西北大学《光学》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《光学》2022-2023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20个小题，每小题2分，共40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、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2、对于静电场的性质，以下关于电场强度和电势的概念以及它们之间的关系，哪一个是正确的？（）A.电场强度是描述电场力的性质的物理量，电势是描述电场能的性质的物理量，电场强度的方向总是指向电势降低的方向B.电场强度和电势没有直接关系，它们分别独立描述电场的不同特性，电场强度大的地方电势一定高C.电势的大小与电场强度的大小成正比，电场强度为零的地方电势也一定为零D.电场强度和电势都是标量，它们的叠加遵循代数相加的原则3、对于电磁振荡，在LC振荡电路中，电容器放电完毕时，以下哪个物理量达到最大值？（）A.电容器的电荷量B.电路中的电流C.电感中的自感电动势D.电容器两极板间的电压4、对于电容和电容器，以下关于平行板电容器的电容大小与极板面积、极板间距和介质的关系，以及电容器的充电和放电过程的理解，不准确的是（）A.电容与极板面积成正比，与极板间距成反比B.介质的介电常数越大，电容越大C.电容器充电时电流逐渐减小，放电时电流逐渐增大D.电容器的电容大小与所加电压无关5、关于自感和互感现象，以下对于自感系数、互感系数的影响因素以及自感和互感在电路中的作用和应用的理解，不正确的是（）A.自感系数与线圈的匝数、形状和是否有铁芯有关B.互感系数与两个线圈的相对位置和匝数有关C.自感现象总是阻碍电流的变化D.互感现象在变压器中没有作用6、在光学的干涉现象研究中，双缝干涉实验具有重要意义。在双缝干涉实验中，两缝间距为d，屏到双缝的距离为D，波长为λ的单色光垂直入射，相邻明条纹之间的间距Δx与上述各量之间的关系是怎样的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D7、在电磁感应中，一个匝数为N的线圈在磁场中转动，产生的感应电动势的大小与以下哪个因素无关？（）A.线圈的面积B.磁场的磁感应强度C.线圈转动的角速度D.线圈的电阻8、在热力学过程中，绝热膨胀和绝热压缩过程具有不同的特点。对于一定量的理想气体，经过绝热膨胀后，其温度会如何变化？（）A.升高B.降低C.不变D.无法确定9、在电磁学领域，法拉第电磁感应定律描述了感应电动势与磁通量变化之间的关系。当一个闭合线圈在均匀磁场中以恒定速度转动时，如果磁场的磁感应强度突然增大一倍，而线圈的转动速度不变，那么感应电动势会发生怎样的变化？（）A.增大一倍B.增大两倍C.增大四倍D.保持不变10、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.4Q11、在电磁学中，位移电流的概念是麦克斯韦方程组的重要组成部分。以下关于位移电流的产生和特点，不正确的是？（）A.位移电流是由变化的电场产生的B.位移电流与传导电流一样会产生磁场C.位移电流在真空中也能存在D.位移电流的大小与电容器极板间的电压成正比12、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13、在波动光学中，光的衍射现象是常见的。当一束光通过一个狭缝时，会在屏幕上形成衍射条纹。如果狭缝宽度减小，衍射条纹的宽度会怎样变化？（）A.变宽B.变窄C.不变D.先变宽后变窄14、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15、在相对论力学中，物体的质量会随着速度的增加而增大。当一个物体的速度接近光速的一半时，其质量相对于静止质量增大的比例大约是多少？（）A.10%B.15%C.20%D.25%16、在电学实验中，测量电阻的方法有多种。以下关于伏安法测电阻的误差分析，不准确的是？（）A.电流表内接法适用于测量大电阻，误差主要来自电压表的分流B.电流表外接法适用于测量小电阻，误差主要来自电流表的分压C.无论采用哪种接法，测量值总是大于真实值D.合理选择测量电路可以减小误差17、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18、对于波动光学中的薄膜干涉现象，以下关于其产生条件和条纹特点，哪一项是准确的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均匀，且入射光必须是单色光，干涉条纹是等间距的明暗相间条纹B.薄膜干涉发生在薄膜的上、下表面反射光相遇时，薄膜厚度不均匀会导致条纹弯曲，条纹的明暗取决于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能发生，条纹的间距和颜色与薄膜的性质无关D.薄膜干涉现象复杂且难以观察，在实际应用中没有太大价值19、在波动光学中，光的偏振现象表明了光的横波特性。以下关于光的偏振的应用，不准确的是？（）A.偏振片可以用于减少反射光的强度B.可以通过偏振现象判断光是自然光还是偏振光C.偏振光在通信领域有广泛的应用D.光的偏振现象对所有光学仪器的性能都没有影响20、在电磁感应现象中，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。如果磁场的磁感应强度增大，而其他条件不变，线圈中产生的感应电动势会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）说明原子的能级结构及玻尔理论的主要内容，分析玻尔理论在原子物理学中的地位。2、（本题5分）分析多普勒效应的现象及产生原因，举例说明多普勒效应在实际中的应用。3、（本题5分）解释相对论中的时间膨胀效应，即在不同参考系中观察到的时间流逝速度不同的现象，并说明其产生的原因和在高速运动中的实际应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个半径为R的金属球，带电量为Q，球外有一点电荷q，距离球心为r（r>R）。计算点电荷受到的库仑力，并分析当球的电量和点电荷位置变化时力的变化。2、（本题5分）在一个光滑的斜面上，有一个质量为m的物体，斜面的倾角为θ，物体从斜面顶端由静止下滑，经过时间t到达斜面底端。已知斜面长度为L，重力加速度为g，计算物体到达底端时的速度大小。3、（本题5分）在一个LC串联电路中，电感L=0.2H，电容C=2×10^(-6)F，电源电压U=100V，角频率ω=1000rad/s。计算电路中的电流、电感电压和电容电压。4、（本题5分）一电子在均匀磁场中做螺旋运动，磁场强度为B，电子的初速度与磁场方向夹角为θ。计算电子的螺距和轨道半径，并讨论当θ变化时运动轨迹的变化。5、（本题5分）一长直圆柱形导体，半径为R