山西大學《應用光學實驗》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頁山西大學

《應用光學實驗》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30個小題，每小題1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、在狹義相對論中，時間膨脹效應會導致高速運動的時鐘走得比靜止時鐘慢。如果一個飛船以接近光速的速度飛行，地球上觀測到飛船上的時間流逝與地球上的時間流逝相比如何？（）A.飛船上的時間流逝更慢B.飛船上的時間流逝更快C.兩者時間流逝相同D.取決于飛船的飛行方向2、在電磁學的電磁波理論中，電磁波在真空中的傳播速度是恒定的。不同頻率的電磁波在真空中傳播時，哪個物理量是相同的？（）A.波長B.波速C.頻率D.能量3、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發(fā)射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm4、在熱學的熱傳遞過程中，以下哪種方式是通過微觀粒子的熱運動來傳遞熱量的？（）A.熱傳導B.熱對流C.熱輻射D.以上方式均是5、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(guān)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(zhì)的折射率D.入射角增大時，折射角不變6、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長度收縮和時間膨脹的描述，不準確的是？（）A.運動的物體在運動方向上長度會收縮B.運動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系7、關(guān)于光學的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上產(chǎn)生干涉條紋，以下哪種因素會影響條紋的間距？（）A.薄膜的厚度B.入射光的波長C.薄膜的折射率D.以上因素均會8、在磁場中，一根通有電流I、長度為L的直導線，垂直于磁場方向放置，若磁感應強度為B，那么導線所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.無法確定9、在靜電場的研究中，電場強度和電勢是兩個重要的物理量。對于一個點電荷產(chǎn)生的電場，電場強度為零的地方，電勢一定為零嗎？（）A.一定為零B.一定不為零C.可能為零，也可能不為零D.取決于點電荷的電荷量10、在電磁感應的現(xiàn)象研究中，關(guān)于法拉第電磁感應定律和楞次定律的內(nèi)涵及應用，以下哪種描述是恰當?shù)?？（）A.法拉第電磁感應定律指出，感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，楞次定律則確定了感應電流的方向，總是阻礙磁通量的變化B.法拉第電磁感應定律只適用于閉合回路中的磁通量變化，楞次定律對于復雜的電磁感應現(xiàn)象無法給出準確的電流方向判斷C.電磁感應現(xiàn)象中，感應電動勢的大小和方向只由法拉第電磁感應定律決定，楞次定律沒有實際作用D.法拉第電磁感應定律和楞次定律都是經(jīng)驗定律，缺乏理論基礎(chǔ)和嚴格的數(shù)學推導11、在光學的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。當光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，且n1>n2時，如果入射角逐漸增大，那么折射角會如何變化？（）A.一直增大B.先增大后減小C.增大到一定程度后變?yōu)?0度D.保持不變12、在電學中，電容是描述電容器儲存電荷能力的物理量。以下關(guān)于電容的決定因素，不正確的是？（）A.電容器的電容與極板間的距離成反比B.電容器的電容與極板的正對面積成正比C.電容器的電容與極板間的介質(zhì)有關(guān)D.電容器所帶電荷量越多，電容越大13、在量子力學的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足一定的方程。若已知粒子的勢能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內(nèi)U(x)=0，那么在此區(qū)域內(nèi)粒子的波函數(shù)滿足怎樣的方程？（）A.波動方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程14、對于光學儀器的分辨率，以下關(guān)于顯微鏡和望遠鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長和孔徑的關(guān)系的解釋，不準確的是（）A.顯微鏡的分辨率受衍射現(xiàn)象限制B.增大孔徑可以提高望遠鏡的分辨率C.波長越短，光學儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關(guān)，與觀測環(huán)境無關(guān)15、在靜電場中，電場強度的環(huán)流恒等于零，這反映了靜電場的什么性質(zhì)？（）A.有源無旋B.有旋無源C.有源有旋D.無源無旋16、在熱力學的卡諾循環(huán)中，由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。如果卡諾熱機的高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，其效率η可以表示為？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T117、在牛頓力學的研究中，物體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，它的速度會發(fā)生變化。以下關(guān)于速度變化量的計算，哪個公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt18、在相對論中，質(zhì)速關(guān)系表明物體的質(zhì)量會隨著速度的增加而增加。