西北大學(xué)《光電子學(xué)》2023-2024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頁西北大學(xué)

《光電子學(xué)》2023-2024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批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題2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、在研究靜電平衡的導(dǎo)體時，導(dǎo)體內(nèi)部的電場強度為零。如果在導(dǎo)體內(nèi)部放入一個電荷，導(dǎo)體內(nèi)部的電場強度會如何變化？（）A.仍為零B.不為零C.無法確定D.以上都不對2、在磁場對電流的作用中，對于安培力的大小、方向的判斷以及磁力矩的計算，以下說法錯誤的是（）A.安培力的大小與電流大小、導(dǎo)線長度和磁感應(yīng)強度有關(guān)B.安培力的方向用左手定則判斷C.當(dāng)載流導(dǎo)線與磁場方向平行時，安培力最大D.磁力矩等于安培力與力臂的乘積3、對于光學(xué)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(xué)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)4、在靜電場中，電勢能是一個重要的概念。以下關(guān)于電勢能的特點，不正確的是？（）A.電勢能是相對的，其值取決于零勢能點的選擇B.正電荷在電場中電勢越高的地方電勢能越大C.負電荷在電場中電勢越低的地方電勢能越大D.電荷在電場中某點的電勢能與其電荷量的比值就是該點的電勢5、在相對論力學(xué)中，對于物體的動能和質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于高速運動物體的動能表達式、質(zhì)能方程的意義和應(yīng)用的闡述，錯誤的是（）A.高速運動物體的動能不再是經(jīng)典力學(xué)中的表達式B.質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化C.質(zhì)能方程為核能的利用提供了理論基礎(chǔ)D.物體的速度越大，其動能與經(jīng)典力學(xué)計算結(jié)果差異越小6、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。當(dāng)一個物體的速度接近光速時，其動能的增加與速度的關(guān)系是怎樣的？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能的增加變得越來越困難D.動能的增加變得越來越容易7、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，以下理解不準確的是（）A.波動方程描述了任意時刻波線上各質(zhì)點的位移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)點振動的狀態(tài)D.波動方程只適用于機械波8、關(guān)于靜電場中的電勢，在一個點電荷形成的電場中，等勢面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面9、對于光學(xué)的研究，以下關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動性，哪一個是準確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長、縫寬等因素密切相關(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動性無關(guān)，只是一種偶然的光學(xué)現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動性，但在大多數(shù)情況下，光仍應(yīng)被視為粒子10、在相對論中，當(dāng)兩個觀察者相對運動時，對于同一事件的時間和空間測量會有所不同，這被稱為“相對性”，以下哪種情況能體現(xiàn)時間的相對性？（）A.運動的時鐘走得比靜止的時鐘快B.運動的時鐘走得比靜止的時鐘慢C.運動和靜止的時鐘走得一樣快D.時間的測量與運動狀態(tài)無關(guān)11、在相對論中，長度收縮效應(yīng)指出運動物體的長度在運動方向上會變短。如果一個物體在相對觀察者以0.9c的速度運動時，其在運動方向上的長度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.512、在量子力學(xué)中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)的基本方程。對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足薛定諤方程，以下關(guān)于定態(tài)的說法正確的是：（）A.定態(tài)時粒子的能量不隨時間變化B.定態(tài)時粒子的位置不隨時間變化C.定態(tài)時粒子的速度不隨時間變化D.以上說法都不正確13、在研究牛頓運動定律時，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)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt14、在量子力學(xué)的范疇中，考慮一個處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數(shù)為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現(xiàn)粒子的概率密度與波函數(shù)的模的平方成正比。以下關(guān)于概率密度的描述，哪一項是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數(shù)的相位對概率密度沒有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測量的時間無關(guān)15、在熱學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積和壓強無關(guān)，以下哪種過程中理想氣體的內(nèi)能會增加？（）A.等容升溫B.等壓降溫C.等溫壓縮D.絕熱膨脹二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）說明電場線的特點及性質(zhì)，分析電場線在電場描述中的作用。2、（本題5分）在相對論中，討論相對論對時間和空間測量的相對性影響？3、（本題5分）在熱力學(xué)中，焦耳-湯姆遜效應(yīng)是一種與氣體絕熱節(jié)流過程相關(guān)的現(xiàn)象。請解釋焦耳-湯姆遜效應(yīng)的概念和原理，說明其在制冷技術(shù)和氣體液化中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）熱力學(xué)系統(tǒng)的不可逆過程熱力學(xué)分析較為復(fù)雜，探討不可逆過程的熵產(chǎn)生計算、熱力學(xué)力和熱力學(xué)流的概念，以及在非平衡態(tài)熱力學(xué)中的應(yīng)用。2、（本題5分）分析光學(xué)中的自適應(yīng)光學(xué)，論述自適應(yīng)光學(xué)的原理、系統(tǒng)組成和應(yīng)用領(lǐng)域，如天文觀測、激光通信和眼科醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用和技術(shù)挑戰(zhàn)。3、（本題5分）牛頓力學(xué)中的碰撞問題在物理學(xué)和工程中經(jīng)常出現(xiàn)，論述完全彈性碰撞、非完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞的特點、規(guī)律和能量轉(zhuǎn)化，以及在機械設(shè)計和粒子物理中的應(yīng)用。4、（本題5分）深入分析熱力學(xué)中的理想氣體的多方過程中的熱容量變化規(guī)律，闡述其物理推導(dǎo)、數(shù)學(xué)表達式和在熱過程分析中的應(yīng)用。5、（本題5分）探討聲學(xué)中的聲學(xué)超材料，論述聲學(xué)超材料的設(shè)計原理、特性和應(yīng)用，如聲波隱身、聲學(xué)聚焦和隔振降噪中的創(chuàng)新應(yīng)用和潛在發(fā)展。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個交流電路中，電源的電動勢e=Emsinωt，電阻R=10Ω，電感L=0.1H，電容C=100μF，串聯(lián)連接。已知電源電動勢表達式、電阻、電感和電容的值，求電路