湖南文理學院《信息光學》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《信息光學》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功有關。一個帶正電的粒子在電場中運動，電場力做正功，粒子的電勢能會如何變化？（）A.電勢能增大B.電勢能減小C.電勢能不變D.先增大后減小2、在電磁學的知識體系里，關于電磁波的產生和傳播特性，以下哪種表述是恰當的？（）A.電磁波只能由電荷的勻速運動產生，其傳播不需要介質，在真空中的傳播速度與頻率無關B.電磁波可以由電荷的變速運動產生，其傳播需要介質，在不同介質中的傳播速度相同C.電磁波的產生與電荷的運動無關，其傳播速度在真空中恒定，但在不同介質中會發(fā)生變化，且頻率越高，折射越明顯D.電磁波由周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)產生，在真空中以光速傳播，頻率不同的電磁波在同一介質中的傳播速度不同3、在電磁學中，一個長直螺線管內部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數、電流和長度，以下關于磁場強度的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁場強度與電流成正比B.磁場強度與匝數成正比C.磁場強度與螺線管長度無關D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強度4、在相對論中，時間膨脹效應表明運動的時鐘會變慢。如果一個飛船以0.8c的速度（c為光速）飛行，地球上的觀察者測量飛船上的時間流逝速度與地球上的時間流逝速度之比是多少？（）A.0.6B.0.8C.5/3D.3/55、在熱力學的研究中，理想氣體經歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關于氣體的溫度、壓強和熵的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.溫度不變B.壓強減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比6、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發(fā)射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm7、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關于粒子質量的變化趨勢，哪一（）8、在量子力學的范疇內，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時間改變，以下哪種說法能準確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動量能同時確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現的概率是恒定的D.粒子的運動狀態(tài)是不確定的9、對于光學中的光的散射現象，以下關于瑞利散射和米氏散射的特點、產生條件以及在大氣光學中的應用，表述錯誤的是（）A.瑞利散射強度與波長的四次方成反比B.米氏散射的強度與波長關系不大C.天空呈現藍色是瑞利散射的結果D.光的散射現象對光通信沒有影響10、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功的關系密切。一個帶正電的粒子在電場中移動，電場力做正功，其電勢能會如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少11、對于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數發(fā)生衰變所需的時間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？（）A.元素的化學狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內部結構D.以上因素均不影響12、在電學中，一個電阻為R的電阻絲，接在電壓為U的電源上，在t時間內產生的熱量為Q。若將電阻絲對折后接入同一電源，在相同時間內產生的熱量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q13、在研究平拋運動的實驗中，通過測量水平位移和豎直位移來計算初速度。如果實驗中忽略了空氣阻力的影響，實際測量的初速度會比真實值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定14、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。以下關于熱力學第二定律的理解，不準確的是？（）A.熱不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化B.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a生其他影響C.熱力學第二定律說明第二類永動機是不可能制成的D.熱力學第二定律表明所有的熱過程都是可逆的15、在光學的全反射現象中，當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于某種介質，臨界角為45度，當入射角為60度時，反射光和折射光的強度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:0二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）分析液體的汽化和凝結現象及特點，探討其在熱學中的重要性。2、（本題5分）在研究物體的振動時，固有頻率的概念是什么？說明影響物體固有頻率的因素，并舉例說明其在工程中的應用，如橋梁的共振現象。3、（本題5分）分析熱力學第二定律的兩種表述及含義，探討其在熱學中的重要性。4、（本題5分）分析量子力學中的隧道效應的現象及應用，探討隧道效應在現代科技中的重要意義。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）全面論述靜電場的性質和規(guī)律，包括電場強度、電勢、電勢能等概念，以及靜電場中的高斯定理和環(huán)路定理，并舉例說明其在實際問題中的應用。2、（本題5分）詳細探討光的熒光和磷光現象，解釋其物理機制、發(fā)光特點和在發(fā)光材料、生物標記等領域的應用。3、（本題5分）相對論對牛頓力學進行了重大修正，分析相對論中的時間膨脹和長度收縮現象，闡述其原理、實驗證據以及在現代物理學中的應用。4、（本題5分）深入研究靜電場中的等勢面的繪制方法和應用，分析其物理意義、數學計算和在電場分布可視化、電場問題求解中的作用。5、（本題5分）在相對論中，相對論速度變換公式對于理解高速運動物體的相對速度具有重要意義，分析其推導過程、與經典速度變換的區(qū)別以及在粒子碰撞等過程中的應用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一質量為m、半徑為r的均質球體，在水平面上純滾動，其質心的速度為v。求球體的動能和對與接觸面接觸點的角動量。2、（本題10分）在均勻磁場B中，有一個邊長為l的正方形導體框，導體框以角速度ω繞一邊勻速轉動。計算導體框產生的感應電動勢的瞬時值和有效