以下關(guān)于質(zhì)速關(guān)系的理解，不準確的是？（）A.當物體的速度接近光速時，其質(zhì)量會趨于無窮大B.質(zhì)速關(guān)系是狹義相對論的重要推論之一C.質(zhì)速關(guān)系說明在低速情況下，經(jīng)典力學的質(zhì)量概念仍然適用D.物體的質(zhì)量增加是由于其動能的增加導致的19、在熱力學過程中，卡諾循環(huán)具有重要的理論意義。以下關(guān)于卡諾循環(huán)效率的描述，不準確的是？（）A.卡諾循環(huán)效率只與高溫熱源和低溫熱源的溫度有關(guān)B.提高高溫熱源溫度或降低低溫熱源溫度可以提高卡諾循環(huán)效率C.卡諾循環(huán)效率可以達到100%D.實際熱機的效率總是低于卡諾循環(huán)效率20、在電磁學中，安培環(huán)路定理用于計算磁場的分布。對于一個無限長直載流導線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強度，與到導線距離的關(guān)系是怎樣的？（）A.與距離成正比B.與距離成反比C.與距離的平方成正比D.與距離的平方成反比21、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動中，角動量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動量守恒的條件，不準確的是？（）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)力對轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用22、在近代物理的研究中，對于原子核的結(jié)構(gòu)和放射性衰變，以下關(guān)于原子核的組成、衰變類型和衰變規(guī)律的表述，不正確的是（）A.原子核由質(zhì)子和中子組成B.放射性衰變包括α衰變、β衰變和γ衰變C.衰變過程中原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒D.原子核的穩(wěn)定性與質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例無關(guān)23、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24、在熱力學第一定律的應用中，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮。以下關(guān)于氣體內(nèi)能、溫度和做功的關(guān)系，哪一項分析是不正確的？（）A.氣體內(nèi)能增加B.溫度升高C.外界對氣體做功D.氣體對外界做功25、在光學的研究中，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。對于一束光線從空氣斜射入水中，入射角為45度，已知水的折射率為1.33，那么折射角大約是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度26、在熱力學中，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27、在量子力學中，不確定關(guān)系限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量。對于一個微觀粒子，如果其位置的不確定量為Δx，那么其動量的不確定量Δp至少為多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)28、在光學的全反射現(xiàn)象中，當光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)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(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)29、對于量子力學的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量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精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限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30、關(guān)于光的干涉，在楊氏雙縫干涉實驗中，若兩縫間距增大，干涉條紋的間距會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）深入研究靜電場中的電偶極子的電場分布和電勢分布，分析其物理模型、數(shù)學推導和在電介質(zhì)極化中的應用。2、（本題5分）探討流體力學中的可壓縮流動和激波，論述可壓縮流動的基本方程、激波的形成和特性，以及可壓縮流動和激波在航空航天和高速流動中的應用。3、（本題5分）量子場論是現(xiàn)代物理學的重要理論之一，闡述其基本概念、發(fā)展歷程以及在解釋高能物理現(xiàn)象和統(tǒng)一基本相互作用方面的成就。4、（本題5分）全面論述狹義相對論中的質(zhì)能等價關(guān)系，解釋其數(shù)學推導和物理意義，探討其在核能利用和相對論性粒子物理學中的應用。5、（本題5分）探討聲學中的聲阻抗和聲波的反射與透射，論述聲阻抗的定義、計算方法，以及聲阻抗在聲學系統(tǒng)設(shè)計和聲波傳播分析中的應用和重要性。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在靜電場中，高斯定理是一個非常重要的定理。請說明高斯定理的內(nèi)容和物理意義，并舉例說明如何運用高斯定理來求解具有對稱性的電場分布。2、（本題5分）簡述固體的熱膨脹現(xiàn)象及原因，分析熱膨脹在工程中的應用。3、（本題5分）分析液體的表面張力現(xiàn)象及產(chǎn)生原因，探討表面張力在日常生活和科學研究中的應用。4、（本題5分）在熱力學中，熵是一個重要的概念。請說明熵的物理意義，并舉例說明在哪些實際的熱力學過程中熵是增加的，以及為