北京理工大學《應用光學》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京理工大學

《應用光學》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、在量子力學的領(lǐng)域，微觀粒子具有波粒二象性。對于一個具有一定動量p的微觀粒子，其對應的德布羅意波長λ可以通過哪個公式計算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p2)2、在相對論力學中，關(guān)于質(zhì)點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學的差異，以下哪種說法是準確的？（）A.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學完全相同，只是在高速情況下進行了修正B.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量不再是簡單的線性關(guān)系，且能量與動量的平方成正比C.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量表達式與速度無關(guān)，只與質(zhì)量有關(guān)D.相對論力學中的動量和能量表達式在低速情況下與經(jīng)典力學近似相等，在高速情況下則有顯著差異3、在熱力學的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量4、在電磁學中，對于一個平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時保持極板上的電荷量不變。以下關(guān)于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項說法是不正確的？（）（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時，電容減小會導致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化5、在磁場的研究中，一個通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當圓環(huán)平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)6、在狹義相對論中，時間膨脹效應會導致高速運動的時鐘走得比靜止時鐘慢。如果一個飛船以接近光速的速度飛行，地球上觀測到飛船上的時間流逝與地球上的時間流逝相比如何？（）A.飛船上的時間流逝更慢B.飛船上的時間流逝更快C.兩者時間流逝相同D.取決于飛船的飛行方向7、在電磁感應中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢的大小與以下哪個因素無關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應強度C.線圈轉(zhuǎn)動的角速度D.線圈的電阻8、對于近代物理實驗中的光電效應，以下關(guān)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?shù)?？（）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(guān)，愛因斯坦光電方程無法解釋這一現(xiàn)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(xiàn)象，但存在諸多缺陷，需要進一步修正9、在量子物理中，氫原子的能級結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對于氫原子從高能級向低能級躍遷時，會發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計算，哪個公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh10、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對于兩個相鄰的線圈，其中一個線圈中的電流發(fā)生變化時，在另一個線圈中產(chǎn)生的感應電動勢與它們之間的互感系數(shù)以及電流變化率之間有怎樣的關(guān)系？（）A.感應電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應電動勢與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應電動勢與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成反比11、在近代物理學的發(fā)展中，黑體輻射現(xiàn)象引發(fā)了重要的理論突破。對于一個黑體，其單位面積在單位時間內(nèi)輻射出的能量與波長和溫度有關(guān)。在一定溫度下，隨著波長的增加，輻射能量會如何變化？（）A.一直增加B.先增加后減小C.一直減小D.先減小后增加12、在波動光學中，光的衍射現(xiàn)象是常見的。當一束光通過一個狹縫時，會在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄13、在研究帶電粒子在磁場中的運動時，一個電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，它將做什么運動？（）A.勻速直線運動B.勻加速直線運動C.勻速圓周運動D.平拋運動14、在靜電場中，電場線可以形象地描述電場的分布。關(guān)于電場線的性質(zhì)，以下說法正確的是：（）A.電場線是閉合曲線B.電場線的疏密表示電場強度的大小C.電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負電荷D.以上說法都不正確15、在波動方程的推導和應用中，關(guān)于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時刻質(zhì)點的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動方程的推導基于牛頓運動定律，只適用于機械波，對電磁波不適用16、在電磁學中，一個長直螺線管內(nèi)部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長度，以下關(guān)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(shù)成正比C.磁場強度與螺線管長度無關(guān)D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強度17、對于熱力學第二定律，以下關(guān)于熱機效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準確的是（）A.熱機效率不可能達到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量18、在靜電場中，高斯定理可以用來計算電場強度。對于一個帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強度大小與距離r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比19、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關(guān)于泡利不相容原理的應用，不準確的是？（）A.解釋了原子的殼層結(jié)構(gòu)B.確定了每個原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預測元素的化學性質(zhì)D.對原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響20、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長度收縮和時間膨脹的描述，不準確的是？（）A.運動的物體在運動方向上長度會收縮B.運動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的同時性相對性，解釋其物理意義，推導相關(guān)公式，并舉例說明其對時空觀念的影響。2、（本題5分）在波動學中，解釋波的能量密度和能流密度的概念？3、（本題5分）在波動學中，駐波是一種特殊的波動現(xiàn)象。請詳細闡述駐波的形成條件、特點以及與行波的區(qū)別？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一簡諧波的波函數(shù)為y=Acos(2πft-2πx/λ)，求波的頻率、周期、波長和波速。2、（本題5分）在均勻磁場B中，有一長度為l的金屬棒以速度v垂直于磁場方向運動。已知磁場的磁感應強度為B=0.5T，金屬棒長度l=0.3m，速度v=5m/s。計算金屬棒兩端的感應電動勢。3、（本題5分）一個電子在電場強度為E的勻強電場中沿直線運動，運動距離為l，電場力做功為W。求電子的電荷量和運動時間。4、（本題5分）一個粗細均勻的U形玻璃管，水平部分長為L，管內(nèi)裝有一段水銀柱，封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。當環(huán)境溫度升高ΔT時，水銀柱移動了一段距離x，已知大氣壓強為p0，玻璃管橫截面積為S。計算封閉氣體的壓強變化量。5、（本題5分）有一無限大均勻帶電平板，電荷面密度為σ，求平板兩側(cè)距離為d處