湖南文理學院《工程光學》2021-2022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頁湖南文理學院

《工程光學》2021-2022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2分，共30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、在波動光學中，單縫衍射的中央亮條紋寬度與其他亮條紋寬度不同。中央亮條紋寬度約為其他亮條紋寬度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍2、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.√3F3、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過程違反了熱力學第二定律的克勞修斯表述？（）A.熱從高溫物體自發(fā)傳給低溫物體B.功完全轉化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.以上都不違反4、在熱力學第一定律的表達式ΔU=Q+W中，W表示外界對系統(tǒng)做功。以下哪種情況中，系統(tǒng)對外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能5、對于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？（）A.元素的化學狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內部結構D.以上因素均不影響6、在量子力學中，波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的重要概念。以下關于波函數(shù)的物理意義，不正確的是？（）A.波函數(shù)的模的平方表示粒子在空間某點出現(xiàn)的概率密度B.波函數(shù)本身可以直接測量C.波函數(shù)滿足一定的邊界條件和歸一化條件D.波函數(shù)的相位具有重要的物理意義7、關于氣體分子運動論，對于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無限大8、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。以下關于熵的變化，不準確的是？（）A.在絕熱可逆過程中，熵不變B.在絕熱不可逆過程中，熵增加C.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)D.熵的變化只與初末狀態(tài)有關，與過程無關9、在研究簡諧運動的圖像時，圖像可以反映出振動的特征。一個簡諧運動的位移-時間圖像是正弦曲線，從圖像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、頻率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度10、在磁場對電流的作用中，對于安培力的大小、方向的判斷以及磁力矩的計算，以下說法錯誤的是（）A.安培力的大小與電流大小、導線長度和磁感應強度有關B.安培力的方向用左手定則判斷C.當載流導線與磁場方向平行時，安培力最大D.磁力矩等于安培力與力臂的乘積11、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12、在剛體定軸轉動中，轉動慣量是描述剛體轉動慣性的物理量，以下哪種情況會使剛體的轉動慣量增大？（）A.質量分布靠近轉軸B.質量分布遠離轉軸C.轉軸位置改變D.剛體的角速度增大13、在光學的反射定律中，入射角等于反射角。一束光線以入射角i照射到平面鏡上，反射光線與入射光線的夾角為120°，入射角i的大小是多少？（）A.30°B.60°C.90°D.120°14、對于光的折射現(xiàn)象，當一束光從空氣斜射入水中時，以下關于入射角、折射角以及光速變化的描述，不準確的是（）A.入射角大于折射角B.光在水中的傳播速度變慢C.折射角的大小取決于入射角和兩種介質的折射率D.入射角增大時，折射角不變15、在光學的全反射現(xiàn)象中，當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于給定的兩種介質，臨界角的大小與哪些因素有關？（）A.只與光密介質的折射率有關B.只與光疏介質的折射率有關C.與兩種介質的折射率都有關D.與光的頻率有關二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）分析狹義相對論中的同時性相對性原理，探討其在相對論中的作用。2、（本題5分）狹義相對論中的時間膨脹效應表明，運動的時鐘會變慢。請從相對論的基本原理出發(fā)，推導時間膨脹的公式，并解釋其在高速運動中的實際應用。3、（本題5分）波動光學中，雙縫干涉實驗是證明光的波動性的重要實驗。請詳細描述雙縫干涉實驗的裝置、實驗現(xiàn)象以及如何通過該實驗計算光的波長。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）波動光學中的相干光的產(chǎn)生和控制是干涉和衍射實驗的基礎，分析相干光源的實現(xiàn)方法、相干長度的概念和測量，以及在光學干涉測量中的應用。2、（本題5分）深入探討量子力學中的原子能級和光譜，解釋其物理原理、數(shù)學模型以及在原子物理和光譜分析中的應用。3、（本題5分）詳細論述量子光學中的量子糾纏交換和隱形傳態(tài)，解釋其物理原理、實驗實現(xiàn)和在量子信息科學中的重要性和潛在應用。4、（本題5分）論述量子糾纏這一奇特的量子力學現(xiàn)象，解釋其概念、特性以及在量子通信和量子計算等領域中的潛在應用和當前的研究進展。5、（本題5分）分析熱傳遞的三種基本方式，即熱傳導、熱對流和熱輻射，論述其物理機制、數(shù)學描述以及在工程熱學和日常生活中的具體表現(xiàn)和應用。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）一電容器的電容為C，充電后兩極板間的電壓為U，求電容器儲存的電場能量。2、（本題10分）一長直螺線管，單位長度的