南京信息工程大學《光學》2021-2022學年第一學期期末試卷

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2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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2、在研究萬有引力定律時，天體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質量為m的衛(wèi)星繞質量為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1/43、在研究質點的運動時，一個質點在xOy平面內運動，其運動方程為x=3t，y=4t2，t為時間。則該質點的加速度大小是多少？A.3B.4C.8D.124、關于相對論性動量和能量，當一個粒子的速度接近光速時，其動量和能量的表達式與經典力學有很大的不同，以下哪種情況能體現這種差異？A.動量隨速度增加而線性增加B.能量與速度無關C.動量和能量都趨于無窮大D.能量不僅取決于動量還與速度有關5、對于相對論性動能，當一個粒子的速度接近光速時，其動能的表達式與經典力學有很大差異，以下哪種說法能體現這種差異？A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能趨于無窮大D.動能增長速度逐漸變慢6、在光學的薄膜干涉現象中，一束光在薄膜上下表面反射后發(fā)生干涉。若薄膜的厚度為d，折射率為n，入射光波長為λ。以下關于干涉條紋的條件，哪一項推導是不正確的？（）A.可以通過光程差的計算得出干涉條紋的條件B.光程差等于波長的整數倍時出現亮條紋C.薄膜厚度的變化會導致干涉條紋的移動D.干涉條紋的條件與光源的強度有關7、在波動光學的衍射現象中，一束光通過一個狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時保持其他條件不變。以下關于衍射條紋的寬度和強度的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強度減弱C.可以通過衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無關8、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關于粒子質量的變化趨勢，哪一9、在研究簡諧振動時，一個質量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數增大，而其他條件不變。以下關于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數增大必然導致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關10、在相對論力學中，對于物體的動能和質能關系，以下關于高速運動物體的動能表達式、質能方程的意義和應用的闡述，錯誤的是（）A.高速運動物體的動能不再是經典力學中的表達式B.質能方程表明質量和能量可以相互轉化C.質能方程為核能的利用提供了理論基礎D.物體的速度越大，其動能與經典力學計算結果差異越小11、在光學的折射定律中，當光從折射率為n1的介質射入折射率為n2的介質時，入射角i和折射角r滿足什么關系？A.n1sini=n2sinrB.n2sini=n1sinrC.n1cosi=n2cosrD.n2cosi=n1cosr12、對于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數發(fā)生衰變所需的時間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？A.元素的化學狀態(tài)B.外界溫度和壓力C.原子核內部結構D.以上因素均不影響13、在電磁學中，法拉第電磁感應定律揭示了電磁現象之間的重要聯(lián)系。以下關于法拉第電磁感應定律的描述，哪一項是不準確的？A.感應電動勢的大小與穿過閉合回路的磁通量的變化率成正比B.即使回路不閉合，只要磁通量發(fā)生變化，也會產生感應電動勢C.感應電動勢的方向總是阻礙磁通量的變化D.磁通量變化越快，感應電動勢就一定越大，與回路的電阻無關14、在熱力學的研究中，理想氣體經歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關于氣體的溫度、壓強和熵的變化，哪一項描述是不準確的？（）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15、在研究簡諧振動時，一個質量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數增大，而其他條件不變。以下關于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數增大必然導致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關16、關于萬有引力定律，兩個質量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關？A.只與m1和m2有關B.只與r有關C.與m1、m2和r都有關D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關17、在光學的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當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18、關于簡諧振動，對于一個水平彈簧振子的運動，以下關于振幅、周期、頻率和相位等物理量的意義和變化規(guī)律的敘述，錯誤的是（）A.振幅表示振子偏離平衡位置的最大距離B.周期和頻率只與振子的質量和彈簧的勁度系數有關C.相位描述振子在不同時刻的運動狀態(tài)D.振子通過平衡位置時，速度最大，加速度為零19、在原子核物理中，半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量。某放射性元素的半衰期為T，經過時間2T后，未衰變的原子核數目占原原子核數目的比例是多少？A.1/2B.1/4C.1/8D.1/1620、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數，其滿足薛定諤方程。以下關于薛定諤方程的求解和應用，哪一項描述是不準確的？（）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二、簡答題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在研究剛體的定點轉動時，歐拉角是描述剛體轉動姿態(tài)的重要參數。請解釋歐拉角的定義和物理意義，說明如何用歐拉角來表示剛體的轉動，并舉例說明其在航空航天和機器人領域中的應用。2、（本題10分）在波動學中，解釋超聲波的特點和應用？3、（本題10分）在相對論性動量和能量的概念中，論述其與經典力學中動量和能量的區(qū)別和聯(lián)系，推導相關公式并舉例應用。4、（本題10分）在波動光學中，薄膜干涉是一種常見的現象。請解釋薄膜干涉的原理，說明產生明條紋和暗條紋的條件，并舉例說明其在光學鍍膜和檢測表面平整度中的應用。三、論述題（本大題