安徽大學(xué)《光學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在研究簡諧振動(dòng)時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動(dòng)，其振動(dòng)方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動(dòng)周期的變化，哪一項(xiàng)判斷是不準(zhǔn)確的？（）（）A.振動(dòng)周期減小，因?yàn)橹芷谂c勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動(dòng)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(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動(dòng)周期的變化與初始相位φ無關(guān)2、在相對論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。以下關(guān)于質(zhì)能方程的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質(zhì)能方程給出C.質(zhì)能方程表明質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量D.在核反應(yīng)中，質(zhì)量的虧損會(huì)釋放出巨大的能量3、在研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們常常需要考慮力的作用。一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過時(shí)間t后，物體的速度從0增加到v。若力的大小變?yōu)?F，其他條件不變，物體達(dá)到速度v所需的時(shí)間會(huì)如何變化？（）A.時(shí)間不變B.時(shí)間縮短為原來的一半C.時(shí)間縮短為原來的四分之一D.無法確定4、對于光的偏振現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生原因和應(yīng)用領(lǐng)域，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.光的偏振現(xiàn)象是由于光的橫波特性導(dǎo)致的，廣泛應(yīng)用于攝影、通信、液晶顯示等領(lǐng)域B.光的偏振只與光的傳播方向有關(guān)，與光源和介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，其應(yīng)用范圍有限C.偏振現(xiàn)象使得光的能量發(fā)生損失，因此在大多數(shù)情況下應(yīng)盡量避免D.光的偏振無法通過人工方法產(chǎn)生，只能在自然條件下觀察到5、在研究帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力起著決定性作用。一個(gè)帶電量為q、質(zhì)量為m的粒子，以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若粒子的速度增大到2v，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑會(huì)如何變化？（）A.半徑不變B.半徑增大到原來的2倍C.半徑增大到原來的4倍D.半徑減小到原來的一半6、在光的偏振現(xiàn)象中，自然光通過偏振片后變成了偏振光。如果兩個(gè)偏振片的透振方向相互垂直，自然光通過這兩個(gè)偏振片后，光強(qiáng)會(huì)變?yōu)樵瓉淼亩嗌?？（）A.1/2B.1/4C.0D.17、在電磁學(xué)的安培環(huán)路定理中，對于一個(gè)載有恒定電流的長直導(dǎo)線，若以導(dǎo)線為軸作一個(gè)半徑為r的圓形環(huán)路，當(dāng)r<導(dǎo)線半徑時(shí)，環(huán)路上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r成反比C.與r的平方成正比D.與r無關(guān)8、在剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的研究中，一個(gè)質(zhì)量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。若已知圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度，以下關(guān)于圓盤的角動(dòng)量和動(dòng)能，哪一項(xiàng)計(jì)算是不準(zhǔn)確的？（）A.角動(dòng)量等于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度的乘積B.動(dòng)能可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度的平方計(jì)算C.改變轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)發(fā)生變化，但角動(dòng)量不變D.圓盤的動(dòng)能與質(zhì)量分布的均勻程度無關(guān)9、在光學(xué)的干涉實(shí)驗(yàn)中，用楊氏雙縫干涉裝置觀察干涉條紋。若光源由單色光換成白光，以下關(guān)于干涉條紋的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.中央條紋仍為白色B.其他條紋變?yōu)椴噬獵.條紋間距不變D.條紋的清晰度降低10、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)11、在靜電場的研究中，電場強(qiáng)度和電勢是兩個(gè)重要的物理量。對于一個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場，電場強(qiáng)度為零的地方，電勢一定為零嗎？（）A.一定為零B.一定不為零C.可能為零，也可能不為零D.取決于點(diǎn)電荷的電荷量12、在靜電場中，電勢能是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于電勢能的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.電勢能是相對的，其值取決于零勢能點(diǎn)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(fù)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(diǎn)的電勢能與其電荷量的比值就是該點(diǎn)的電勢13、在光學(xué)的研究中，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。對于一束光線從空氣斜射入水中，入射角為45度，已知水的折射率為1.33，那么折射角大約是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度14、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15、在波動(dòng)光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。對于垂直入射的光，要使某波長的光在薄膜表面反射時(shí)產(chǎn)生相消干涉，薄膜的厚度應(yīng)該滿足什么條件？（）A.厚度為該波長的四分之一B.厚度為該波長的二分之一C.厚度為該波長的整數(shù)倍D.厚度為該波長的半整數(shù)倍16、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用歐姆表測量電阻時(shí)，需要進(jìn)行調(diào)零操作。如果在測量前沒有進(jìn)行調(diào)零，測量結(jié)果會(huì)比真實(shí)值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定17、在量子力學(xué)中，不確定關(guān)系限制了我們同時(shí)精確測量粒子的位置和動(dòng)量。對于一個(gè)微觀粒子，如果其位置的不確定量為Δx，那么其動(dòng)量的不確定量Δp至少為多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)18、在電磁學(xué)的知識體系中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質(zhì)。一個(gè)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。如果磁通量在極短時(shí)間內(nèi)從Φ1變化到Φ2，以下哪個(gè)表達(dá)式能正確計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的大??？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t19、對于熱力學(xué)第二定律，以下關(guān)于熱機(jī)效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準(zhǔn)確的是（）A.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進(jìn)行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量20、在研究磁場對電流的作用時(shí)，安培力的大小可以用公式F=BIL計(jì)算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋熱膨脹現(xiàn)象的微觀機(jī)制？2、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋不可逆過程的熵變計(jì)算方法？3、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋焓的定義和物理意義？4、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋波動(dòng)的色散關(guān)系及其物理意義？5、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋熱力學(xué)第二定律的微觀意義？三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在折射率分別為n1、n2、n3的三層介質(zhì)中，有一束光以入射角i從n1射向n2界面，在n2中折射角為r1，再從n2射向n3界面，折射角為r2。計(jì)算最終的折射角r2，并分析在什么條件下會(huì)發(fā)生全反射。2、（本題5分）一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體，電荷體密度為ρ。計(jì)算球體內(nèi)外的電場強(qiáng)度和電勢分布，并分析其特點(diǎn)。假設(shè)球體帶正電荷。3、（本題5分）在一個(gè)RLC串聯(lián)電路中，電阻R=10Ω，電感L=0.1H，電容C=10μF，電源電壓u=100√2sin(100t)V。計(jì)算電路的諧振頻率、電流的最大值和品質(zhì)因數(shù)。4、（本題5分）在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，物距為u，像距為v，焦距為f。已知物高為h1，計(jì)算像高h(yuǎn)2，并分析成像的性質(zhì)和特點(diǎn)。5、（本題5分）一個(gè)理想氣體經(jīng)歷循環(huán)過程，由等溫膨脹、等壓壓縮、絕熱膨脹和等容加熱組成。已知各過程的參數(shù)，計(jì)算循環(huán)的凈功和效率。四、論述題