河北大学工商学院《傅里叶光学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024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25个小题，每小题1分，共25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2、在相对论力学中，关于质点的动量和能量表达式与经典力学的差异，以下哪种说法是准确的？（）A.相对论力学中，质点的动量和能量表达式与经典力学完全相同，只是在高速情况下进行了修正B.相对论力学中，质点的动量和能量不再是简单的线性关系，且能量与动量的平方成正比C.相对论力学中，质点的动量和能量表达式与速度无关，只与质量有关D.相对论力学中的动量和能量表达式在低速情况下与经典力学近似相等，在高速情况下则有显著差异3、在研究动量守恒定律时，系统不受外力或所受合外力为零是重要条件。在光滑水平面上，两个质量分别为m1和m2的小球发生正碰，碰撞前速度分别为v1和v2，碰撞后速度分别为v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞为完全弹性碰撞，碰撞后两球的速度会如何变化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.无法确定4、在光学的偏振现象中，一束自然光通过偏振片后变成了偏振光。若偏振片的透振方向与光的振动方向夹角为θ，以下关于透过偏振片后的光强，哪一项计算是不正确的？（）A.光强与cos²θ成正比B.当θ=0时，光强最大C.可以通过马吕斯定律计算光强D.光强与入射光的波长有关5、在研究光的折射现象时，一束光线从空气斜射入水中。假设入射角为45度，水的折射率为1.33。以下关于折射角的大小，哪一项描述是不准确的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通过折射率和入射角，利用折射定律计算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具体度数与光的波长无关6、在热学中，理想气体的内能只与温度有关。一定质量的理想气体，温度升高了ΔT，内能增加了ΔU。若温度再升高相同的ΔT，内能的增加量会如何变化？（）A.增加量不变B.增加量增大C.增加量减小D.无法确定7、在近代物理中，电子通过双缝干涉实验时表现出波动性，以下哪种解释能说明这一现象？（）A.电子与双缝边缘发生碰撞B.电子在双缝间发生折射C.电子的运动遵循概率波规律D.电子受到双缝间电场的作用8、在狭义相对论中，时间膨胀效应会导致高速运动的时钟走得比静止时钟慢。如果一个飞船以接近光速的速度飞行，地球上观测到飞船上的时间流逝与地球上的时间流逝相比如何？（）A.飞船上的时间流逝更慢B.飞船上的时间流逝更快C.两者时间流逝相同D.取决于飞船的飞行方向9、关于相对论性质量，当一个物体的速度接近光速时，其质量会怎样变化？（）A.保持不变B.逐渐减小C.逐渐增大D.先增大后减小10、在光学的反射定律中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，且反射角等于入射角。当入射角增大时，反射角会如何变化？（）A.不变B.减小C.增大D.先增大后减小11、在研究物体的运动时，我们常常需要考虑力的作用。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，物体的速度从0增加到v。若力的大小变为2F，其他条件不变，物体达到速度v所需的时间会如何变化？（）A.时间不变B.时间缩短为原来的一半C.时间缩短为原来的四分之一D.无法确定12、在近代物理学的发展中，黑体辐射现象引发了重要的理论突破。对于一个黑体，其单位面积在单位时间内辐射出的能量与波长和温度有关。在一定温度下，随着波长的增加，辐射能量会如何变化？（）A.一直增加B.先增加后减小C.一直减小D.先减小后增加13、在热学中，研究热传递的方式包括热传导、热对流和热辐射。对于一个真空绝热的容器，内部有两个温度不同的物体，它们之间主要通过哪种方式进行热传递？（）A.热传导B.热对流C.热辐射D.以上都不是14、在电磁感应现象中，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关。一个匝数为N的线圈，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，磁通量的变化率为ΔΦ/Δt。若线圈的匝数增加到2N，其他条件不变，感应电动势会如何变化？（）A.增大到原来的2倍B.增大到原来的4倍C.不变D.减小到原来的一半15、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16、在相对论中，对于一个高速运动的物体，其质量会随着速度的增加而增大。当速度接近光速时，质量的增加趋势是怎样的？