受到一个水平恒力F的作用，经过时间t后，它的速度会发生变化。以下关于速度变化量的计算，哪个公式是正确的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt18、在相对论中，质速关系表明物体的质量会随着速度的增加而增加。以下关于质速关系的理解，不准确的是？（）A.当物体的速度接近光速时，其质量会趋于无穷大B.质速关系是狭义相对论的重要推论之一C.质速关系说明在低速情况下，经典力学的质量概念仍然适用D.物体的质量增加是由于其动能的增加导致的19、在热力学过程中，卡诺循环具有重要的理论意义。以下关于卡诺循环效率的描述，不准确的是？（）A.卡诺循环效率只与高温热源和低温热源的温度有关B.提高高温热源温度或降低低温热源温度可以提高卡诺循环效率C.卡诺循环效率可以达到100%D.实际热机的效率总是低于卡诺循环效率20、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21、在刚体的定轴转动中，角动量守恒定律在很多情况下都适用。以下关于角动量守恒的条件，不准确的是？（）A.系统所受合外力矩为零B.系统所受合外力为零C.内力对转轴的力矩之和为零D.角动量守恒定律在微观和宏观领域都适用22、在近代物理的研究中，对于原子核的结构和放射性衰变，以下关于原子核的组成、衰变类型和衰变规律的表述，不正确的是（）A.原子核由质子和中子组成B.放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变C.衰变过程中原子核的质量数和电荷数都守恒D.原子核的稳定性与质子数和中子数的比例无关23、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24、在热力学第一定律的应用中，一定质量的理想气体在绝热容器中被压缩。以下关于气体内能、温度和做功的关系，哪一项分析是不正确的？（）A.气体内能增加B.温度升高C.外界对气体做功D.气体对外界做功25、在光学的研究中，光的折射现象遵循一定的规律。对于一束光线从空气斜射入水中，入射角为45度，已知水的折射率为1.33，那么折射角大约是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度26、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27、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)28、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29、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30、关于光的干涉，在杨氏双缝干涉实验中，若两缝间距增大，干涉条纹的间距会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入研究静电场中的电偶极子的电场分布和电势分布，分析其物理模型、数学推导和在电介质极化中的应用。2、（本题5分）探讨流体力学中的可压缩流动和激波，论述可压缩流动的基本方程、激波的形成和特性，以及可压缩流动和激波在航空航天和高速流动中的应用。3、（本题5分）量子场论是现代物理学的重要理论之一，阐述其基本概念、发展历程以及在解释高能物理现象和统一基本相互作用方面的成就。4、（本题5分）全面论述狭义相对论中的质能等价关系，解释其数学推导和物理意义，探讨其在核能利用和相对论性粒子物理学中的应用。5、（本题5分）探讨声学中的声阻抗和声波的反射与透射，论述声阻抗的定义、计算方法，以及声阻抗在声学系统设计和声波传播分析中的应用和重要性。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在静电场中，高斯定理是一个非常重要的定理。请说明高斯定理的内容和物理意义，并举例说明如何运用高斯定理来求解具有对称性的电场分布。2、（本题5分）简述固体的热膨胀现象及原因，分析热膨胀在工程中的应用。3、（本题5分）分析液体的表面张力现象及产生原因，探讨表面张力在日常生活和科学研究中的应用。4、（本题5分）在热力学中，熵是一个重要的概念。请说明熵的物理意义，并举例说明在哪些实际的热力学过程中熵是增加的，以及为