華南理工大學《工程光學》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《工程光學》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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、在光學的折射定律應用中，一束光從玻璃射入水中，已知玻璃的折射率大于水的折射率。入射角為45°，折射角可能是多少？（）A.30°B.45°C.60°D.90°2、在熱力學第二定律的探討中，關于熵增加原理及其在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，以下哪種表述是正確的？（）A.熵增加原理指出，在任何自發(fā)的熱力學過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的，這意味著熱量總是從高溫物體自發(fā)地流向低溫物體B.熵增加原理表明，封閉系統(tǒng)的熵不可能減少，熵的變化只與系統(tǒng)的初末狀態(tài)有關，與過程無關C.雖然熵增加原理適用于大多數(shù)熱力學過程，但在某些特殊情況下，系統(tǒng)的熵可能會減少D.熵增加原理只是一種理論假設，在實際的熱現(xiàn)象中無法得到驗證3、在電磁學中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對于一個充滿均勻電介質的平行板電容器，在充電過程中，位移電流與傳導電流的大小關系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導電流B.位移電流小于傳導電流C.位移電流等于傳導電流D.兩者大小沒有固定關系4、在振動和波動的綜合問題中，駐波是一種特殊的現(xiàn)象。以下關于駐波的特點，不正確的是？（）A.駐波中各點的振幅不同，有些點始終靜止B.相鄰兩波節(jié)之間的各點振動相位相同C.駐波的頻率與波源的頻率相同D.駐波不傳播能量5、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6、在電磁學領域，對于一個變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生的電場，以下關于該感應電場的性質和特點的說法，錯誤的是（）A.感應電場的電場線是閉合曲線B.感應電場的方向與磁場變化率的方向有關C.感應電場的強度與磁場變化的快慢成正比D.感應電場對處于其中的電荷不做功7、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數(shù)）。以下關于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關B.可以通過庫侖定律和圓周運動的規(guī)律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質量無關8、在相對論中，當一個物體的運動速度接近光速時，以下哪個物理量會變得接近于無窮大？（）A.物體的質量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能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、在波動學的研究中，機械波的傳播具有一定的特性。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波源的振動方程為y=Asin(ωt)，波速為v。在t時刻，x處質點的振動位移y與哪些因素有關？（）A.只與t有關B.只與x有關C.與t和x都有關D.與t和x都無關11、關于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內(nèi)B.光的強度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化12、在相對論力學中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。當一個物體的速度為0.6c時，其動能與靜能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/913、在狹義相對論中，時間膨脹效應會導致高速運動的時鐘走得比靜止時鐘慢。如果一個飛船以接近光速的速度飛行，地球上觀測到飛船上的時間流逝與地球上的時間流逝相比如何？（）A.飛船上的時間流逝更慢B.飛船上的時間流逝更快C.兩者時間流逝相同D.取決于飛船的飛行方向14、在機械波的學習中，波的傳播特性需要深入理解。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0時刻的波形如圖所示。已知波速為v，經(jīng)過時間t，x=2m處的質點第一次到達波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v15、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16、在剛體力學中，一均勻細棒可繞通過其一端的光滑固定軸在豎直平面內(nèi)轉動，當棒從水平位置自由下擺到豎直位置的過程中，其角速度和角加速度如何變化？（）A.角速度增大，角加速度增大B.角速度增大，角加速度減小C.角速度減小，角加速度減小D.角速度減小，角加速度增大17、在量子力學中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)的基本方程。對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足薛定諤方程，以下關于定態(tài)的說法正確的是：（）A.定態(tài)時粒子的能量不隨時間變化B.定態(tài)時粒子的位置不隨時間變化C.定態(tài)時粒子的速度不隨時間變化D.以上說法都不正確18、在相對論中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。當一個物體的速度接近光速時，其動能的增加與速度的關系是怎樣的？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能的增加變得越來越困難D.動能的增加變得越來越容易19、對于近代物理實驗中的光電效應，以下關于其實驗規(guī)律和愛因斯坦光電方程的解釋，哪一項是恰當?shù)模浚ǎ〢.光電效應中，光電子的最大初動能與入射光的強度成正比，與入射光的頻率無關，愛因斯坦光電方程無法解釋這一現(xiàn)象B.光電效應的實驗規(guī)律包括存在截止頻率、光電子的瞬時發(fā)射等，愛因斯坦光電方程成功地解釋了這些規(guī)律，指出光具有粒子性C.光電效應表明光只是一種電磁波，其能量連續(xù)分布，與入射光的強度和頻率都成正比D.愛因斯坦光電方程雖然能夠解釋光電效應的部分現(xiàn)象，但存在諸多缺陷，需要進一步修正20、在相對論中，考慮兩個相對運動的慣性系S和S'，在S系中同時發(fā)生的兩個事件，在S'系中觀測可能不同時發(fā)生。以下關于這種時間相對性的解釋，哪一項是不正確的？（）A.時間的相對性是由光速不變原理導致的B.可以通過洛倫茲變換來計算時間的差異C.這種時間差異只在高速運動時才明顯D.時間的相對性與觀察者的位置無關21、在光學的研究中，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22、在熱力學第二定律的表述中，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23、在電磁感應現(xiàn)象中，一個匝數(shù)為N、面積為S的線圈在均勻磁場B中以角速度ω勻速轉動，產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Em為多少？（）A.Em=NBSωB.Em=NBSω2C.Em=BSωD.Em=BSω224、在牛頓力學的研究中，對于一個物體在光滑水平面上受到水平力作用時的運動情況，以下描述不準確的是（）A.物體的加速度與所受的力成正比B.力消失后，物體將保持勻速直線運動C.物體的速度會一直線性增加D.物體的質量越大，加速度越小25、在波動光學中，薄膜干涉是一種常見的現(xiàn)象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在研究光的折射和反射定律時，如何用費馬原理來推導這兩個定律？2、（本題5分）解釋在電磁學中位移電流的概念，說明其在麥克斯韋方程組中的作用。3、（本題5分）在熱力學中，焦耳-湯姆遜效應是一種與氣體絕熱節(jié)流過程相關的現(xiàn)象。請解釋焦耳-湯姆遜效應的概念和原理，說明其在制冷技術和氣體液化中的應用。4、（本題5分）在電磁學中，安培力和洛倫茲力分別描述了電流元和運動電荷在磁場中的受力情況。請解釋安培力和洛倫茲力的關系，說明它們的計算公式和方向判斷方法，并舉例說明其在實際中的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個熱機工作于溫度分別為T?和T?（T?>T?）的兩個熱源之間，熱機從高溫熱源吸收的熱量為Q?，對外做功為W。計算熱機向低溫熱源放出的熱量Q?和熱機的效率。2、（本題5分）一質點在x-y平面內(nèi)運動，其運動方程為x=t^2，y=2t-1，求t=2s時質點的位矢、速度和加速度。3、（本題5分）一個帶電荷量為+Q的點電荷位于一個無限大的接地導體平板上方距離為d處。計算導體平板上感應電荷產(chǎn)生的電場強度在點電荷所在位置的大小和方向。4、（本題5分）在相對論中，一粒子的靜能為E?，以速度v運動。計算粒子的總能量E和動量p。5、（本題5分）在一個LC振蕩電路中，電感L=0.1H，電容C=10^(-6)F。初始時電容器充電，電壓為U?=100V。計算電路的振蕩周期和頻率，以及電容器電壓的最大