華東理工大學《光學》2022-2023學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁華東理工大學

《光學》2022-2023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20個小題，每小題2分，共40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、對于原子物理學，氫原子從高能級向低能級躍遷時會發(fā)射光子，若從n=3的能級躍遷到n=1的能級，發(fā)射的光子頻率是多少？（）A.由能級差決定B.固定不變C.與原子種類有關D.無法計算2、在牛頓力學的研究中，物體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經過時間t后，它的速度會發(fā)生變化。以下關于速度變化量的計算，哪個公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt3、在靜電場的高斯定理應用中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，通過高斯面計算電場強度時，與高斯面的半徑有怎樣的關系？（）A.電場強度與高斯面半徑成正比B.電場強度與高斯面半徑成反比C.電場強度與高斯面半徑的平方成正比D.在球外，電場強度與高斯面半徑的平方成反比4、對于近代物理實驗中的光電效應，以下關于其實驗規(guī)律和愛因斯坦光電方程的解釋，哪一項是恰當的？（）A.光電效應中，光電子的最大初動能與入射光的強度成正比，與入射光的頻率無關，愛因斯坦光電方程無法解釋這一現象B.光電效應的實驗規(guī)律包括存在截止頻率、光電子的瞬時發(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.光電效應表明光只是一種電磁波，其能量連續(xù)分布，與入射光的強度和頻率都成正比D.愛因斯坦光電方程雖然能夠解釋光電效應的部分現象，但存在諸多缺陷，需要進一步修正5、關于自感和互感現象，以下對于自感系數、互感系數的影響因素以及自感和互感在電路中的作用和應用的理解，不正確的是（）A.自感系數與線圈的匝數、形狀和是否有鐵芯有關B.互感系數與兩個線圈的相對位置和匝數有關C.自感現象總是阻礙電流的變化D.互感現象在變壓器中沒有作用6、在相對論中，一個物體的運動速度接近光速時，其長度會發(fā)生收縮。以下關于長度收縮效應的描述，哪一項是不正確的？（）A.收縮只發(fā)生在運動方向上B.收縮的程度與速度的平方成正比C.對于靜止的觀察者，物體的長度會變短D.長度收縮是一種視覺錯覺，實際上物體的長度不變7、在研究萬有引力定律時，天體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質量為m的衛(wèi)星繞質量為M的地球做勻速圓周運動，軌道半徑為r，線速度為v。若衛(wèi)星的軌道半徑增大到2r，其他條件不變，線速度會如何變化？（）A.線速度不變B.線速度減小到原來的1/2C.線速度減小到原來的1/√2D.線速度減小到原來的1/48、在熱學中，一定量的理想氣體經歷絕熱自由膨脹過程，以下哪個物理量不變？（）A.溫度B.內能C.壓強D.熵9、在相對論的研究中，時間膨脹效應是一個關鍵概念。一個靜止時長為t0的時鐘，放在以速度v運動的飛船上，地面上的觀察者測得的時鐘時間t會如何變化？（）A.t<t0B.t=t0C.t>t0D.與v的大小無關10、在電磁學的電磁波理論中，電磁波在真空中的傳播速度是恒定的。不同頻率的電磁波在真空中傳播時，哪個物理量是相同的？（）A.波長B.波速C.頻率D.能量11、在熱學中，理想氣體的絕熱過程是一種特殊的熱力學過程。以下關于絕熱過程中氣體狀態(tài)參量的變化，不準確的是？（）A.絕熱壓縮時，溫度升高，壓強增大B.絕熱膨脹時，溫度降低，壓強減小C.絕熱過程中，氣體的內能保持不變D.絕熱過程中12、在研究狹義相對論時，當一個物體以接近光速的速度運動時，以下哪個物理量會發(fā)生顯著的變化？（）A.質量B.長度C.時間D.以上物理量都會13、在剛體力學中，一均勻細棒可繞通過其一端的光滑固定軸在豎直平面內轉動，當棒從水平位置自由下擺到豎直位置的過程中，其角速度和角加速度如何變化？（）A.角速度增大，角加速度增大B.角速度增大，角加速度減小C.角速度減小，角加速度減小D.角速度減小，角加速度增大14、在研究氣體分子運動時，麥克斯韋速率分布函數能夠描述氣體分子的速率分布情況。對于一定質量的理想氣體，溫度升高時，分子的最概然速率會如何變化？（）A.不變B.增大C.減小D.先增大后減小15、在光學的反射定律中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線兩側，且反射角等于入射角。當入射角增大時，反射角會如何變化？（）A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小16、在光學成像中，薄透鏡成像公式描述了物距、像距和焦距之間的關系。以下關于薄透鏡成像的特點，不準確的是？（）A.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像B.當物距等于焦距時，不能成像C.像的大小和正倒只與物距有關，與焦距無關D.薄透鏡可以成實像也可以成虛像17、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（）18、在光的衍射現象中，衍射條紋的寬度與波長、障礙物尺寸等因素有關。一束波長為λ的光通過一個寬度為a的狹縫發(fā)生衍射，若波長增大到2λ，其他條件不變，衍射條紋的寬度會如何變化？（）A.寬度不變B.寬度增大到原來的2倍C.寬度增大到原來的4倍D.寬度減小到原來的一半19、在研究物體的運動時，我們常常需要考慮力的作用。一個質量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經過時間t后，物體的速度從0增加到v。若力的大小變?yōu)?F，其他條件不變，物體達到速度v所需的時間會如何變化？（）A.時間不變B.時間縮短為原來的一半C.時間縮短為原來的四分之一D.無法確定20、在研究磁場對電流的作用時，安培力的大小可以用公式F=BIL計算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）結合量子力學中的不確定性原理，解釋其物理內涵，推導位置和動量、能量和時間的不確定關系，并舉例說明其應用。2、（本題5分）說明駐波的形成條件及特點，探討駐波在聲學和光學中的應用。3、（本題5分）簡述磁場線的特點及性質，分析磁場線在磁場描述中的作用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個折射率為1.5的玻璃磚上方，有一束與玻璃磚上表面成45°角的光線入射，光線在玻璃磚中的折射角為30°。已知玻璃磚的厚度為d，計算光線在玻璃磚中傳播的時間。2、（本題5分）一長直導線通有電流I1，在其附近有一矩形線圈，邊長分別為L1和L2，線圈與導線共面，且矩形的一邊與導線平行，距離為d。當導線中的電流以恒定速率增加時，求線圈中的感應電動勢。3、（本題5分）在一個LC并聯(lián)諧振電路中，已知電容C=50pF，電感L=20μH，電源電流I=1mA。求電路的諧振頻率、品質因數以及諧振時電容和電感中的電流。4、（本題5分）一理想氣體進行卡諾循環(huán)，高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，求循環(huán)效率。5、（本題5分）在一個半徑為R的光滑半球形碗內，一質量為m的小球在碗內的最低點獲得一個初速度v，使其能夠在碗內做圓周運動