西安石油大學(xué)《光學(xué)雙語》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西安石油大學(xué)

《光學(xué)雙語》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在磁場的研究中，一個通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強(qiáng)度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計算，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當(dāng)圓環(huán)平面與磁場方向平行時，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)2、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。一個物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運(yùn)動時，其動能為Ek。若速度增大到2v，動能會如何變化？（）A.動能增大到原來的2倍B.動能增大到原來的4倍C.動能增大到原來的8倍D.動能增大到原來的16倍3、在熱力學(xué)第二定律的學(xué)習(xí)中，對于一個熱機(jī)，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(jī)效率的表達(dá)式，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%D.熱機(jī)效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)4、在相對論中，時間膨脹效應(yīng)表明運(yùn)動的時鐘會變慢。如果一個飛船以0.8c的速度（c為光速）飛行，地球上的觀察者測量飛船上的時間流逝速度與地球上的時間流逝速度之比是多少？（）A.0.6B.0.8C.5/3D.3/55、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時，總電阻的計算方法不同。有三個電阻R1、R2、R3，分別為2Ω、3Ω、4Ω，將它們并聯(lián)，總電阻為多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω6、在電磁學(xué)中，位移電流的概念是麥克斯韋方程組的重要組成部分。以下關(guān)于位移電流的產(chǎn)生和特點(diǎn)，不正確的是？（）A.位移電流是由變化的電場產(chǎn)生的B.位移電流與傳導(dǎo)電流一樣會產(chǎn)生磁場C.位移電流在真空中也能存在D.位移電流的大小與電容器極板間的電壓成正比7、在電磁學(xué)領(lǐng)域，法拉第電磁感應(yīng)定律描述了感應(yīng)電動勢與磁通量變化之間的關(guān)系。當(dāng)一個閉合線圈在均勻磁場中以恒定速度轉(zhuǎn)動時，如果磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度突然增大一倍，而線圈的轉(zhuǎn)動速度不變，那么感應(yīng)電動勢會發(fā)生怎樣的變化？（）A.增大一倍B.增大兩倍C.增大四倍D.保持不變8、在光的衍射現(xiàn)象中，衍射條紋的寬度與波長、障礙物尺寸等因素有關(guān)。一束波長為λ的光通過一個寬度為a的狹縫發(fā)生衍射，若波長增大到2λ，其他條件不變，衍射條紋的寬度會如何變化？（）A.寬度不變B.寬度增大到原來的2倍C.寬度增大到原來的4倍D.寬度減小到原來的一半9、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(xiàng)描述是不準(zhǔn)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10、在光學(xué)的折射現(xiàn)象中，斯涅爾定律描述了入射角和折射角與兩種介質(zhì)折射率的關(guān)系。以下關(guān)于斯涅爾定律的應(yīng)用，不正確的是？（）A.可以用于計算光線在不同介質(zhì)界面的折射角B.當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，折射角小于入射角C.光在同種均勻介質(zhì)中傳播時，斯涅爾定律不適用D.斯涅爾定律只適用于可見光，對其他電磁波不適用11、在波動光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，對于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)和夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)的裝置、條紋特點(diǎn)和物理意義，以下描述錯誤的是（）A.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋等間距B.夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中中央亮紋最寬C.兩個實(shí)驗(yàn)都證明了光的波動性D.干涉和衍射現(xiàn)象不能同時發(fā)生12、在電磁學(xué)中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。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B.適用于各種形狀的載流導(dǎo)線C.對于運(yùn)動電荷產(chǎn)生的磁場也適用D.只適用于無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場13、在電磁學(xué)中，一個邊長為L的正方形導(dǎo)線框，在勻強(qiáng)磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線框轉(zhuǎn)動平面與磁場方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω14、關(guān)于波動方程，對于一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波動方程的物理意義和求解方法，以下理解不準(zhǔn)確的是（）A.波動方程描述了任意時刻波線上各質(zhì)點(diǎn)的位移B.已知波速和初始條件可以確定波動方程C.波動方程中的相位表示質(zhì)點(diǎn)振動的狀態(tài)D.波動方程只適用于機(jī)械波15、對于簡諧振動的能量，一個做簡諧振動的系統(tǒng)，其能量與振幅的平方成正比。當(dāng)振幅增大時，以下哪個物理量也會增大？（）A.振動周期B.振動頻率C.振動速度的最大值D.振動的初相位16、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運(yùn)動的慣性系中是否一定同時發(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.取決于兩個慣性系的相對速度大小17、在光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，光源的相干性對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要影響。以下關(guān)于光源相干性的描述，不準(zhǔn)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?yàn)槠浒l(fā)光是隨機(jī)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(shí)驗(yàn)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)18、在量子場論的初步介紹中，關(guān)于場的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)模浚ǎ〢.量子場論認(rèn)為場是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場的量子化使得粒子可以在真空中自發(fā)地產(chǎn)生和消失，這與能量守恒定律相矛盾C.量子場論通過對場進(jìn)行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響19、對于狹義相對論中的質(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)動的物體，對于低速運(yùn)動的物體，質(zhì)量和能量的關(guān)系可以忽略不計D.質(zhì)能關(guān)系中的光速c是一個可以變化的量，取決于參考系的選擇20、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關(guān)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述牛頓第一定律的內(nèi)容，并說明其在日常生活中的體現(xiàn)及重要意義。2、（本題5分）熱力學(xué)第一定律表明了能量守恒與轉(zhuǎn)化的關(guān)系。請解釋熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容，并通過一個具體的熱力學(xué)過程（如絕熱膨脹）來說明其應(yīng)用。3、（本題5分）請?jiān)敿?xì)闡述狹義相對論中的洛倫茲速度變換，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達(dá)式，解釋其與伽利略速度變換的區(qū)別，并舉例說明其在高速運(yùn)動物體速度計算中的應(yīng)用。4、（本題5分）闡述熱力學(xué)中的熵的概念及意義，分析熵在熱力學(xué)中的重要地位。5、（本題5分）在研究電場中的電勢能和電勢時，說明它們的定義和物理意義，以及如何通過電場線來判斷電勢能和電勢的變化。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一質(zhì)量為m的物體從高度h處自由下落，進(jìn)入一個豎直放置的、勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧中，求物體在彈簧上的最大壓縮量。2、（本題5分）在一個半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在均勻變化的磁場，磁場強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系為B=B?+kt（B?和k為常數(shù)）。在磁場區(qū)域放置一個半徑為r（r<R）的圓形導(dǎo)線回路。計算回路中的感應(yīng)電流。3、（本題5分）質(zhì)量為m的物體從高為h的斜面頂端以一定的初速度v?沿斜面向上運(yùn)動，斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為μ，斜面傾角為θ，求物體上升的最大高度和所用時間。4、（本題5分）一質(zhì)量為m?的物體與一質(zhì)量為m?的物體通過一根輕繩相連，跨過一個定滑輪。m?放在光滑水平面上，m?懸掛在空中。當(dāng)系統(tǒng)靜止時，給m?一個水平向右的初速度v?，求兩物體的運(yùn)動速度和加速度。5、（本題5分）一質(zhì)量為m的小球在半徑為R的光滑半球形碗內(nèi)做小幅度的振動。求振動的周