玉溪师范学院《光学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《光学》2021-2022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2、在研究简谐运动的图像时，图像可以反映出振动的特征。一个简谐运动的位移-时间图像是正弦曲线，从图像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、频率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度3、在磁场中，一根通有电流I、长度为L的直导线，垂直于磁场方向放置，若磁感应强度为B，那么导线所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.无法确定4、在相对论中，当一个物体的运动速度接近光速时，以下哪个物理量会变得接近于无穷大？（）A.物体的质量B.物体的动能C.物体的动量D.物体的势能5、在电磁学的磁场对电流的作用中，安培力的大小与电流强度、导线长度、磁感应强度以及电流与磁场的夹角有关。当电流与磁场垂直时，一段长度为L的直导线通有电流I，在磁感应强度为B的匀强磁场中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ6、在波动光学中，薄膜干涉是一种常见的现象。一束光照射在厚度均匀的薄膜上，发生干涉现象。若薄膜的厚度增加，干涉条纹的间距会如何变化？（）A.间距不变B.间距增大C.间距减小D.无法确定7、在光学的反射定律中，入射角等于反射角。一束光线以入射角i照射到平面镜上，反射光线与入射光线的夹角为120°，入射角i的大小是多少？（）A.30°B.60°C.90°D.120°8、在电磁学的磁场中，毕奥-萨伐尔定律用于计算电流产生的磁场。对于一段长度为L的直导线，通有电流I，距离导线为r处一点的磁感应强度大小与哪些因素有关？（）A.只与I和r有关B.只与I、r和L有关C.与I、r、L以及导线的形状有关D.与I、r、L、导线的形状以及周围介质有关9、在波动光学的衍射现象中，一束光通过一个狭缝后发生衍射。若狭缝宽度减小，同时保持其他条件不变。以下关于衍射条纹的宽度和强度的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.衍射条纹宽度增大B.衍射条纹强度减弱C.可以通过衍射的理论分析条纹的变化D.衍射条纹的变化与光的频率无关10、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11、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12、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足一定的方程。若已知粒子的势能函数为U(x)，且在某一区域内U(x)=0，那么在此区域内粒子的波函数满足怎样的方程？（）A.波动方程B.薛定谔方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程13、在相对论的框架下，对于高速运动物体的长度收缩和时间膨胀现象，以下关于其产生条件和影响因素的描述，不准确的是（）A.物体运动速度越快，长度收缩越明显B.时间膨胀只在接近光速时才显著C.长度收缩和时间膨胀与观察者的参考系有关D.对于低速运动物体，长度收缩和时间膨胀可以忽略不计14、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15、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.100J二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在相对论中，讨论相对论时空观对高速运动物体测量的影响？2、（本题5分）阐述热力学中的吉布斯自由能的概念及应用，分析吉布斯自由能在热力学中的重要地位。3、（本题5分）在波动学中，解释非线性波的特点和产生条件？4、（本题5分）阐述原子核的结合能的概念及计算方法，分析原子核结合能在核物理学中的重要性。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）热力学中的理想气体模型在许多情况下能简化问题，深入探讨理想气体的假设、状态方程和热力学过程，以及在实际气体近似处理中的应用。2、（本题5分）全面论述热力学中的理想气体的准静态过程和非准静态过程，探讨它们的区别、热力学描述和在实际问题中的简化处理。3、（本题5分）狭义相对论中的质能方程E=mc²具有深远的影响，论述其推导过程、物理意义以及在核能开发、粒子物理学等领域的重要应用。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）电动力学中的电磁波在分层介质中的传播会产生反射和折射，分析分层介质中的电磁波传播方程、边界条件和在地球物理勘探、光学多层膜中的应用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一个简谐波沿x轴正方向传播，波源的振动方程为y=A*sin(ωt)，波速为v。计算t时刻x处质点的振动方程，并画出波形图。2、（本题10分）在杨氏双缝干涉实验中，波长为λ的单色光入射，双缝间距为d，屏到双缝的距离为D。若在其中一缝后放置一焦距为f的凸透镜，求此时条纹间距的变化。3、（本题10分）一弹簧振子