北京理工大學(xué)《光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2022-2023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)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在相對(duì)論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。一個(gè)物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能為Ek。若速度增大到2v，動(dòng)能會(huì)如何變化？（）A.動(dòng)能增大到原來(lái)的2倍B.動(dòng)能增大到原來(lái)的4倍C.動(dòng)能增大到原來(lái)的8倍D.動(dòng)能增大到原來(lái)的16倍2、在光學(xué)的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)具有重要意義。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長(zhǎng)為λ的單色光垂直入射，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關(guān)系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D3、在近代物理中，盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。在實(shí)驗(yàn)中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他條件不變，那么散射角大于90度的α粒子數(shù)會(huì)如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無(wú)法確定4、在磁場(chǎng)中，一根通有電流I、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，垂直于磁場(chǎng)方向放置，若磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么導(dǎo)線所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.無(wú)法確定5、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6、對(duì)于靜電場(chǎng)的性質(zhì)，以下關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的概念以及它們之間的關(guān)系，哪一個(gè)是正確的？（）A.電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總是指向電勢(shì)降低的方向B.電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)沒(méi)有直接關(guān)系，它們分別獨(dú)立描述電場(chǎng)的不同特性，電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)一定高C.電勢(shì)的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小成正比，電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)也一定為零D.電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都是標(biāo)量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則7、在熱學(xué)中，一定量的理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過(guò)程，以下哪個(gè)物理量不變？（）A.溫度B.內(nèi)能C.壓強(qiáng)D.熵8、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9、在熱力學(xué)中，熵是一個(gè)反映系統(tǒng)混亂程度的熱力學(xué)量。對(duì)于一個(gè)絕熱不可逆過(guò)程，系統(tǒng)的熵是如何變化的？（）A.不變B.減小C.增大D.可能增大也可能減小10、在電磁學(xué)中，自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。一個(gè)電感為L(zhǎng)的線圈，通過(guò)的電流為I。若電流在極短時(shí)間內(nèi)從I變?yōu)?，線圈兩端產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的大小為多少？（）A.0B.LC.LID.無(wú)法確定11、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的線圈在均勻磁場(chǎng)B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em為多少？（）A.Em=NBSωB.Em=NBSω2C.Em=BSωD.Em=BSω212、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.t13、對(duì)于波動(dòng)光學(xué)，兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定的光波在空間相遇會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，若兩束光的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，那么相遇處的光強(qiáng)會(huì)怎樣？（）A.最強(qiáng)B.最弱C.介于最強(qiáng)和最弱之間D.無(wú)法確定14、在近代物理中，關(guān)于原子核的放射性衰變，一個(gè)放射性原子核經(jīng)過(guò)一定時(shí)間發(fā)生衰變。以下關(guān)于衰變規(guī)律和半衰期的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.衰變的概率與時(shí)間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時(shí)間C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期與外界條件無(wú)關(guān)15、在光學(xué)成像的原理中，對(duì)于薄透鏡成像公式的推導(dǎo)、適用條件以及像的性質(zhì)和特點(diǎn)，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實(shí)、正倒和大小與物距和焦距有關(guān)C.當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）說(shuō)明波動(dòng)光學(xué)中的半波損失現(xiàn)象及產(chǎn)生條件，分析半波損失在光學(xué)中的應(yīng)用。2、（本題5分）說(shuō)明波動(dòng)的基本特征及分類，分析不同類型波動(dòng)在物理現(xiàn)象中的表現(xiàn)。3、（本題5分）隨著天體物理學(xué)的發(fā)展，探討恒星的形成、演化過(guò)程，分析恒星內(nèi)部的核反應(yīng)機(jī)制和能量傳輸過(guò)程。4、（本題5分）對(duì)于一個(gè)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，已知其下落的高度和重力加速度，如何計(jì)算物體下落的時(shí)間、末速度和落地時(shí)的沖擊力？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）從物理原理出發(fā)，探討激光的產(chǎn)生機(jī)制、特性和應(yīng)用，包括激光的工作物質(zhì)、諧振腔、增益和閾值條件，以及激光在通信、加工和醫(yī)療中的廣泛應(yīng)用。2、（本題5分）深入研究光的干涉和衍射現(xiàn)象，闡述其產(chǎn)生的條件、特點(diǎn)和在光學(xué)儀器、精密測(cè)量等領(lǐng)域的應(yīng)用。3、（本題5分）在近代物理實(shí)驗(yàn)中，電子衍射實(shí)驗(yàn)對(duì)證實(shí)物質(zhì)波的存在具有重要意義，請(qǐng)分析電子衍射實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)裝置和結(jié)果，以及其對(duì)量子力學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用。4、（本題5分）深入研究靜電場(chǎng)中的電容器和電容的概念，闡述它們的物理意義、計(jì)算方法以及在電路儲(chǔ)能和濾波中的作用。5、（本題5分）在熱力學(xué)系統(tǒng)中，探討多元系的熱力學(xué)性質(zhì)和相變，論述多元系的吉布斯相律、化學(xué)勢(shì)和相平衡條件，以及多元系在材料科學(xué)和化學(xué)工程中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一長(zhǎng)直螺線管，單位長(zhǎng)度的匝數(shù)為n，通有電流I。計(jì)算螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁通量，并分析當(dāng)電流變化時(shí)磁場(chǎng)的變化規(guī)律。2、（本題10分）一理想氣體經(jīng)歷絕熱過(guò)程，壓強(qiáng)從p1變?yōu)閜2，體積從V1變?yōu)閂2。已知該氣體的比熱容比為γ，求此過(guò)程中氣體所做的功。3、（本題10分）一均勻磁場(chǎng)中，有一面積為S