湖南文理學(xué)院《工程光學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)湖南文理學(xué)院

《工程光學(xué)》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15個(gè)小題，每小題2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、在波動(dòng)光學(xué)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(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.√3F3、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開(kāi)爾文表述都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過(guò)程違反了熱力學(xué)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(zhuǎn)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(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=Q+W中，W表示外界對(duì)系統(tǒng)做功。以下哪種情況中，系統(tǒng)對(duì)外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能5、對(duì)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(shí)間，以下哪種因素會(huì)影響半衰期的長(zhǎng)短？（）A.元素的化學(xué)狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)D.以上因素均不影響6、在量子力學(xué)中，波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的重要概念。以下關(guān)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(diǎn)出現(xiàn)的概率密度B.波函數(shù)本身可以直接測(cè)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(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)論，對(duì)于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關(guān)于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點(diǎn)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(wú)限大8、在熱力學(xué)中，熵是一個(gè)反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。以下關(guān)于熵的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.在絕熱可逆過(guò)程中，熵不變B.在絕熱不可逆過(guò)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(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)9、在研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像時(shí)，圖像可以反映出振動(dòng)的特征。一個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)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(chǎng)對(duì)電流的作用中，對(duì)于安培力的大小、方向的判斷以及磁力矩的計(jì)算，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.安培力的大小與電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)B.安培力的方向用左手定則判斷C.當(dāng)載流導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力最大D.磁力矩等于安培力與力臂的乘積11、在磁場(chǎng)中，安培環(huán)路定理可以用來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度。以下關(guān)于安培環(huán)路定理的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.要求磁場(chǎng)具有高度的對(duì)稱性B.閉合回路必須選取在磁場(chǎng)為零的區(qū)域C.可以用于計(jì)算無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.對(duì)于非對(duì)稱的磁場(chǎng)分布，不能直接應(yīng)用安培環(huán)路定理12、在剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的物理量，以下哪種情況會(huì)使剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大？（）A.質(zhì)量分布靠近轉(zhuǎn)軸B.質(zhì)量分布遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸C.轉(zhuǎn)軸位置改變D.剛體的角速度增大13、在光學(xué)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(duì)于光的折射現(xiàn)象，當(dāng)一束光從空氣斜射入水中時(shí)，以下關(guān)于入射角、折射角以及光速變化的描述，不準(zhǔn)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(zhì)的折射率D.入射角增大時(shí)，折射角不變15、在光學(xué)的全反射現(xiàn)象中，當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界角，就會(huì)發(fā)生全反射。對(duì)于給定的兩種介質(zhì)，臨界角的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與光密介質(zhì)的折射率有關(guān)B.只與光疏介質(zhì)的折射率有關(guān)C.與兩種介質(zhì)的折射率都有關(guān)D.與光的頻率有關(guān)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）分析狹義相對(duì)論中的同時(shí)性相對(duì)性原理，探討其在相對(duì)論中的作用。2、（本題5分）狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹效應(yīng)表明，運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢。請(qǐng)從相對(duì)論的基本原理出發(fā)，推導(dǎo)時(shí)間膨脹的公式，并解釋其在高速運(yùn)動(dòng)中的實(shí)際應(yīng)用。3、（本題5分）波動(dòng)光學(xué)中，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是證明光的波動(dòng)性的重要實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及如何通過(guò)該實(shí)驗(yàn)計(jì)算光的波長(zhǎng)。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）波動(dòng)光學(xué)中的相干光的產(chǎn)生和控制是干涉和衍射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，分析相干光源的實(shí)現(xiàn)方法、相干長(zhǎng)度的概念和測(cè)量，以及在光學(xué)干涉測(cè)量中的應(yīng)用。2、（本題5分）深入探討量子力學(xué)中的原子能級(jí)和光譜，解釋其物理原理、數(shù)學(xué)模型以及在原子物理和光譜分析中的應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)論述量子光學(xué)中的量子糾纏交換和隱形傳態(tài)，解釋其物理原理、實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)和在量子信息科學(xué)中的重要性和潛在應(yīng)用。4、（本題5分）論述量子糾纏這一奇特的量子力學(xué)現(xiàn)象，解釋其概念、特性以及在量子通信和量子計(jì)算等領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用和當(dāng)前的研究進(jìn)展。5、（本題5分）分析熱傳遞的三種基本方式，即熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射，論述其物理機(jī)制、數(shù)學(xué)描述以及在工程熱學(xué)和日常生活中的具體表現(xiàn)和應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共3個(gè)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(chǔ)存的電場(chǎng)能量。2、（本題10分）一長(zhǎng)直螺線管，單位長(zhǎng)度的