煙臺城市科技職業(yè)學(xué)院《現(xiàn)代光學(xué)實驗》2023-2024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頁煙臺城市科技職業(yè)學(xué)院

《現(xiàn)代光學(xué)實驗》2023-2024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25個小題，每小題1分，共25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、在剛體定軸轉(zhuǎn)動的研究中，一個質(zhì)量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉(zhuǎn)動。若已知圓盤的轉(zhuǎn)動慣量和角速度，以下關(guān)于圓盤的角動量和動能，哪一項計算是不準(zhǔn)確的？（）A.角動量等于轉(zhuǎn)動慣量與角速度的乘積B.動能可以通過轉(zhuǎn)動慣量和角速度的平方計算C.改變轉(zhuǎn)動軸的位置，轉(zhuǎn)動慣量會發(fā)生變化，但角動量不變D.圓盤的動能與質(zhì)量分布的均勻程度無關(guān)2、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)3、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)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4、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.1Ω5、在光學(xué)的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當(dāng)物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像6、在電磁學(xué)的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導(dǎo)線在磁場中受到安培力的作用。當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與電流大小有關(guān)B.只與磁場強度有關(guān)C.與電流大小和磁場強度都有關(guān)D.與電流大小、磁場強度和導(dǎo)線長度都有關(guān)7、在光學(xué)實驗中，用分光計測量三棱鏡的頂角。若測量過程中存在偏心誤差，以下關(guān)于對測量結(jié)果的影響及修正方法，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.偏心誤差會導(dǎo)致測量結(jié)果偏大或偏小B.可以通過多次測量取平均值來減小偏心誤差的影響C.了解分光計的結(jié)構(gòu)和原理有助于分析偏心誤差D.偏心誤差無法通過任何方法修正8、關(guān)于波動方程，已知一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波速為v，波長為λ，頻率為f，那么其波動方程可以表示為什么形式？（）A.y=Asin(2πft-2πx/λ)B.y=Asin(2πft+2πx/λ)C.y=Acos(2πft-2πx/λ)D.y=Acos(2πft+2πx/λ)9、在靜電場中，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量。對于一個點電荷產(chǎn)生的電場，距離點電荷越遠，電勢如何變化？（）A.越高B.越低C.不變D.先升高后降低10、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都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過程違反了熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述？（）A.熱從高溫物體自發(fā)傳給低溫物體B.功完全轉(zhuǎn)化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.以上都不違反11、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(zhǔn)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)12、在熱力學(xué)的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量13、在相對論的研究中，時間膨脹效應(yīng)是一個關(guān)鍵概念。一個靜止時長為t0的時鐘，放在以速度v運動的飛船上，地面上的觀察者測得的時鐘時間t會如何變化？（）A.t<t0B.t=t0C.t>t0D.與v的大小無關(guān)14、在電學(xué)實驗中，用歐姆表測量電阻時，需要進行調(diào)零操作。如果在測量前沒有進行調(diào)零，測量結(jié)果會比真實值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定15、在剛體的轉(zhuǎn)動中，角動量守恒定律有著重要的應(yīng)用。一個旋轉(zhuǎn)的飛輪，在不受外力矩作用時，其轉(zhuǎn)動慣量發(fā)生變化，角速度會怎樣相應(yīng)地變化？（）A.角速度不變B.角速度增大C.角速度減小D.角速度與轉(zhuǎn)動慣量成反比變化16、在熱力學(xué)第三定律的探討中，關(guān)于絕對零度不可達到的原理和其意義，以下哪種描述是正確的？（）A.熱力學(xué)第三定律指出，絕對零度可以通過有限的步驟達到，只是目前的技術(shù)還無法實現(xiàn)B.絕對零度不可達到意味著在任何過程中，系統(tǒng)的溫度都不可能降低到絕對零度，這反映了熱現(xiàn)象的方向性和有限性C.熱力學(xué)第三定律對實際的熱學(xué)過程沒有任何指導(dǎo)意義，只是一種理論上的假設(shè)D.絕對零度不可達到是因為在接近絕對零度時，物質(zhì)的性質(zhì)會發(fā)生奇異的變化，使得進一步降溫變得不可能17、在熱力學(xué)的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關(guān)于氣體的溫度、壓強和熵的變化，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）A.溫度不變B.壓強減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比18、在熱力學(xué)過程中，可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否存在耗散。一個熱機經(jīng)歷可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)，哪種循環(huán)的效率更高？（）A.可逆循環(huán)B.不可逆循環(huán)C.效率相同D.取決于工作物質(zhì)19、在物理光學(xué)中，對于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關(guān)于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應(yīng)用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當(dāng)或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動性D.衍射現(xiàn)象在光學(xué)儀器的分辨率提高方面沒有作用20、在研究狹義相對論時，當(dāng)一個物體以接近光速的速度運動時，以下哪個物理量會發(fā)生顯著的變化？（）A.質(zhì)量B.長度C.時間D.以上物理量都會21、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。對于一定量的理想氣體，在等壓過程中吸收的熱量與在等容過程中吸收的熱量相比，哪個更多？（）A.等壓過程B.等容過程C.一樣多D.無法比較22、在光學(xué)的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實驗具有重要意義。在雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關(guān)系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D23、在研究萬有引力定律時，天體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞質(zhì)量為M的地球做勻速圓周運動，軌道半徑為r，線速度為v。若衛(wèi)星的軌道半徑增大到2r，其他條件不變，線速度會如何變化？（）A.線速度不變B.線速度減小到原來的1/2C.線速度減小到原來的1/√2D.線速度減小到原來的1/424、在剛體力學(xué)中，轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動特性的重要物理量。以下關(guān)于轉(zhuǎn)動慣量的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)B.與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)C.質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動慣量一定越大D.對于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的剛體，可以通過公式計算轉(zhuǎn)動慣量25、關(guān)于氣體分子運動論，對于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關(guān)于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無限大二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的時間膨脹效應(yīng)，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其在高速運動時鐘測量中的應(yīng)用。2、（本題5分）隨著半導(dǎo)體物理的研究深入，探討半導(dǎo)體的導(dǎo)電機制、PN結(jié)的特性和半導(dǎo)體器件（如二極管、晶體管）的工作原理。3、（本題5分）分析核裂變的過程及特點，探討核裂變在能源和科學(xué)研究中的重要性。4、（本題5分）結(jié)合電磁學(xué)中的電磁波輻射功率和方向性，推導(dǎo)偶極輻射和天線輻射的功率表達式，分析影響輻射方向性的因素，并舉例說明其在通信和雷達系統(tǒng)中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一電子在均勻電場和均勻磁場中運動，電場強度為E，磁場強度為B，電子的初速度為v0。計算電子的運動軌跡，并討論在不同條件下運動的特點。2、（本題5分）一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)為k=100N/m，振子質(zhì)量為m=0.5kg，初始時振子位于平衡位置，具有向左的初速度v?=2m/s。計算振子的振動周期、振幅和最大加速度。3、（本題5分）一個電子以初速度v0垂直進入一個寬度為d、長度為L的勻強電場，電場強度為E。求電子射出電場時的側(cè)移量、速度方向以及在電場中的運動時間。4、（本題5分）一質(zhì)點在三維空間中運動，其位置矢量為r=xi+yj+zk，其中x=2t2，y=3t，z=4t3，求質(zhì)點的速度矢量、加速度矢量和軌跡方程。5、（本題5分）一個帶電量為Q的均勻帶電圓環(huán)，半徑為R，軸線上一點P到圓心的距離為x。求P點的電場強度和電勢