安徽大學(xué)《物理光學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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)的應(yīng)用中，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)的理論，以下哪種說(shuō)法是準(zhǔn)確的？（）A.原子的能級(jí)是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級(jí)之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級(jí)是分立的，電子只能在特定的能級(jí)之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學(xué)中的原子結(jié)構(gòu)理論無(wú)法解釋原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜現(xiàn)象D.原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)和電子躍遷與原子核的性質(zhì)無(wú)關(guān)，只取決于電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2、在研究萬(wàn)有引力定律時(shí)，天體的運(yùn)動(dòng)遵循一定的規(guī)律。一個(gè)質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞質(zhì)量為M的地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(huì)如何變化？（）A.線速度不變B.線速度減小到原來(lái)的1/2C.線速度減小到原來(lái)的1/√2D.線速度減小到原來(lái)的1/43、在波動(dòng)方程中，波速、波長(zhǎng)和頻率之間存在著一定的關(guān)系。以下關(guān)于波速的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定B.對(duì)于同一列波，在不同介質(zhì)中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長(zhǎng)和頻率無(wú)關(guān)4、關(guān)于相對(duì)論性質(zhì)量，當(dāng)一個(gè)物體的速度接近光速時(shí)，其質(zhì)量會(huì)怎樣變化？（）A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小5、關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過(guò)偏振片后變成偏振光，以下哪種說(shuō)法能正確描述偏振光的特點(diǎn)？（）A.光的振動(dòng)方向在一個(gè)平面內(nèi)B.光的強(qiáng)度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長(zhǎng)發(fā)生變化6、在研究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用時(shí)，安培力的大小可以用公式F=BIL計(jì)算。如果電流方向與磁場(chǎng)方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F7、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足一定的方程。若已知粒子的勢(shì)能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內(nèi)U(x)=0，那么在此區(qū)域內(nèi)粒子的波函數(shù)滿足怎樣的方程？（）A.波動(dòng)方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程8、對(duì)于熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會(huì)如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無(wú)法確定9、在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)需要分別分析。一個(gè)物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會(huì)如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來(lái)的2倍C.水平位移增大到原來(lái)的4倍D.水平位移減小到原來(lái)的一半10、在狹義相對(duì)論中，同時(shí)的相對(duì)性是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于同時(shí)的相對(duì)性的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中可能不同時(shí)發(fā)生B.同時(shí)的相對(duì)性是光速不變?cè)淼谋厝唤Y(jié)果C.同時(shí)的相對(duì)性只在高速運(yùn)動(dòng)的情況下才明顯，低速時(shí)可以忽略D.同時(shí)的相對(duì)性意味著不存在絕對(duì)的同時(shí)性11、對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)，一個(gè)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，其位移隨時(shí)間的變化規(guī)律為x=Asin(ωt+φ)，以下哪個(gè)物理量決定了振動(dòng)的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t12、在波動(dòng)方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關(guān)于邊界條件的類型，不準(zhǔn)確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無(wú)限大邊界條件13、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過(guò)偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向夾角為θ，以下關(guān)于透過(guò)偏振片后的光強(qiáng)，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.光強(qiáng)與cos2θ成正比B.當(dāng)θ=0時(shí)，光強(qiáng)最大C.可以通過(guò)馬呂斯定律計(jì)算光強(qiáng)D.光強(qiáng)與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)14、在相對(duì)論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過(guò)程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質(zhì)能方程給出C.質(zhì)能方程表明質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量D.在核反應(yīng)中，質(zhì)量的虧損會(huì)釋放出巨大的能量15、關(guān)于相對(duì)論性動(dòng)量和能量，當(dāng)一個(gè)粒子的速度接近光速時(shí)，其動(dòng)量和能量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有很大的不同，以下哪種情況能體現(xiàn)這種差異？（）A.動(dòng)量隨速度增加而線性增加B.能量與速度無(wú)關(guān)C.動(dòng)量和能量都趨于無(wú)窮大D.能量不僅取決于動(dòng)量還與速度有關(guān)16、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場(chǎng)強(qiáng)度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場(chǎng)強(qiáng)度改變C.磁場(chǎng)強(qiáng)度和回路面積同時(shí)改變D.以上情況均可17、在電學(xué)中，一個(gè)電容器充電后與電源斷開，然后將兩極板間的距離增大，那么電容器的電容、電壓和電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場(chǎng)強(qiáng)度不變B.