安徽理工大學《大學物理A：光學》2020-2021學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁安徽理工大學

《大學物理A：光學》2020-2021學年第一學期期末試卷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1分，共15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、在相對論中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。一個物體的靜止質量為m0，以速度v運動時，其動能為Ek。若速度增大到2v，動能會如何變化？（）A.動能增大到原來的2倍B.動能增大到原來的4倍C.動能增大到原來的8倍D.動能增大到原來的16倍2、在熱力學第一定律的應用中，對于一個封閉系統(tǒng)經歷一個循環(huán)過程，其內能的變化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定3、在量子力學的范疇中，考慮一個處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現粒子的概率密度與波函數的模的平方成正比。以下關于概率密度的描述，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4、在波動光學中，光的衍射現象是常見的。當一束光通過一個狹縫時，會在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄5、對于靜電場，一個帶正電的點電荷在電場中由靜止釋放，它將如何運動？（）A.沿電場線方向加速運動B.沿電場線方向減速運動C.垂直電場線方向運動D.靜止不動6、在電磁學中，位移電流的概念是麥克斯韋方程組的重要組成部分。以下關于位移電流的產生和特點，不正確的是？（）A.位移電流是由變化的電場產生的B.位移電流與傳導電流一樣會產生磁場C.位移電流在真空中也能存在D.位移電流的大小與電容器極板間的電壓成正比7、在波動學中，一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波速為v，波長為λ，周期為T。某一時刻的波形圖如圖所示。以下關于經過時間t后波形的移動距離，哪一項計算是不準確的？（）A.移動距離為vtB.當t=nT（n為整數）時，波形不變C.移動距離與波長和周期無關D.可以通過波速和時間的乘積計算移動距離8、在量子力學中，不確定關系限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量。對于一個微觀粒子，如果其位置的不確定量為Δx，那么其動量的不確定量Δp至少為多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)9、在電磁學的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對于一個頻率為f的電磁波，其波長λ與頻率f的關系是怎樣的？（）A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c2/f10、在電磁學中，安培環(huán)路定理用于計算磁場的分布。對于一個無限長直載流導線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強度，與到導線距離的關系是怎樣的？（）A.與距離成正比B.與距離成反比C.與距離的平方成正比D.與距離的平方成反比11、在光學的反射定律中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線兩側，且反射角等于入射角。當入射角增大時，反射角會如何變化？（）A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小12、在熱力學第二定律中，指出了熱傳導過程的方向性。從高溫物體向低溫物體傳熱是自發(fā)的，那么反過來，從低溫物體向高溫物體傳熱是否可能自發(fā)進行？（）A.可能B.不可能C.在一定條件下可能D.無法確定13、在靜電場中，一個帶電量為Q的點電荷周圍存在電場。若在距離點電荷r處放置一個試探電荷q，以下關于試探電荷所受電場力的大小和方向，哪一項說法是不正確的？（）A.電場力的大小與r的平方成反比B.電場力的方向沿兩點電荷連線且背離點電荷C.可以根據庫侖定律計算電場力的大小D.電場力的大小與試探電荷的電量成正比14、對于狹義相對論中的質能關系，以下關于其表達式和物理意義，哪一項是恰當的？（）A.質能關系為E=mc^2，表明質量和能量是相互獨立的物理量，沒有直接的聯系B.質能關系指出能量和質量可以相互轉化，一定的質量對應著一定的能量，在核反應等過程中得到了廣泛的驗證C.質能關系只適用于高速運動的物體，對于低速運動的物體，質量和能量的關系可以忽略不計D.質能關系中的光速c是一個可以變化的量，取決于參考系的選擇15、關于理想氣體的狀態(tài)方程，對于一定質量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強、體積和溫度的關系，以下說法錯誤的是（）A.當溫度不變時，壓強與體積成反比B.當體積不變時，壓強與溫度成正比C.當壓強不變時，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）闡述牛頓第二定律在解決物體受力和運動狀態(tài)變化問題中的應用，舉例說明如何根據已知的力和物體的質量計算加速度，以及如何根據加速度和質量反推物體所受的合力。2、（本題5分）簡述固體的分類及特點，分析不同類型固體在物理性質上的差異。3、（本題5分）在熱力學第一定律的框架下，闡述其表達式中各項的物理含義，討論能量守恒在不同熱學過程中的具體表現和應用。4、（本題5分）簡述光的干涉現象的產生條件及特點，舉例說明光的干涉在實際中的應用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在相對論性天體物理中，探討引力波的產生、傳播和探測，論述引力波的物理本質、數學描述和引力波探測器的工作原理及觀測成果。2、（本題5分）在相對論中，相對論動量和能量的概念與經典力學有很大不同，分析其定義、表達式以及在高能物理實驗和相對論性粒子碰撞中的應用。3、（本題5分）在量子力學中，分析量子點的物理性質和應用，論述量子點的能級結構、光學特性和在量子計算、發(fā)光器件中的應用前景和研究進展。4、（本題5分）電動力學中的電磁波的偏振態(tài)對通信和光學檢測有重要意義，分析線偏振、圓偏振和橢圓偏振波的產生方法、特點和檢測手段，以及在偏振光通信和材料特性測量中的應用。5、（本題5分）論述熱力學中的熱擴散和熱傳導的耦合現象，解釋熱擴散系數、熱導率的關系和熱擴散方程，以及在多相流和傳熱傳質中的應用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）一質點沿x軸做簡諧振動，其位移x與時間t的關系為x=0.1cos(2πt+π/3)（SI單位）。求t=1s時，質點的速度和加速度。2、（本題10分）在光電效應實驗中，已知金屬的截止頻率為ν0，用頻率為ν的光照射，測量得到光電子的最大初動能為Ek。計算該金屬的逸出功，并分析如何提高光電子的最大初動能。3、（本題10分）一質量為m的物體在半徑為R