玉林师范学院《应用光学实验》2022-2023学年第一学期期末试卷

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2022-2023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、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。对于一个热机，从高温热源吸收的热量为Q1，向低温热源放出的热量为Q2，对外做功为W，如果该热机的效率为50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J2、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3、在相对论的框架下，一个高速运动的粒子的质量会随着其速度的增加而增大。当速度接近光速时，以下关于粒子质量的变化趋势，哪一（）4、在量子力学的隧道效应中，微观粒子具有穿越势垒的能力。对于一个给定的势垒，粒子穿越势垒的概率与哪些因素有关？（）A.只与势垒高度有关B.只与势垒宽度有关C.与势垒高度和宽度都有关D.与粒子的速度有关5、在光学的折射定律中，折射率是关键参数。一束光线从玻璃射入空气中，玻璃的折射率为n，入射角为i。若玻璃的折射率增大，入射角不变，折射光线会如何变化？（）A.折射角增大B.折射角减小C.折射角不变D.无法确定6、在静电场中，电势能的变化与电场力做功有关。一个带正电的粒子在电场中运动，电场力做正功，粒子的电势能会如何变化？（）A.电势能增大B.电势能减小C.电势能不变D.先增大后减小7、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8、在电磁感应现象中，一个闭合回路中的磁通量发生变化时会产生感应电动势，以下哪种情况会导致磁通量发生变化？（）A.磁场强度不变，回路面积改变B.回路面积不变，磁场强度改变C.磁场强度和回路面积同时改变D.以上情况均可9、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10、在刚体力学中，一刚体绕定轴转动，其转动惯量为I，角速度为ω。若对刚体施加一个恒定的合外力矩M，经过一段时间t。以下关于角速度的变化，哪一项表述是不准确的？（）A.角速度的增加量为Mt/IB.转动惯量越大，角速度的增加越慢C.合外力矩越大，角速度的变化越快D.角速度的变化与刚体的初始角速度无关11、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.4/912、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（）（）A.电容减小，电压增大B.电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小C.电荷量不变时，电容减小会导致电压降低D.可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化13、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14、在量子物理中，电子的轨道概念与经典物理中的有很大不同。按照玻尔的氢原子理论，电子在特定的轨道上运动时，具有怎样的能量特点？（）A.能量连续变化B.能量离散取值C.能量与轨道半径成正比D.能量与轨道半径成反比15、在电磁学中，毕奥-萨伐尔定律用于计算电流产生的磁场。以下关于毕奥-萨伐尔定律的适用范围，不准确的是？（）A.适用于恒定电流产生的磁场B.适用于各种形状的载流导线C.对于运动电荷产生的磁场也适用D.只适用于无限长直导线产生的磁场二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）阐述热力学中的熵增原理的内容及应用，分析熵增原理在热力学中的重要地位。2、（本题5分）说明放射性衰变的类型及特点，分析放射性衰变在核物理学中的应用。3、（本题5分）随着超导现象的研究进展，探讨超导材料的特性（如零电阻、迈斯纳效应）、微观机制和在能源传输、磁悬浮等方面的应用前景。4、（本题5分）简述牛顿第一定律的内容，并说明其在日常生活中的体现及重要意义。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）热力学系统的热辐射现象遵循黑体辐射定律，探讨黑体辐射的能量分布、斯特藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律，以及在热辐射测量和红外技术中的应用。2、（本题5分）全面论述狭义相对论中的相对论速度变换公式，解释其数学推导、物理意义以及在高速运动物体速度计算中的应用。3、（本题5分）从物理学原理出发，探讨超导现象，包括超导材料的特性、超导的微观机制以及超导在能源传输、磁悬浮等领域的应用前景和挑战。4、（本题5分）量子力学中的量子点是一种纳米尺度的结构，阐述量子点的物理特性、制备方法和在量子计算、光电器件中的应用。5、（本题5分）热力学中的熵概念反映了系统的无序程度，深入探讨熵的定义、计算方法以及在判断热力学过程的方向和限度方面的作用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一长直螺线管，单位长度上的匝数为n，通有电流I，内部充满相对磁导率为μr的均匀磁介质。求螺线管内的磁场能量密度和总磁场能量。2、（本题10分）一个理想气体从状态A（pA，VA，TA）经绝热过程变化到状态B（pB，VB，TB），再经等容过程变化到状态C（pC，VC，TC）。已知pA=2×10^5Pa，VA=0.01m³，TA=300K，pC=1×10^5Pa，VC=0.02m³，绝热指数γ=1.4，求状态B的压强和温度以及整个过程中气体对外做的功。3、（本题10分）一简谐波沿x轴正方向传播，波速为v，振幅为A，频率