電容增大，電壓減小，電場(chǎng)強(qiáng)度減小C.電容不變，電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度不變D.電容減小，電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度減小18、在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹是相對(duì)的，取決于觀察者的參考系19、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(guò)程。在此過(guò)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(duì)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(duì)外做功的值等于內(nèi)能的減少量20、在牛頓力學(xué)的研究中，物體的運(yùn)動(dòng)遵循一定的規(guī)律。一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，它的速度會(huì)發(fā)生變化。以下關(guān)于速度變化量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt21、在電場(chǎng)的研究中，一個(gè)點(diǎn)電荷在空間中產(chǎn)生電場(chǎng)。若在該點(diǎn)電荷附近放置一個(gè)試探電荷，以下關(guān)于試探電荷所受電場(chǎng)力的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.電場(chǎng)力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同C.電場(chǎng)力的大小與點(diǎn)電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場(chǎng)力對(duì)試探電荷做功與路徑無(wú)關(guān)22、關(guān)于波動(dòng)的能量傳播，在一列機(jī)械波傳播的過(guò)程中，以下哪個(gè)物理量隨波的傳播而向前傳遞？（）A.波源的振動(dòng)能量B.波源的振動(dòng)頻率C.波源的振動(dòng)速度D.波源的振動(dòng)加速度23、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過(guò)程。已知?dú)怏w的比熱容為Cp，吸收的熱量為Q。以下關(guān)于氣體體積變化量與其他物理量的關(guān)系，哪一項(xiàng)推導(dǎo)是不正確的？（）A.利用熱力學(xué)第一定律和等壓過(guò)程的特點(diǎn)進(jìn)行推導(dǎo)B.體積變化量與溫度變化量成正比C.體積變化量與吸收的熱量成正比D.體積變化量與比熱容Cp無(wú)關(guān)24、在電學(xué)中，電容是描述電容器儲(chǔ)存電荷能力的物理量。以下關(guān)于電容的決定因素，不正確的是？（）A.電容器的電容與極板間的距離成反比B.電容器的電容與極板的正對(duì)面積成正比C.電容器的電容與極板間的介質(zhì)有關(guān)D.電容器所帶電荷量越多，電容越大25、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)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(shì)會(huì)如何變化？（）A.增大到原來(lái)的2倍B.增大到原來(lái)的4倍C.不變D.減小到原來(lái)的一半26、對(duì)于光學(xué)的研究，以下關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動(dòng)性，哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動(dòng)性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動(dòng)性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長(zhǎng)、縫寬等因素密切相關(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動(dòng)性無(wú)關(guān)，只是一種偶然的光學(xué)現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動(dòng)性，但在大多數(shù)情況下，光仍應(yīng)被視為粒子27、在電磁學(xué)的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對(duì)于一個(gè)頻率為f的電磁波，其波長(zhǎng)λ與頻率f的關(guān)系是怎樣的？（）A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c2/f28、在電磁學(xué)的電磁波理論中，對(duì)于電磁波的產(chǎn)生、傳播特性和應(yīng)用，以下關(guān)于電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系以及電磁波在真空中和介質(zhì)中的傳播的描述，錯(cuò)誤的是（）A.電磁波的波速等于波長(zhǎng)與頻率的乘積B.電磁波在真空中的傳播速度是恒定的C.電磁波在介質(zhì)中的波長(zhǎng)比在真空中長(zhǎng)D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同29、對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量，一個(gè)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的系統(tǒng)，其能量與振幅的平方成正比。當(dāng)振幅增大時(shí)，以下哪個(gè)物理量也會(huì)增大？（）A.振動(dòng)周期B.振動(dòng)頻率C.振動(dòng)速度的最大值D.振動(dòng)的初相位30、關(guān)于理想氣體的狀態(tài)方程，對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強(qiáng)、體積和溫度的關(guān)系，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.當(dāng)溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)與體積成反比B.當(dāng)體積不變時(shí)，壓強(qiáng)與溫度成正比C.當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）全面論述電磁學(xué)中的電磁波的群速度和相速度的概念，分析其物理意義、數(shù)學(xué)關(guān)系和在波導(dǎo)、光纖通信中的應(yīng)用。2、（本題5分）幾何光學(xué)中的像差理論對(duì)于提高光學(xué)成像質(zhì)量至關(guān)重要，分析像差的種類（如球差、彗差、像散等）、產(chǎn)生原因以及校正像差的方法和技術(shù)。3、（本題5分）分析熱力學(xué)第一定律和第二定律的內(nèi)容及意義，探討其在能源利用和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。4、（本題5分）探討熱力學(xué)中的克勞修斯不等式，論述其物理意義、推導(dǎo)過(guò)程以及在判斷不可逆過(guò)程和熱力學(xué)效率中的應(yīng)用和限制。5、（本題5分）全面論述熱力學(xué)中的可逆絕熱過(guò)程和不可逆絕熱過(guò)程的熵變分析，探討它們的熱力學(xué)性質(zhì)和在實(shí)際熱工過(guò)程中的意義。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在光學(xué)中，解釋凸透鏡成像的作圖法和成像規(guī)律？2、（本題5分）闡述流體的連續(xù)性方程的內(nèi)容及意義，分析其在流體力學(xué)中的重要性。3、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋弦線上橫波的傳播速度與弦線張力和線密度的關(guān)系？4、（本題5分）對(duì)于一個(gè)帶點(diǎn)粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分析粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和受力情況，并討論在什么條件下可以實(shí)現(xiàn)粒子的加速、偏轉(zhuǎn)或勻速直線運(yùn)動(dòng)？5、