北京理工大學(xué)《應(yīng)用光學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京理工大學(xué)

《應(yīng)用光學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在量子力學(xué)的領(lǐng)域，微觀粒子具有波粒二象性。對于一個(gè)具有一定動(dòng)量p的微觀粒子，其對應(yīng)的德布羅意波長λ可以通過哪個(gè)公式計(jì)算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p2)2、在相對論力學(xué)中，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量和能量表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)的差異，以下哪種說法是準(zhǔn)確的？（）A.相對論力學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量和能量表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)完全相同，只是在高速情況下進(jìn)行了修正B.相對論力學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量和能量不再是簡單的線性關(guān)系，且能量與動(dòng)量的平方成正比C.相對論力學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量和能量表達(dá)式與速度無關(guān)，只與質(zhì)量有關(guān)D.相對論力學(xué)中的動(dòng)量和能量表達(dá)式在低速情況下與經(jīng)典力學(xué)近似相等，在高速情況下則有顯著差異3、在熱力學(xué)的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因?yàn)榻^熱膨脹對外做功B.溫度降低，因?yàn)閮?nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量4、在電磁學(xué)中，對于一個(gè)平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時(shí)保持極板上的電荷量不變。以下關(guān)于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項(xiàng)說法是不正確的？（）（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時(shí)，電容減小會(huì)導(dǎo)致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化5、在磁場的研究中，一個(gè)通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強(qiáng)度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計(jì)算，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當(dāng)圓環(huán)平面與磁場方向平行時(shí)，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計(jì)算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)6、在狹義相對論中，時(shí)間膨脹效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得比靜止時(shí)鐘慢。如果一個(gè)飛船以接近光速的速度飛行，地球上觀測到飛船上的時(shí)間流逝與地球上的時(shí)間流逝相比如何？（）A.飛船上的時(shí)間流逝更慢B.飛船上的時(shí)間流逝更快C.兩者時(shí)間流逝相同D.取決于飛船的飛行方向7、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度D.線圈的電阻8、對于近代物理實(shí)驗(yàn)中的光電效應(yīng)，以下關(guān)于其實(shí)驗(yàn)規(guī)律和愛因斯坦光電方程的解釋，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度成正比，與入射光的頻率無關(guān)，愛因斯坦光電方程無法解釋這一現(xiàn)象B.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律包括存在截止頻率、光電子的瞬時(shí)發(fā)射等，愛因斯坦光電方程成功地解釋了這些規(guī)律，指出光具有粒子性C.光電效應(yīng)表明光只是一種電磁波，其能量連續(xù)分布，與入射光的強(qiáng)度和頻率都成正比D.愛因斯坦光電方程雖然能夠解釋光電效應(yīng)的部分現(xiàn)象，但存在諸多缺陷，需要進(jìn)一步修正9、在量子物理中，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對于氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh10、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對于兩個(gè)相鄰的線圈，其中一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢與它們之間的互感系數(shù)以及電流變化率之間有怎樣的關(guān)系？（）A.感應(yīng)電動(dòng)勢與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應(yīng)電動(dòng)勢與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應(yīng)電動(dòng)勢與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應(yīng)電動(dòng)勢與互感系數(shù)和電流變化率都成反比11、在近代物理學(xué)的發(fā)展中，黑體輻射現(xiàn)象引發(fā)了重要的理論突破。對于一個(gè)黑體，其單位面積在單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量與波長和溫度有關(guān)。在一定溫度下，隨著波長的增加，輻射能量會(huì)如何變化？（）A.一直增加B.先增加后減小C.一直減小D.先減小后增加12、在波動(dòng)光學(xué)中，光的衍射現(xiàn)象是常見的。當(dāng)一束光通過一個(gè)狹縫時(shí)，會(huì)在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會(huì)怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄13、在研究帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，它將做什么運(yùn)動(dòng)？（）A.勻速直線運(yùn)動(dòng)B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.平拋運(yùn)動(dòng)14、在靜電場中，電場線可以形象地描述電場的分布。關(guān)于電場線的性質(zhì)，以下說法正確的是：（）A.電場線是閉合曲線B.電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小C.電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷D.以上說法都不正確15、在波動(dòng)方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡諧波的波動(dòng)方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡諧波的波動(dòng)方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動(dòng)方程的解只取決于波源的振動(dòng)情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡諧波的波動(dòng)方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機(jī)械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動(dòng)方程的推導(dǎo)基于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，只適用于機(jī)械波，對電磁波不適用16、在電磁學(xué)中，一個(gè)長直螺線管內(nèi)部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長度，以下關(guān)于磁場強(qiáng)度的計(jì)算，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.磁場強(qiáng)度與電流成正比B.磁場強(qiáng)度與匝數(shù)成正比C.磁場強(qiáng)度與螺線管長度無關(guān)D.可以通過安培環(huán)路定理計(jì)算磁場強(qiáng)度17、對于熱力學(xué)第二定律，以下關(guān)于熱機(jī)效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準(zhǔn)確的是（）A.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進(jìn)行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量18、在靜電場中，高斯定理可以用來計(jì)算電場強(qiáng)度。對于一個(gè)帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強(qiáng)度大小與距離r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比19、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關(guān)于泡利不相容原理的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.解釋了原子的殼層結(jié)構(gòu)B.確定了每個(gè)原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預(yù)測元素的化學(xué)性質(zhì)D.對原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響20、在狹義相對論中，長度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長度收縮和時(shí)間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上長度會(huì)收縮B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，即時(shí)間膨脹C.長度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)只在接近光速時(shí)才明顯D.長度收縮和時(shí)間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）請?jiān)敿?xì)闡述狹義相對論中的同時(shí)性相對性，解釋其物理意義，推導(dǎo)相關(guān)公式，并舉例說明其對時(shí)空觀念的影響。2、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋波的能量密度和能流密度的概念？3、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，駐波是一種特殊的波動(dòng)現(xiàn)象。請?jiān)敿?xì)闡述駐波的形成條件、特點(diǎn)以及與行波的區(qū)別？三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一簡諧波的波函數(shù)為y=Acos(2πft-2πx/λ)，求波的頻率、周期、波長和波速。2、（本題5分）在均勻磁場B中，有一長度為l的金屬棒以速度v垂直于磁場方向運(yùn)動(dòng)。已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T，金屬棒長度l=0.3m，速度v=5m/s。計(jì)算金屬棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢。3、（本題5分）一個(gè)電子在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中沿直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)距離為l，電場力做功為W。求電子的電荷量和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。4、（本題5分）一個(gè)粗細(xì)均勻的U形玻璃管，水平部分長為L，管內(nèi)裝有一段水銀柱，封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。當(dāng)環(huán)境溫度升高ΔT時(shí)，水銀柱移動(dòng)了一段距離x，已知大氣壓強(qiáng)為p0，玻璃管橫截面積為S。計(jì)算封閉氣體的壓強(qiáng)變化量。5、（本題5分）有一無限大均勻帶電平板，電荷面密度為σ，求平板兩側(cè)距離為d處