（）A.质量增加得越来越慢B.质量增加得越来越快C.质量保持不变D.质量先增加得快，后增加得慢17、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18、在光学的研究中，光的折射现象遵循一定的规律。对于一束光线从空气斜射入水中，入射角为45度，已知水的折射率为1.33，那么折射角大约是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度19、在狭义相对论中，对于同时的相对性概念，以下关于在不同惯性参考系中观察两个事件是否同时发生的判断，描述不准确的是（）A.在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一个参考系中一定不同时发生B.同时的相对性是由于光速不变原理导致的C.当两个参考系的相对速度较小时，同时的相对性不明显D.同时的相对性与观察者的运动状态有关20、在波动学中，驻波是两列振幅、频率和传播方向相同，但传播速度相反的波叠加形成的。对于一根两端固定的弦线上形成的驻波，在相邻两个波节之间的各点，振动的相位关系是怎样的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度21、在热力学中，理想气体的状态方程反映了气体的状态参量之间的关系。以下关于理想气体状态方程适用条件的说法，不准确的是？（）A.气体分子本身的体积可以忽略不计B.气体分子之间没有相互作用力C.只适用于温度不太低、压强不太高的情况D.对任何气体在任何条件下都适用22、在量子力学中，不确定关系限制了我们同时精确测量粒子的位置和动量。对于一个微观粒子，如果其位置的不确定量为Δx，那么其动量的不确定量Δp至少为多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)23、在相对论的理论框架下，关于时间膨胀和长度收缩效应，以下哪种说法是正确的？（）A.时间膨胀和长度收缩效应只存在于理论中，在实际生活中无法观测到B.当物体运动速度接近光速时，会出现时间膨胀和长度收缩现象，且这种效应是相对的，取决于观察者的参考系C.时间膨胀和长度收缩效应与物体的运动速度无关，是一种恒定不变的物理现象D.相对论中的时间膨胀和长度收缩效应违反了基本的物理规律，是不正确的24、在热力学第三定律的探讨中，关于绝对零度不可达到的原理和其意义，以下哪种描述是正确的？（）A.热力学第三定律指出，绝对零度可以通过有限的步骤达到，只是目前的技术还无法实现B.绝对零度不可达到意味着在任何过程中，系统的温度都不可能降低到绝对零度，这反映了热现象的方向性和有限性C.热力学第三定律对实际的热学过程没有任何指导意义，只是一种理论上的假设D.绝对零度不可达到是因为在接近绝对零度时，物质的性质会发生奇异的变化，使得进一步降温变得不可能25、在相对论力学中，对于物体的动能和质能关系，以下关于高速运动物体的动能表达式、质能方程的意义和应用的阐述，错误的是（）A.高速运动物体的动能不再是经典力学中的表达式B.质能方程表明质量和能量可以相互转化C.质能方程为核能的利用提供了理论基础D.物体的速度越大，其动能与经典力学计算结果差异越小二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在研究原子核的放射性衰变时，说明α衰变、β衰变和γ衰变的特点和规律，并举例说明其在核医学和考古学中的应用。2、（本题5分）在波动光学中，偏振光的干涉是一种特殊的干涉现象。请解释偏振光干涉的原理和条件，说明其与普通光干涉的区别，并举例说明其在应力分析和光学测量中的应用。3、（本题5分）在波动光学中，光栅衍射是一种重要的衍射现象。请解释光栅衍射的原理，说明光栅常数对衍射条纹的影响，并举例说明其在光谱分析和光通信中的应用。4、（本题5分）在相对论力学中，考虑一个高速运动的粒子与一个静止的粒子发生碰撞。请分析在相对论框架下，碰撞前后能量和动量的守恒情况，并与经典力学中的结果进行比较。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的均匀带电球体，电荷量为Q，球心处的电势为φ0。计算距离球心为r（r<R）处的电势。2、（本题5分）一个半径为R的均匀带电球体，电荷体密度为ρ。在球内距球心r处有一点电荷q。计算点电荷所受的电场力。3、（本题5分）一个边长为a的正方形均匀带电薄板，总电荷量为Q，在其中心上方距离为h处有一点P。已知薄板的边长a、电荷量Q、距离h，求点P处的电场强度大小和方向。4、（本题5分）一根长为L、质量为M的均匀细杆，可绕通过其一端且与杆垂直的水平光滑固定轴O在竖直平面内转动。初始时杆处于竖直位置，然后由静止释放，当杆转到与水平方向成θ角时，求此时杆的角速度和角加速度。5、（本题5分）在杨氏双缝干涉实验中，用波长为λ1和λ2的两种单色光分别照射，在屏上得到两组干涉条纹。已知屏到双缝的距离为D，双缝间距为d。计算两种光的条纹间距，并分析当波长差