西北大学《光电子学》2023-2024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页西北大学

《光电子学》2023-2024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、在研究静电平衡的导体时，导体内部的电场强度为零。如果在导体内部放入一个电荷，导体内部的电场强度会如何变化？（）A.仍为零B.不为零C.无法确定D.以上都不对2、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3、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4、在静电场中，电势能是一个重要的概念。以下关于电势能的特点，不正确的是？（）A.电势能是相对的，其值取决于零势能点的选择B.正电荷在电场中电势越高的地方电势能越大C.负电荷在电场中电势越低的地方电势能越大D.电荷在电场中某点的电势能与其电荷量的比值就是该点的电势5、在相对论力学中，对于物体的动能和质能关系，以下关于高速运动物体的动能表达式、质能方程的意义和应用的阐述，错误的是（）A.高速运动物体的动能不再是经典力学中的表达式B.质能方程表明质量和能量可以相互转化C.质能方程为核能的利用提供了理论基础D.物体的速度越大，其动能与经典力学计算结果差异越小6、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7、关于波动方程，对于一列沿x轴正方向传播的简谐波的波动方程的物理意义和求解方法，以下理解不准确的是（）A.波动方程描述了任意时刻波线上各质点的位移B.已知波速和初始条件可以确定波动方程C.波动方程中的相位表示质点振动的状态D.波动方程只适用于机械波8、关于静电场中的电势，在一个点电荷形成的电场中，等势面的形状是什么？（）A.圆形B.椭圆形C.球面D.不规则曲面9、对于光学的研究，以下关于光的干涉和衍射现象所揭示的光的波动性，哪一个是准确的？（）A.光的干涉和衍射现象表明光只是一种粒子，不具有波动性B.光的干涉和衍射现象有力地证明了光具有波动性，且干涉条纹和衍射图样的分布与光的波长、缝宽等因素密切相关C.光的干涉和衍射现象与光的波动性无关，只是一种偶然的光学现象D.虽然光的干涉和衍射现象显示光有波动性，但在大多数情况下，光仍应被视为粒子10、在相对论中，当两个观察者相对运动时，对于同一事件的时间和空间测量会有所不同，这被称为“相对性”，以下哪种情况能体现时间的相对性？（）A.运动的时钟走得比静止的时钟快B.运动的时钟走得比静止的时钟慢C.运动和静止的时钟走得一样快D.时间的测量与运动状态无关11、在相对论中，长度收缩效应指出运动物体的长度在运动方向上会变短。如果一个物体在相对观察者以0.9c的速度运动时，其在运动方向上的长度变为原来的多少倍？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.512、在量子力学中，薛定谔方程是描述微观粒子状态的基本方程。对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足薛定谔方程，以下关于定态的说法正确的是：（）A.定态时粒子的能量不随时间变化B.定态时粒子的位置不随时间变化C.定态时粒子的速度不随时间变化D.以上说法都不正确13、在研究牛顿运动定律时，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，它的速度会发生怎样的变化？（）A.速度不变B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt14、在量子力学的范畴中，考虑一个处于定态的微观粒子。若其波函数为ψ(x)，则在某一位置x处发现粒子的概率密度与波函数的模的平方成正比。以下关于概率密度的描述，哪一项是不正确的？（）A.概率密度反映了在该位置找到粒子的可能性大小B.波函数的相位对概率密度没有影响C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布与测量的时间无关15、在热学中，理想气体的内能只与温度有关，与体积和压强无关，以下哪种过程中理想气体的内能会增加？（）A.等容升温B.等压降温C.等温压缩D.绝热膨胀二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明电场线的特点及性质，分析电场线在电场描述中的作用。2、（本题5分）在相对论中，讨论相对论对时间和空间测量的相对性影响？3、（本题5分）在热力学中，焦耳-汤姆逊效应是一种与气体绝热节流过程相关的现象。请解释焦耳-汤姆逊效应的概念和原理，说明其在制冷技术和气体液化中的应用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）热力学系统的不可逆过程热力学分析较为复杂，探讨不可逆过程的熵产生计算、热力学力和热力学流的概念，以及在非平衡态热力学中的应用。2、（本题5分）分析光学中的自适应光学，论述自适应光学的原理、系统组成和应用领域，如天文观测、激光通信和眼科医学中的应用和技术挑战。3、（本题5分）牛顿力学中的碰撞问题在物理学和工程中经常出现，论述完全弹性碰撞、非完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点、规律和能量转化，以及在机械设计和粒子物理中的应用。4、（本题5分）深入分析热力学中的理想气体的多方过程中的热容量变化规律，阐述其物理推导、数学表达式和在热过程分析中的应用。5、（本题5分）探讨声学中的声学超材料，论述声学超材料的设计原理、特性和应用，如声波隐身、声学聚焦和隔振降噪中的创新应用和潜在发展。四、计算题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）在一个交流电路中，电源的电动势e=Emsinωt，电阻R=10Ω，电感L=0.1H，电容C=100μF，串联连接。已知电源电动势表达式、电阻、电感和电容的值，求电路