北京理工大學《應用光學課程實踐》2023-2024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頁北京理工大學《應用光學課程實踐》

2023-2024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、在磁場中，安培環(huán)路定理可以用來計算磁感應強度。以下關于安培環(huán)路定理的應用，不準確的是？（）A.要求磁場具有高度的對稱性B.閉合回路必須選取在磁場為零的區(qū)域C.可以用于計算無限長直導線周圍的磁感應強度D.對于非對稱的磁場分布，不能直接應用安培環(huán)路定理2、在近代物理中，電子通過雙縫干涉實驗時表現出波動性，以下哪種解釋能說明這一現象？（）A.電子與雙縫邊緣發(fā)生碰撞B.電子在雙縫間發(fā)生折射C.電子的運動遵循概率波規(guī)律D.電子受到雙縫間電場的作用3、在電磁感應中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生的交流電的頻率為50Hz。如果線圈的面積增大一倍，轉速增大一倍，其他條件不變，那么交流電的頻率變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz4、在波動光學中，單縫衍射現象具有獨特的特征。以下關于單縫衍射中暗紋位置的確定，不正確的是？（）A.暗紋位置由衍射角與縫寬的關系決定B.中央明紋兩側的第一條暗紋對應的衍射角滿足一定條件C.暗紋的位置與入射光的波長無關D.縫寬越小，衍射條紋越寬，暗紋位置也會發(fā)生變化5、在波動光學的領域，考慮一束相干光通過雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時保持其他條件不變。以下關于干涉條紋間距的變化，哪一項分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會變小，因為雙縫間距與條紋間距成反比B.可以通過雙縫干涉的公式來定量計算條紋間距的變化C.光的波長不變的情況下，雙縫間距增大必然導致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強度無關6、在波動光學中，光柵衍射是一種重要的衍射現象。以下關于光柵衍射條紋的特點，不準確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數，條紋會變得更加尖銳明亮7、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.√3F8、在光學儀器中，顯微鏡和望遠鏡的原理和性能是重要的知識點。以下關于顯微鏡和望遠鏡的分辨本領，不正確的是？（）A.顯微鏡的分辨本領取決于物鏡的數值孔徑B.望遠鏡的分辨本領取決于物鏡的口徑C.增大顯微鏡的放大倍數可以提高分辨本領D.望遠鏡的分辨本領與目鏡無關9、在波動光學中，關于薄膜干涉現象，例如肥皂泡表面的彩色條紋，以下對于產生干涉的條件、條紋特點和應用的描述，錯誤的是（）A.薄膜的上下表面反射的光發(fā)生干涉B.條紋的間距與薄膜厚度和入射光波長有關C.干涉條紋是等間距的明暗相間條紋D.薄膜干涉可用于檢測光學元件表面的平整度10、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11、在電磁學的安培環(huán)路定理中，對于一個載有恒定電流的長直導線，若以導線為軸作一個半徑為r的圓形環(huán)路，當r<導線半徑時，環(huán)路上的磁感應強度大小與r的關系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r成反比C.與r的平方成正比D.與r無關12、在熱力學第二定律的探討中，熱機的效率存在一定的限制。對于一個在兩個恒溫熱源之間工作的卡諾熱機，高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，以下關于其效率η的表達式，哪個是正確的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T113、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14、在研究簡諧振動時，一個質量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數增大，而其他條件不變。以下關于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數增大必然導致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關15、在剛體力學的研究中，關于剛體的定軸轉動定律和轉動慣量的影響因素，以下哪種描述是準確的？（）A.剛體的定軸轉動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉動慣量與角加速度的乘積，轉動慣量只與剛體的質量分布有關，與轉軸位置無關B.剛體的定軸轉動定律與牛頓第二定律類似，轉動慣量取決于剛體的質量、形狀和轉軸位置，質量分布離轉軸越遠，轉動慣量越大C.剛體的轉動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉動D.剛體的定軸轉動定律只適用于勻速轉動的情況，對于變速轉動則不適用，轉動慣量對剛體的轉動沒有實質作用二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在研究電容器的充電和放電過程中，電流和電壓的變化規(guī)律是怎樣的？解釋其產生的原因，并說明電容器在電路中的儲能作用。2、（本題5分）解釋熱力學第三定律，即在絕對零度時，純凈物質的完美晶體的熵值為零。并探討其在低溫物理和化學研究中的意義。3、（本題5分）在研究簡諧波的傳播時，說明波源的振動方程和波的傳播方程之間的關系，以及如何根據已知條件求出波的傳播方程。4、（本題5分）在電磁學中，安培力和洛倫茲力分別描述了電流元和運動電荷在磁場中的受力情況。請解釋安培力和洛倫茲力的關系，說明它們的計算公式和方向判斷方法，并舉例說明其在實際中的應用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細論述熱力學第三定律，解釋其絕對零度不可達到的內涵，分析其在低溫物理研究和熱力學理論完善中的作用和意義。2、（本題5分）詳細分析靜磁場中的磁疇和鐵磁性材料的磁化過程，闡述其物理機制、微觀結構和在磁性存儲、傳感器等領域的應用。3、（本題5分）全面論述熱力學中的理想氣體的準靜態(tài)過程和非準靜態(tài)過程，探討它們的區(qū)別、熱力學描述和在實際問題中的簡化處理。4、（本題5分）深入探討量子力學中的氫原子的量子態(tài)和能級結構，解釋其數學模型、物理圖像和在原子光譜分析、量子化學中的應用。5、（本題5分）詳細分析靜電場和靜磁場的基本性質、高斯定理和安培環(huán)路定理，研究它們在求解電磁場問題中的應用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在一單縫夫瑯禾費衍射實驗中，縫寬a=0.1mm，波長λ=500nm，透鏡焦距f=50cm。求第一級暗紋中心到中央明紋中心的距離。2、（本題10分）在雙折射現象中，一束自然光以入射角i入射到方解石晶體表面，晶體的主折射率分別為no和ne。計算o光和e光的折射角，并分析在什么條件下兩束光的折射角相等。3、（本題10