湖南文理學(xué)院《光學(xué)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價(jià)的。對于一個(gè)熱機(jī)，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼1，向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃繛镼2，對外做功為W，如果該熱機(jī)的效率為50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J2、在量子力學(xué)的發(fā)展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)隨時(shí)間變化的基本方程。以下關(guān)于薛定諤方程的性質(zhì)，不準(zhǔn)確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數(shù)C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應(yīng)3、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4、在相對論中，考慮兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)的慣性系S和S'，在S系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在S'系中觀測可能不同時(shí)發(fā)生。以下關(guān)于這種時(shí)間相對性的解釋，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.時(shí)間的相對性是由光速不變原理導(dǎo)致的B.可以通過洛倫茲變換來計(jì)算時(shí)間的差異C.這種時(shí)間差異只在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)才明顯D.時(shí)間的相對性與觀察者的位置無關(guān)5、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用伏安法測量電阻時(shí)，由于電表內(nèi)阻的影響會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差，以下哪種接法適用于測量阻值較大的電阻？（）A.電流表內(nèi)接法B.電流表外接法C.兩種接法均可D.兩種接法均不可6、對于量子力學(xué)的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時(shí)表現(xiàn)為粒子，有時(shí)表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時(shí)精確測量粒子的位置和動(dòng)量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時(shí)精確測量粒子的位置和動(dòng)量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為7、在牛頓力學(xué)的研究中，對于一個(gè)物體在光滑水平面上受到水平力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.物體的加速度與所受的力成正比B.力消失后，物體將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)C.物體的速度會(huì)一直線性增加D.物體的質(zhì)量越大，加速度越小8、在相對論的框架下，一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的粒子的質(zhì)量會(huì)隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一（）9、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對流和輻射。一個(gè)高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導(dǎo)進(jìn)行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導(dǎo)的速率會(huì)如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍10、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，對于絕熱過程，以下關(guān)于其特點(diǎn)的描述，不正確的是？（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.絕熱膨脹時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)能減少，溫度降低C.絕熱壓縮時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)能增加，溫度升高D.絕熱過程中，系統(tǒng)對外做功等于內(nèi)能的減少量11、在剛體力學(xué)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。以下關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)B.與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)C.質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一定越大D.對于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的剛體，可以通過公式計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量12、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率有關(guān)。一個(gè)匝數(shù)為N的線圈，在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁通量的變化率為ΔΦ/Δt。若線圈的匝數(shù)增加到2N，其他條件不變，感應(yīng)電動(dòng)勢會(huì)如何變化？（）A.增大到原來的2倍B.增大到原來的4倍C.不變D.減小到原來的一半13、在磁場對電流的作用中，對于安培力的大小、方向的判斷以及磁力矩的計(jì)算，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.安培力的大小與電流大小、導(dǎo)線長度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)B.安培力的方向用左手定則判斷C.當(dāng)載流導(dǎo)線與磁場方向平行時(shí)，安培力最大D.磁力矩等于安培力與力臂的乘積14、在振動(dòng)學(xué)中，簡諧振動(dòng)是一種最簡單的振動(dòng)形式。以下關(guān)于簡諧振動(dòng)的特征，不正確的是？（）A.回復(fù)力與位移成正比且方向相反B.振動(dòng)的頻率與振幅無關(guān)C.