東北師范大學(xué)《工程光學(xué)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(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、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對外做功C.等壓過程中內(nèi)能的變化與等容過程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同2、對于波動(dòng)光學(xué)中的薄膜干涉現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和條紋特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均勻，且入射光必須是單色光，干涉條紋是等間距的明暗相間條紋B.薄膜干涉發(fā)生在薄膜的上、下表面反射光相遇時(shí)，薄膜厚度不均勻會(huì)導(dǎo)致條紋彎曲，條紋的明暗取決于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能發(fā)生，條紋的間距和顏色與薄膜的性質(zhì)無關(guān)D.薄膜干涉現(xiàn)象復(fù)雜且難以觀察，在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大價(jià)值3、在靜電場中，電場線可以形象地描述電場的分布。關(guān)于電場線的性質(zhì)，以下說法正確的是：（）A.電場線是閉合曲線B.電場線的疏密表示電場強(qiáng)度的大小C.電場線總是從正電荷出發(fā)，終止于負(fù)電荷D.以上說法都不正確4、在磁場的研究中，一個(gè)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(jì)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(shí)，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計(jì)算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)5、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)6、對于光學(xué)儀器的分辨率，以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)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(zhǔn)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(yuǎn)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)7、在電磁感應(yīng)的現(xiàn)象研究中，關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的內(nèi)涵及應(yīng)用，以下哪種描述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.法拉第電磁感應(yīng)定律指出，感應(yīng)電動(dòng)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(yīng)電流的方向，總是阻礙磁通量的變化B.法拉第電磁感應(yīng)定律只適用于閉合回路中的磁通量變化，楞次定律對于復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象無法給出準(zhǔn)確的電流方向判斷C.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向只由法拉第電磁感應(yīng)定律決定，楞次定律沒有實(shí)際作用D.法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律都是經(jīng)驗(yàn)定律，缺乏理論基礎(chǔ)和嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)8、在熱力學(xué)定律的應(yīng)用中，理想氣體經(jīng)歷自由膨脹過程。此過程中，氣體的溫度會(huì)如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.可能升高也可能降低9、在靜電場中，高斯定理可以用來計(jì)算電場強(qiáng)度。對于一個(gè)帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強(qiáng)度大小與距離r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比10、在靜電場中，高斯定理是一個(gè)非常重要的定理。以下關(guān)于高斯定理的應(yīng)用條件，不正確的是？（）A.電場必須是由對稱性分布的電荷產(chǎn)生的B.要求電場具有高度的對稱性C.可以用于計(jì)算任意形狀帶電體產(chǎn)生的電場強(qiáng)度D.閉合曲面內(nèi)的電荷代數(shù)和決定了通過該曲面的電通量11、對于電容和電容器，以下關(guān)于平行板電容器的電容大小與極板面積、極板間距和介質(zhì)的關(guān)系，以及電容器的充電和放電過程的理解，不準(zhǔn)確的是（）A.電容與極板面積成正比，與極板間距成反比B.介質(zhì)的介電常數(shù)越大，電容越大C.電容器充電時(shí)電流逐漸減小，放電時(shí)電流逐漸增大D.電容器的電容大小與所加電壓無關(guān)12、在波動(dòng)光學(xué)中，光的干涉現(xiàn)象是重要的內(nèi)容。在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光入射。若將雙縫間距減小一半，其他條件不變，相鄰明條紋的間距會(huì)如何變化？（）A.間距不變B.間距增大一倍C.間距減小一半D.間距增大兩倍13、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是等價(jià)的。以下關(guān)于熱力學(xué)第二定律的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.熱不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化B.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響C.熱力學(xué)第二定律說明第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的D.熱力學(xué)第二定律表明所有的熱過程都是可逆的14、在波動(dòng)方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關(guān)于邊界條件的類型，不準(zhǔn)確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無限大邊界條件15、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(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因?yàn)榻^熱膨脹對外做功B.溫度降低，因?yàn)閮?nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）隨著量子光學(xué)中的壓縮態(tài)光場研究，探討壓縮態(tài)光場的產(chǎn)生機(jī)制、特性和在量子通信、量子精密測量中的應(yīng)用。2、（本題5分）在量子力學(xué)中，波函數(shù)的歸一化是一個(gè)重要的概念。請解釋波函數(shù)歸一化的意義和方法，說明歸一化后的波函數(shù)所滿足的條件，并舉例說明其在計(jì)算粒子概率分布中的應(yīng)用。3、（本題5分）結(jié)合電磁感應(yīng)現(xiàn)象，分析法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式、物理意義，以及在發(fā)電機(jī)和變壓器工作原理中的體現(xiàn)。4、（本題5分）在光學(xué)中，解釋光纖通信中光信號傳輸?shù)脑砗蛢?yōu)勢？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)研究波動(dòng)光學(xué)中的邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)，探討實(shí)驗(yàn)原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，以及其在長度測量和光學(xué)研究中的重要性。2、（本題5分）詳細(xì)分析狹義相對論中的相對性原理和光速不變原理，探討它們?nèi)绾胃淖兞宋覀儗r(shí)間和空間的傳統(tǒng)認(rèn)知。3、（本題5分）電磁學(xué)中的磁滯現(xiàn)象在磁性材料中經(jīng)常出現(xiàn)，探討磁滯回線的測量、磁滯損耗的計(jì)算和在電磁設(shè)備（如變壓器、電動(dòng)機(jī)）中的影響。4、（本題5分）探討固體物理中的晶體結(jié)構(gòu)和能帶理論，包括晶體的晶格結(jié)構(gòu)、原子價(jià)鍵類型，以及能帶的形成和對固體導(dǎo)電性的影響，舉例說明其在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用。5、（本題5分）熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)的重要定律，請?jiān)敿?xì)闡述其兩種表述方式，并用實(shí)例說明其在實(shí)際過程中的不可逆性以及對能源利用的限制。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一根長為L、質(zhì)量為M的均勻細(xì)桿，可繞通過其一端且與桿垂直的水平光滑固定軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。初始時(shí)桿處于豎直位置，然后由靜止釋放，當(dāng)桿轉(zhuǎn)到與水平方向成θ角時(shí)，求此時(shí)桿的角速度和角加速度。2、（本題10分）一個(gè)帶電荷量為+q的粒子，在xOy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，速度為v，磁場方向垂直于平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。計(jì)算粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期，并分析粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡。3、（本