西安电子科技大学《应用光学》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页西安电子科技大学《应用光学》

2023-2024学年第一学期期末试卷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。当一个物体的速度接近光速时，其动能的增加与速度的关系是怎样的？（）A.动能与速度成正比B.动能与速度的平方成正比C.动能的增加变得越来越困难D.动能的增加变得越来越容易2、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，与等容升温过程相比，哪个过程吸收的热量更多？（）A.等压过程B.等容过程C.吸收的热量一样多D.取决于气体的种类3、在电磁学中，磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。以下关于洛伦兹力的特点，不准确的是？（）A.洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方向B.洛伦兹力不做功C.洛伦兹力的大小与电荷的速度成正比D.电荷在磁场中运动时一定受到洛伦兹力4、在狭义相对论中，同时的相对性是一个重要概念。在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个相对运动的惯性系中是否一定同时发生？（）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.取决于两个惯性系的相对速度大小5、关于磁场对电流的作用，一根长为L的直导线，通有电流I，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力的大小与以下哪个因素无关？（）A.导线的材料B.导线的放置方向C.电流的大小D.磁场的方向6、在电磁感应现象中，自感和互感是常见的概念。以下关于自感和互感系数的决定因素，不正确的是？（）A.自感系数与线圈的形状、大小、匝数以及是否有铁芯有关B.互感系数与两个线圈的相对位置、匝数以及周围介质有关C.两个线圈靠得越近，互感系数越大D.自感系数和互感系数都与电流的变化率成正比7、在电学中，一个电阻为R的电阻丝，接在电压为U的电源上，在t时间内产生的热量为Q。若将电阻丝对折后接入同一电源，在相同时间内产生的热量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q8、在光学的干涉实验中，用杨氏双缝干涉装置观察干涉条纹。若光源由单色光换成白光，以下关于干涉条纹的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.中央条纹仍为白色B.其他条纹变为彩色C.条纹间距不变D.条纹的清晰度降低9、对于热力学过程，一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，其吸收的热量、对外做功以及内能的变化之间有怎样的关系？（）A.吸收的热量等于对外做功与内能增加量之和B.吸收的热量等于对外做功C.吸收的热量等于内能增加量D.对外做功等于内能增加量10、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11、对于相对论性动能，当一个粒子的速度接近光速时，其动能的表达式与经典力学有很大差异，以下哪种说法能体现这种差异？（）A.动能与速度成正比B.动能与速度的平方成正比C.动能趋于无穷大D.动能增长速度逐渐变慢12、在光学的薄透镜成像中，物距、像距和焦距之间存在一定的关系。当一个物体位于凸透镜前两倍焦距处时，所成的像的性质是怎样的？（）A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像C.正立、放大的虚像D.正立、缩小的虚像13、在相对论力学中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。以下关于质能方程的理解，不准确的是？（）A.质量和能量可以相互转化，且转化过程中总能量守恒B.静止物体也具有能量，其大小由质能方程给出C.质能方程表明质量就是能量，能量就是质量D.在核反应中，质量的亏损会释放出巨大的能量14、在量子力学的领域，微观粒子具有波粒二象性。对于一个具有一定动量p的微观粒子，其对应的德布罗意波长λ可以通过哪个公式计算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p²)15、在量子物理中，氢原子的能级结构遵循特定的规律。对于氢原子从高能级向低能级跃迁时，会发射出光子。以下关于光子能量的计算，哪个公式是正确的？（）A.E=hνB.E=mc²C.E=1/2mv²D.E=mgh二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在电磁学中，电位移矢量是描述电场的一个辅助物理量。请解释电位移矢量的定义和引入的意义，说明其与电场强度和电极化强度的关系，并举例说明其在有电介质存在时的电场计算中的应用。2、（本题5分）在热力学中，解释热平衡的概念和条件？3、（本题5分）结合电磁学中的电磁波辐射功率和方向性，推导偶极辐射和天线辐射的功率表达式，分析影响辐射方向性的因素，并举例说明其在通信和雷达系统中的应用。4、（本题5分）阐述在热力学中克劳修斯不等式的意义和应用，说明其与熵增加原理的关系。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述热力学中的热容量和比热容的概念，探讨它们的定义、计算方法以及在不同物质和热过程中的变化规律。2、（本题5分）分析量子场论的基本概念和方法，讨论其在现代物理学中的重要地位。3、（本题5分）电磁学中的磁滞现象在磁性材料中经常出现，探讨磁滞回线的测量、磁滞损耗的计算和在电磁设备（如变压器、电动机）中的影响。4、（本题5分）详细探讨光的折射定律，解释其物理原理、数学表达式以及在光学系统设计、材料折射率测量等方面的应用。5、（本题5分）详细研究波动光学中的光的衍射受限系统的分辨率计算和改进方法，探讨其物理原理、数学模型和在光学成像、光刻技术中的应用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）有一均匀电场，电场强度为E，方向沿x轴正方向。一质量为m、带电量为q的点电荷在电场中以初速度v₀沿y轴正方向抛出，求点电荷的运动轨迹方程和在任意时刻的速度。2、（本题10分）一绝热气缸，内有一绝热活塞将气缸分为体积相等的两部分。左部分有理想气体，压强为P1，温度为T1；右部分为真空。迅速抽去活塞，气体自由膨胀。计