振動(dòng)的能量與振幅的平方成正比D.簡諧振動(dòng)一定是等幅振動(dòng)，不存在阻尼15、在電磁學(xué)的電容部分，平行板電容器的電容與極板面積、極板間距和電介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。如果在一個(gè)平行板電容器中插入一塊電介質(zhì)，其電容會(huì)如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小16、在量子力學(xué)中，對于一個(gè)微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒17、在光學(xué)的全反射現(xiàn)象中，當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界角，就會(huì)發(fā)生全反射。對于某種介質(zhì)，臨界角為45度，當(dāng)入射角為60度時(shí)，反射光和折射光的強(qiáng)度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:018、在研究光的折射時(shí)，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角增大到一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，以下哪種條件能使全反射更容易發(fā)生？（）A.增大光密介質(zhì)的折射率B.減小光密介質(zhì)的折射率C.增大光疏介質(zhì)的折射率D.減小光的頻率19、在熱力學(xué)中，理想氣體的狀態(tài)方程反映了氣體的狀態(tài)參量之間的關(guān)系。以下關(guān)于理想氣體狀態(tài)方程適用條件的說法，不準(zhǔn)確的是？（）A.氣體分子本身的體積可以忽略不計(jì)B.氣體分子之間沒有相互作用力C.只適用于溫度不太低、壓強(qiáng)不太高的情況D.對任何氣體在任何條件下都適用20、在熱力學(xué)第二定律中，指出了熱傳導(dǎo)過程的方向性。從高溫物體向低溫物體傳熱是自發(fā)的，那么反過來，從低溫物體向高溫物體傳熱是否可能自發(fā)進(jìn)行？（）A.可能B.不可能C.在一定條件下可能D.無法確定21、在剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，力矩的作用會(huì)改變剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體，受到多個(gè)力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度會(huì)怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小22、在光學(xué)的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。當(dāng)光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，且n1>n2時(shí)，如果入射角逐漸增大，那么折射角會(huì)如何變化？（）A.一直增大B.先增大后減小C.增大到一定程度后變?yōu)?0度D.保持不變23、在波動(dòng)學(xué)的研究中，機(jī)械波的傳播具有一定的特性。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波源的振動(dòng)方程為y=Asin(ωt)，波速為v。在t時(shí)刻，x處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移y與哪些因素有關(guān)？（）A.只與t有關(guān)B.只與x有關(guān)C.與t和x都有關(guān)D.與t和x都無關(guān)24、在熱力學(xué)第二定律的探討中，熱機(jī)的效率存在一定的限制。對于一個(gè)在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g工作的卡諾熱機(jī)，高溫?zé)嵩礈囟葹門1，低溫?zé)嵩礈囟葹門2，以下關(guān)于其效率η的表達(dá)式，哪個(gè)是正確的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T125、在光學(xué)領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的重要表現(xiàn)。對于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以下關(guān)于干涉條紋特點(diǎn)的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時(shí)，條紋間距增大二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述中，揭示了熱過程的不可逆性。請?jiān)敿?xì)闡述這兩種表述的內(nèi)容，并說明它們之間的等價(jià)性。2、（本題5分）在電磁學(xué)中，討論磁場對載流導(dǎo)線的安培力的計(jì)算和應(yīng)用？3、（本題5分）簡述電磁波的特點(diǎn)及分類，分析不同類型電磁波在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用。4、（本題5分）對于一個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，已知其位移隨時(shí)間的變化關(guān)系，如何通過圖像法求出其速度？并說明圖像中斜率的物理意義。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一粗細(xì)均勻的U形管，左端封閉，右端開口，管內(nèi)有一段水銀柱將空氣柱封閉在左管內(nèi)。已知大氣壓強(qiáng)為76cmHg，左管內(nèi)空氣柱長度為20cm，溫度為27℃?，F(xiàn)將環(huán)境溫度緩慢升高到87℃，求此時(shí)左管內(nèi)空氣柱的長度和水銀柱移動(dòng)的距離。2、（本題5分）一束自然光通過兩個(gè)偏振片，其偏振化方向夾角為60°。已知入射光的強(qiáng)度為I0，求通過第二個(gè)偏振片后的光強(qiáng)。3、（本題5分）在一個(gè)折射率為n的介質(zhì)中，有一束光線從點(diǎn)A傳播到點(diǎn)B，兩點(diǎn)之間的距離為L，光線與界面法線的夾角為θ。計(jì)算光線傳播的時(shí)間，并討論當(dāng)折射率變化時(shí)傳播時(shí)間的改變。4、（本題5分）在光滑的水平面上，有三個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B、C排成一直線，A球以速度v與靜止的B球正碰，碰撞后A、B兩球的速度分別為v1、v2，然后B球與C球發(fā)生完全非彈性碰撞。求C球最終的速度。5、（本題5分）在光滑的水平面上，有兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊A和B，質(zhì)量分別為mA和mB，它們之間用一根輕質(zhì)彈簧相連。開始時(shí)物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，具有彈性勢能Ep?，F(xiàn)突然釋放