西北大学《光学》2021-2022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2页，共2页西北大学

《光学》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、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、在热力学过程中，可逆过程和不可逆过程的区别在于过程是否存在耗散。一个热机经历可逆循环和不可逆循环，哪种循环的效率更高？（）A.可逆循环B.不可逆循环C.效率相同D.取决于工作物质2、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=mFt3、在热力学的研究中，一定质量的理想气体经历绝热膨胀过程。在此过程中，气体的内能、温度和压强都发生了变化。以下关于这些变化的描述，哪一项是不准确的？（）（）A.气体内能减小，因为绝热膨胀对外做功B.温度降低，因为内能减小C.压强减小，且与体积成反比D.气体对外做功的值等于内能的减少量4、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5、对于静电屏蔽现象，在一个金属壳内部放置一个带电体，以下哪种说法是正确的？（）A.壳外电场不受壳内带电体的影响B.壳内电场不受壳外电场的影响C.壳内壳外电场均不受影响D.壳内壳外电场相互影响6、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7、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。对于一定量的理想气体，在等压过程中吸收的热量与在等容过程中吸收的热量相比，哪个更多？（）A.等压过程B.等容过程C.一样多D.无法比较8、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9、在光学的光的偏振现象中，自然光通过偏振片后会变成偏振光。如果一束自然光以60度的入射角入射到一块偏振片上，已知自然光的光强为I0，那么通过偏振片后的光强是多少？（）A.I0/2B.I0/4C.3I0/8D.I0/810、在波动光学中，单缝衍射的中央亮条纹宽度与其他亮条纹宽度不同。中央亮条纹宽度约为其他亮条纹宽度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍11、在电磁学中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象之间的重要联系。以下关于法拉第电磁感应定律的描述，哪一项是不准确的？（）A.感应电动势的大小与穿过闭合回路的磁通量的变化率成正比B.即使回路不闭合，只要磁通量发生变化，也会产生感应电动势C.感应电动势的方向总是阻碍磁通量的变化D.磁通量变化越快，感应电动势就一定越大，与回路的电阻无关12、在原子核物理中，半衰期是描述放射性元素衰变快慢的物理量。某放射性元素的半衰期为T，经过时间2T后，未衰变的原子核数目占原原子核数目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/1613、在量子力学中，波函数是描述微观粒子状态的重要概念。以下关于波函数的物理意义，不正确的是？（）A.波函数的模的平方表示粒子在空间某点出现的概率密度B.波函数本身可以直接测量C.波函数满足一定的边界条件和归一化条件D.波函数的相位具有重要的物理意义14、在热学中，一定质量的理想气体经历等容变化过程。若气体吸收的热量为Q，压强的变化量为Δp，以下关于气体内能的变化量，哪一项计算是不正确的？（）A.内能的变化量等于QB.内能的变化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m为气体质量，M为气体摩尔质量，R为普适气体常量，T为温度C.内能的变化量与气体的体积无关D.内能的变化量与气体的压强成正比15、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。当一个物体的速度为0.6c时，其动能与静能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/916、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一个原子中，不能有两个或两个以上的电子具有完全相同的量子态。那么在一个原子的同一轨道上，最多能容纳几个电子？（）A.1B.2C.3D.417、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18、在波动光学中，关于薄膜干涉现象，例如肥皂泡表面的彩色条纹，以下对于产生干涉的条件、条纹特点和应用的描述，错误的是（）A.薄膜的上下表面反射的光发生干涉B.条纹的间距与薄膜厚度和入射光波长有关C.干涉条纹是等间距的明暗相间条纹D.薄膜干涉可用于检测光学元件表面的平整度19、在研究狭义相对论时，当一个物体以接近光速的速度运动时，以下哪个物理量会发生显著的变化？（）A.质量B.长度C.时间D.以上物理量都会20、关于波动方程，已知一列沿x轴正方向传播的简谐波的波速为v，波长为λ，频率为f，那么其波动方程可以表示为什么形式？（）A.y=Asin(2πft-2πx/λ)B.y=Asin(2πft+2πx/λ)C.y=Acos(2πft-2πx/λ)D.y=Acos(2πft+2πx/λ)二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在热力学中，解释理想气体绝热自由膨胀过程的特点？2、（本题5分）在热力学中，解释焦耳实验的意义和对热力学第一定律的验证？3、（本题5分）在电磁学中，讨论电介质的极化现象和极化强度的概念？4、（本题5分）在热力学中，解释理想气体混合物的热力性质计算方法？5、（本题5分）对于一个带电粒子在均匀磁场中运动的情况，请分别讨论当粒子速度与磁场方向平行、垂直和夹角为任意角度时的运动轨迹，并解释其原因？三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个质量为M的木板放在光滑水平地面上，木板上有一个质量为m的滑块，滑块与木板间的动摩擦因数为μ。给滑块一个水平初速度v0，已知木板长度L，求滑块在木板上滑行的时间和相对位移。2、（本题5分）一个单摆的摆长为0.80m，摆球质量为0.20kg。将摆球拉至与竖直方向成60°角的位置由静止释放，忽略空气阻力，取重力加速度g=10m/s^2。计算摆球运动到最低点时的速度和绳子所受的拉力。3、（本题5分）在一个简谐波传播的介质中，已知波源的振动方程为y=Asin(ωt+φ)，波速为v，波源的振动频率为f。求距离波源x处质点的振动相位，并计算该质点在t=T/8时刻的位移、速度和加速度。4、（本题5分）在一个电阻为R1的电阻丝上通以电流I，电阻丝在t时间内产生的热量为Q1。现将电阻丝对折后接到同一电源上，相同时间内产生的热量为Q2。已知电阻R1、电流I和时间t，求电阻R2以及热量Q2。5、（本题5分）一质量为m的小球以速度v₀与一质量为M的静止光滑曲面发生弹性碰撞，曲面形状为抛物线y=ax²，求碰撞后小球的速度大小和方向。四、论述题（本大题共3个小