吉首大學(xué)《光學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)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頁吉首大學(xué)《光學(xué)》

2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______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1分，共20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、在電磁學(xué)的安培環(huán)路定理中，對于一個載有恒定電流的長直導(dǎo)線，若以導(dǎo)線為軸作一個半徑為r的圓形環(huán)路，當(dāng)r<導(dǎo)線半徑時，環(huán)路上的磁感應(yīng)強度大小與r的關(guān)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(guān)2、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(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3、在靜電場中，對于電場強度和電勢的關(guān)系，以下關(guān)于電場線和等勢面的性質(zhì)以及它們之間的相互聯(lián)系，說法不正確的是（）A.電場線總是垂直于等勢面B.電場強度的方向總是指向電勢降低的方向C.等勢面上各點的電場強度大小相等D.沿著電場線方向，電勢逐漸降低4、在波動學(xué)中，一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波速為v，波長為λ，周期為T。某一時刻的波形圖如圖所示。以下關(guān)于經(jīng)過時間t后波形的移動距離，哪一項計算是不準確的？（）A.移動距離為vtB.當(dāng)t=nT（n為整數(shù)）時，波形不變C.移動距離與波長和周期無關(guān)D.可以通過波速和時間的乘積計算移動距離5、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程。已知氣體的比熱容為Cp，吸收的熱量為Q。以下關(guān)于氣體體積變化量與其他物理量的關(guān)系，哪一項推導(dǎo)是不正確的？（）A.利用熱力學(xué)第一定律和等壓過程的特點進行推導(dǎo)B.體積變化量與溫度變化量成正比C.體積變化量與吸收的熱量成正比D.體積變化量與比熱容Cp無關(guān)6、在機械波的學(xué)習(xí)中，波的傳播特性需要深入理解。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0時刻的波形如圖所示。已知波速為v，經(jīng)過時間t，x=2m處的質(zhì)點第一次到達波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v7、在熱力學(xué)第二定律的學(xué)習(xí)中，對于一個熱機，從高溫?zé)嵩次諢崃縌1，向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2，對外做功W。以下關(guān)于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)8、在剛體力學(xué)的研究中，轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動特性的重要物理量。對于一個質(zhì)量分布均勻的細圓環(huán)，其半徑為R，質(zhì)量為M，關(guān)于其繞圓心軸的轉(zhuǎn)動慣量，以下哪個表達式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR29、在光學(xué)領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動性的重要表現(xiàn)。對于楊氏雙縫干涉實驗，以下關(guān)于干涉條紋特點的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時，條紋間距增大10、在熱力學(xué)中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定11、在熱力學(xué)第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的?？藙谛匏贡硎鲋赋?，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質(zhì)C.等待足夠長的時間D.以上都不對12、在熱力學(xué)的領(lǐng)域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強不變的情況下，溫度升高時其體積會發(fā)生變化。以下關(guān)于體積變化的描述，哪一項是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類13、在相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對該慣性系運動的慣性系中觀察，這兩個事件是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.條件不足，無法判斷14、在電場的研究中，一個點電荷在空間中產(chǎn)生電場。若在該點電荷附近放置一個試探電荷，以下關(guān)于試探電荷所受電場力的特點，哪一項描述是不準確的？（）A.電場力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場力的方向與電場強度的方向相同C.電場力的大小與點電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場力對試探電荷做功與路徑無關(guān)15、在量子力學(xué)中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其滿足薛定諤方程。以下關(guān)于薛定諤方程的求解和應(yīng)用，哪一項描述是不準確的？（）A.薛定諤方程的解可以給出粒子的可能狀態(tài)B.求解過程通常需要特定的邊界條件C.對于復(fù)雜的系統(tǒng)，精確求解薛定諤方程往往很困難D.薛定諤方程只適用于非相對論情況16、在電磁學(xué)的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對于一個頻率為f的電磁波，其波長λ與頻率f的關(guān)系是怎樣的？（）A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c2/f17、在光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，當(dāng)單色光通過單縫時，在屏幕上形成的衍射條紋的特點是什么？（）A.中央條紋寬而亮，兩側(cè)條紋對稱分布且逐漸變暗變窄B.中央條紋窄而暗，兩側(cè)條紋對稱分布且逐漸變亮變寬C.條紋等寬等亮，均勻分布D.條紋無規(guī)律分布18、關(guān)于熱力學(xué)中的循環(huán)過程，對于正循環(huán)和逆循環(huán)的定義、熱機效率和制冷系數(shù)的計算，以及卡諾循環(huán)的特點和效率極限的闡述，描述錯誤的是（）A.正循環(huán)對外做功，逆循環(huán)外界對系統(tǒng)做功B.熱機效率和制冷系數(shù)都與工作物質(zhì)無關(guān)C.卡諾循環(huán)是理想的可逆循環(huán)D.卡諾熱機的效率可以達到100%19、在相對論的理論框架下，時間和空間的概念發(fā)生了深刻的變化。一個高速運動的物體，其長度會在運動方向上發(fā)生收縮。如果一個靜止時長為L0的物體，以速度v運動時，其長度L會如何變化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v2/c2)C.L=L0√(1+v2/c2)D.L=L0/√(1-v2/c2)20、在光學(xué)的干涉和衍射實驗中，光源的相干性對實驗結(jié)果有重要影響。以下關(guān)于光源相干性的描述，不準確的是？（）A.相干性好的光源可以產(chǎn)生清晰的干涉和衍射條紋B.普通光源的相干性較差，因為其發(fā)光是隨機的C.激光具有很好的相干性，適用于高精度的干涉和衍射實驗D.光源的相干性只與光源的波長有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在研究電磁波的發(fā)射和接收時，說明天線的工作原理和調(diào)制解調(diào)的過程。2、（本題5分）在波動學(xué)中，解釋波動的色散關(guān)系及其物理意義？3、（本題5分）解釋在聲學(xué)中聲強級的概念，說明其計算方法和在噪聲控制中的應(yīng)用。4、（本題5分）在光學(xué)中，解釋光纖通信中光信號傳輸?shù)脑砗蛢?yōu)勢？5、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的相對論動能和相對論總能量，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其與經(jīng)典動能和能量的區(qū)別。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一束波長為λ的平行光垂直照射到一個半徑為R的圓孔上，在圓孔后距離為L的屏上觀察衍射圖樣。求第一級暗環(huán)的半徑。2、（本題5分）一簡諧波的波函數(shù)為y=0.2cos(2πt-πx/2+π/4)（SI單位），求波長、頻率、波速和初相位。3、（本題5分）在一個LC振蕩電路中，電容C的值為10μF，電感L的值為10mH，電源的電動勢為10V。已知電容C、電感L和電源電動勢，求電路的振蕩頻率以及電容器極板上電荷量的最大值。4、（本題5分）一束自然光通過兩個偏振片，其偏振化方向夾角為60°。已知入射光的強度為I0，求通過第二個偏振片后的光強。5、（本題5分）一光滑水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物塊，中間用一根原長為L、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接?，F(xiàn)給m1一個水平向右的初速度v0，求彈簧第一次恢復(fù)原長時兩物塊的速度