郑州大学《光学》2021-2022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页郑州大学

《光学》2021-2022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、在相对论力学中，考虑一个物体的动能。当物体的速度接近光速时，以下关于动能的表达式和变化趋势，哪一项分析是不准确的？（）A.动能的表达式与经典力学中的不同B.动能随着速度的增加而急剧增大C.可以通过相对论的能量方程推导动能的表达式D.当速度较小时，相对论动能与经典动能近似相等2、在研究带电粒子在磁场中的运动时，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，它将做什么运动？（）A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀速圆周运动D.平抛运动3、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4、对于波动光学，两列频率相同、振动方向相同、相位差恒定的光波在空间相遇会产生干涉现象，若两束光的光程差为半波长的奇数倍，那么相遇处的光强会怎样？（）A.最强B.最弱C.介于最强和最弱之间D.无法确定5、在量子物理中，不确定性原理限制了我们同时精确测量粒子的某些物理量。以下关于不确定性原理的表述，不正确的是？（）A.不能同时精确测量粒子的位置和动量B.不能同时精确测量粒子的能量和时间C.不确定性原理是由于测量技术的限制导致的D.不确定性原理反映了微观粒子的波动性6、在波动光学的领域，考虑一束相干光通过双缝后在屏幕上形成的干涉条纹。若增大双缝之间的距离，同时保持其他条件不变。以下关于干涉条纹间距的变化，哪一项分析是不正确的？（）A.条纹间距会变小，因为双缝间距与条纹间距成反比B.可以通过双缝干涉的公式来定量计算条纹间距的变化C.光的波长不变的情况下，双缝间距增大必然导致条纹间距减小D.条纹间距的变化与光源的强度无关7、关于相对论性动量和能量，当一个粒子的速度接近光速时，其动量和能量的表达式与经典力学有很大的不同，以下哪种情况能体现这种差异？（）A.动量随速度增加而线性增加B.能量与速度无关C.动量和能量都趋于无穷大D.能量不仅取决于动量还与速度有关8、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的物理量。一个绝热封闭系统，内部发生不可逆过程，系统的熵会怎样变化？（）A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少9、在电磁学中，一个长直螺线管内部的磁场均匀分布。若已知螺线管的匝数、电流和长度，以下关于磁场强度的计算，哪一项是不准确的？（）A.磁场强度与电流成正比B.磁场强度与匝数成正比C.磁场强度与螺线管长度无关D.可以通过安培环路定理计算磁场强度10、关于热力学第一定律，对于一个封闭系统经历绝热过程时，以下关于内能变化、外界做功和热量传递的表述，不正确的是（）A.绝热过程中，系统与外界没有热量交换B.外界对系统做功，系统内能增加C.系统对外界做功，系统内能减小D.内能的变化量等于外界做功的大小，与系统的初始状态无关11、关于光的干涉，在杨氏双缝干涉实验中，若两缝间距增大，干涉条纹的间距会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小12、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13、在研究简谐振动时，一个质量为m的物体在弹簧的作用下做简谐振动，其振动方程为x=Asin(ωt+φ)。若弹簧的劲度系数增大，而其他条件不变。以下关于振动周期的变化，哪一项判断是不准确的？（）A.振动周期减小，因为周期与劲度系数的平方根成反比B.可以通过简谐振动的周期公式来分析周期的变化C.振幅不变的情况下，劲度系数增大必然导致周期缩短D.振动周期的变化与初始相位φ无关14、在电学中，电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。以下关于电容的决定因素，不正确的是？（）A.电容器的电容与极板间的距离成反比B.电容器的电容与极板的正对面积成正比C.电容器的电容与极板间的介质有关D.电容器所带电荷量越多，电容越大15、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16、在狭义相对论中，同时的相对性是一个重要概念。在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个相对运动的惯性系中是否一定同时发生？（）A.一定同时发生B.一定不同时发生C.可能同时发生，也可能不同时发生D.取决于两个惯性系的相对速度大小17、在电场的高斯定理的理解中，关于其表述和适用条件，以下哪种说法是恰当的？（）A.电场的高斯定理表明，通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量除以真空电容率，只适用于静电场B.高斯定理适用于任何电场，包括变化的电场，但对于非对称的电场，应用高斯定理求解电场强度比较困难C.电场的高斯定理可以直接求出任意电场中某点的电场强度，不需要考虑电场的对称性D.高斯定理只适用于均匀电场，对于非均匀电场无法应用18、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（）19、在光学成像中，薄透镜成像公式描述了物距、像距和焦距之间的关系。以下关于薄透镜成像的特点，不准确的是？（）A.当物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像B.当物距等于焦距时，不能成像C.像的大小和正倒只与物距有关，与焦距无关D.薄透镜可以成实像也可以成虚像20、对于磁场的安培环路定理，以下关于其内容和应用中的注意事项，哪一个是准确的？（）A.安培环路定理指出，在稳恒磁场中，磁感应强度沿任何闭合回路的线积分等于穿过该回路所包围面积的电流代数和的μ0倍，但该定理不能用于求解非对称电流分布产生的磁场B.安培环路定理适用于任何磁场，只要知道回路所包围的电流，就可以直接求出磁感应强度C.应用安培环路定理时，不需要考虑磁场的对称性和电流的分布情况D.安培环路定理中的电流必须是传导电流，不包括位移电流二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）阐述能量守恒定律的内容及意义，举例说明其在不同物理过程中的体现。2、（本题5分）对于一个带点粒子在电场和磁场同时存在的区域中运动，请分析粒子的运动轨迹和受力情况，并讨论在什么条件下可以实现粒子的加速、偏转或匀速直线运动？3、（本题5分）阐述热力学中的克劳修斯不等式的内容及意义，分析克劳修斯不等式在热力学中的重要性。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一个绝热容器被隔板分成两部分，一部分体积为V1，充满理想气体，另一部分体积为V2，为真空。隔板打开后，气体自由膨胀。计算膨胀后的温度和压强，并分析过程的不可逆性。2、（本题5分）一根长为2.0m的轻质细绳，一端固定在天花板上，另一端系一个质量为0.20kg的小球。将小球拉至与竖直方向成30°角的位置由静止释放，忽略空气阻力，g取10m/s²。计算小球运动到最低点时绳子的拉力大小。3、（本题5分）一质量为0.50kg的物体在光滑水平面上受到一个水平方向的恒力作用，力的大小为10N。物体从静止开始运动，经过5.0s后，计算物体的速度大小和在这段时间内力对物体所做的功。4、（本题5分）一质量为m的物体在一个与距离成正比的力F=kr（k为常数）作用下沿x轴运动。已知在x=0处物体的速度为v0，求物体的运动方程。5、（本题5分）在一个RLC串联交流电路中，电源电压有效值为220V，频率为50Hz，电阻R=50Ω，电感L=0.2H，电容C