山東師范大學(xué)《應(yīng)用光學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《應(yīng)用光學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、對(duì)于狹義相對(duì)論中的質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于其表達(dá)式和物理意義，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.質(zhì)能關(guān)系為E=mc^2，表明質(zhì)量和能量是相互獨(dú)立的物理量，沒有直接的聯(lián)系B.質(zhì)能關(guān)系指出能量和質(zhì)量可以相互轉(zhuǎn)化，一定的質(zhì)量對(duì)應(yīng)著一定的能量，在核反應(yīng)等過程中得到了廣泛的驗(yàn)證C.質(zhì)能關(guān)系只適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體，對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)的物體，質(zhì)量和能量的關(guān)系可以忽略不計(jì)D.質(zhì)能關(guān)系中的光速c是一個(gè)可以變化的量，取決于參考系的選擇2、在電磁學(xué)中，安培力的大小與電流、磁場(chǎng)等因素有關(guān)。一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線，通有電流I，垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線所受安培力的大小為F。若將導(dǎo)線長(zhǎng)度增加到2L，電流增大到2I，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到2B，此時(shí)導(dǎo)線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F3、對(duì)于量子力學(xué)的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時(shí)表現(xiàn)為粒子，有時(shí)表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量，但測(cè)量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對(duì)宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為4、對(duì)于固體物理的知識(shí)，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和晶格振動(dòng)的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，晶格振動(dòng)對(duì)晶體的熱學(xué)性質(zhì)沒有影響B(tài).晶體中的原子或分子在空間呈無序排列，晶格振動(dòng)的頻率與晶體的彈性常數(shù)無關(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)的類型眾多，晶格振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導(dǎo)等現(xiàn)象D.晶格振動(dòng)只在高溫下對(duì)晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時(shí)可以忽略不計(jì)5、在牛頓力學(xué)的研究中，對(duì)于一個(gè)物體在光滑水平面上受到水平力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.物體的加速度與所受的力成正比B.力消失后，物體將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)C.物體的速度會(huì)一直線性增加D.物體的質(zhì)量越大，加速度越小6、在電磁學(xué)中，畢奧-薩伐爾定律用于計(jì)算電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。以下關(guān)于畢奧-薩伐爾定律的適用范圍，不準(zhǔn)確的是？（）A.適用于恒定電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)B.適用于各種形狀的載流導(dǎo)線C.對(duì)于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)也適用D.只適用于無限長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)7、關(guān)于萬有引力定律，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與m1和m2有關(guān)B.只與r有關(guān)C.與m1、m2和r都有關(guān)D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關(guān)8、在近代物理學(xué)的發(fā)展中，黑體輻射現(xiàn)象引發(fā)了重要的理論突破。對(duì)于一個(gè)黑體，其單位面積在單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量與波長(zhǎng)和溫度有關(guān)。在一定溫度下，隨著波長(zhǎng)的增加，輻射能量會(huì)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9、在光學(xué)的折射定律中，折射率是關(guān)鍵參數(shù)。一束光線從玻璃射入空氣中，玻璃的折射率為n，入射角為i。若玻璃的折射率增大，入射角不變，折射光線會(huì)如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定10、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，角動(dòng)量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動(dòng)量守恒的條件，不準(zhǔn)確的是？（）A.系統(tǒng)所受合外力矩為零B.系統(tǒng)所受合外力為零C.內(nèi)力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動(dòng)量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用11、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12、關(guān)于自感和互感現(xiàn)象，以下對(duì)于自感系數(shù)、互感系數(shù)的影響因素以及自感和互感在電路中的作用和應(yīng)用的理解，不正確的是（）A.自感系數(shù)與線圈的匝數(shù)、形狀和是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個(gè)線圈的相對(duì)位置和匝數(shù)有關(guān)C.自感現(xiàn)象總是阻礙電流的變化D.互感現(xiàn)象在變壓器中沒有作用13、在波動(dòng)光學(xué)中，薄膜干涉是一種常見的現(xiàn)象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會(huì)如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定14、在相對(duì)論中，質(zhì)速關(guān)系表明物體的質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增加。以下關(guān)于質(zhì)速關(guān)系的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，其質(zhì)量會(huì)趨于無窮大B.質(zhì)速關(guān)系是狹義相對(duì)論的重要推論之一C.質(zhì)速關(guān)系說明在低速情況下，經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)量概念仍然適用D.物體的質(zhì)量增加是由于其動(dòng)能的增加導(dǎo)致的15、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關(guān)于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個(gè)線圈的相對(duì)位置、匝數(shù)以及周圍介質(zhì)有關(guān)C.兩個(gè)線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）說明量子力學(xué)中的量子隧穿時(shí)間的概念及研究意義，分析量子隧穿時(shí)間在量子力學(xué)中的重要性。2、（本題5分）在研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，說明回復(fù)力的特點(diǎn)及其與位移之間的關(guān)系，并解釋為什么簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有周期性和對(duì)稱性。3、（本題5分）結(jié)合熱力學(xué)中的熱容量概念，分析定容熱容量和定壓熱容量的定義、物理意義和兩者之間的關(guān)系。4、（本題5分）分析電阻定律的表達(dá)式及影響電阻的因素，探討其在實(shí)際中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在電磁學(xué)中，電磁波在介質(zhì)中的傳播特性是重要的研究?jī)?nèi)容，請(qǐng)論述電磁波在不同介質(zhì)中的折射、反射和吸收現(xiàn)象，以及介質(zhì)的電磁參數(shù)對(duì)傳播的影響和應(yīng)用。2、（本題5分）探討流體力學(xué)中的可壓縮流動(dòng)和激波，論述可壓縮流動(dòng)的基本方程、激波的形成和特性，以及可壓縮流動(dòng)和激波在航空航天和高速流動(dòng)中的應(yīng)用。3、（本題5分）波動(dòng)光學(xué)中的多光束干涉現(xiàn)象在干涉儀和高分辨率光譜學(xué)中有重要應(yīng)用，分析多光束干涉的原理、特點(diǎn)和計(jì)算方法，論述其實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和局限性。4、（本題5分）論述固體物理中的晶格振動(dòng)和熱學(xué)性質(zhì)，包括晶格振動(dòng)的模式、聲子的概念，以及晶格振動(dòng)對(duì)固體比熱容的貢獻(xiàn)和在熱傳導(dǎo)中的作用。5、（本題5分）相對(duì)論力學(xué)對(duì)經(jīng)典力學(xué)進(jìn)行了修正和拓展，請(qǐng)深入探討相對(duì)論力學(xué)中的質(zhì)能等價(jià)原理，包括其數(shù)學(xué)表達(dá)式、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及在能源和天體物理中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一個(gè)半徑為R的金屬圓環(huán)，通有電流I，在圓環(huán)所在平面內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于圓環(huán)平面。計(jì)算圓環(huán)所受的安培力。2、（本題10分）一光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)分界面，入射角為θ1，發(fā)生全反射的臨界角為θc。已知n1和n2，計(jì)算臨界角θc