西安石油大學《光學》2022-2023學年第一學期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學號：凡年級專業(yè)、姓名、學號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁西安石油大學《光學》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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、在熱力學第一定律的表達式ΔU=Q+W中，W表示外界對系統(tǒng)做功。以下哪種情況中，系統(tǒng)對外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能2、在量子力學的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時間改變，以下哪種說法能準確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動量能同時確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現(xiàn)的概率是恒定的D.粒子的運動狀態(tài)是不確定的3、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發(fā)射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm4、在電磁學的磁場中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。對于一段長度為L的直導線，通有電流I，距離導線為r處一點的磁感應強度大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與I和r有關(guān)B.只與I、r和L有關(guān)C.與I、r、L以及導線的形狀有關(guān)D.與I、r、L、導線的形狀以及周圍介質(zhì)有關(guān)5、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6、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(zhì)量為m的衛(wèi)星繞質(zhì)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1/47、對于光的偏振現(xiàn)象，以下關(guān)于自然光、偏振光的產(chǎn)生和檢驗方法以及偏振光的應用，表述錯誤的是（）A.自然光通過偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動方向在垂直于傳播方向的平面內(nèi)是固定的C.可以用偏振片檢驗光是否為偏振光D.光的偏振現(xiàn)象在通信領(lǐng)域沒有應用8、對于氣體分子動理論，以下關(guān)于理想氣體壓強和溫度的微觀解釋，哪一項是正確的？（）A.理想氣體的壓強是由大量氣體分子對容器壁的碰撞產(chǎn)生的，溫度與分子的平均動能無關(guān)B.理想氣體的壓強和溫度都與氣體分子的平均動能成正比，分子的平均動能越大，壓強和溫度越高C.理想氣體的壓強取決于分子的密度和平均速度，溫度只與分子的勢能有關(guān)D.氣體分子動理論無法解釋理想氣體壓強和溫度的微觀本質(zhì)，只是一種經(jīng)驗性的理論9、在光學的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實驗具有重要意義。在雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關(guān)系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D10、關(guān)于波動方程，已知一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波速為v，波長為λ，頻率為f，那么其波動方程可以表示為什么形式？（）A.y=Asin(2πft-2πx/λ)B.y=Asin(2πft+2πx/λ)C.y=Acos(2πft-2πx/λ)D.y=Acos(2πft+2πx/λ)11、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)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(guān)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12、在光學的全反射現(xiàn)象中，當光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于給定的兩種介質(zhì)，臨界角的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與光密介質(zhì)的折射率有關(guān)B.只與光疏介質(zhì)的折射率有關(guān)C.與兩種介質(zhì)的折射率都有關(guān)D.與光的頻率有關(guān)13、在靜電場中，電場線的疏密程度表示電場強度的大小。對于一個帶正電的點電荷，其周圍的電場線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點電荷C.背離點電荷D.呈環(huán)形分布14、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15、在熱學中，研究熱傳遞的方式包括熱傳導、熱對流和熱輻射。對于一個真空絕熱的容器，內(nèi)部有兩個溫度不同的物體，它們之間主要通過哪種方式進行熱傳遞？（）A.熱傳導B.熱對流C.熱輻射D.以上都不是二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在研究帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題時，如何運用電場力和運動學公式來計算粒子的末速度、偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角度？2、（本題5分）分析牛頓第二定律的表達式及各物理量的含義，舉例說明其在實際問題中的應用。3、（本題5分）在相對論中，討論相對論對天體物理觀測的影響？4、（本題5分）在波動學中，機械波的傳播需要介質(zhì)。請詳細說明波的傳播過程中，介質(zhì)中各質(zhì)點的振動特點，以及波的能量是如何傳遞的？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）詳細探討光的吸收和發(fā)射現(xiàn)象，分析其物理機制、光譜特征和在激光技術(shù)、光通信等領(lǐng)域的應用。2、（本題5分）熱力學中的卡諾循環(huán)是一種理想的熱機循環(huán)，深入探討其組成、效率計算以及在提高熱機效率和研究熱力學第二定律方面的重要性。3、（本題5分）全面論述電磁學中的電磁波的產(chǎn)生、傳播和特性，分析其數(shù)學表達式、物理機制和在通信、雷達等領(lǐng)域的應用。4、（本題5分）幾何光學中的光學系統(tǒng)的像差校正通常需要多個透鏡組合，分析不同像差校正的透鏡組合設計原則、方法和實際案例，論述在復雜光學系統(tǒng)設計中的應用。5、（本題5分）全面論述狹義相對論中的相對論力學中的動能和勢能，分析其與經(jīng)典力學的區(qū)別和聯(lián)系，以及在高能粒子加速和碰撞中的應用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在楊氏雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，縫與屏的距離為D，用波長為λ的光照射雙縫。在屏上某點P處，兩縫傳來的光的相位差為2π/3。計算點P到中央明紋的距離。2、（本題10分）一個質(zhì)量為m、半徑為r的均勻圓盤，繞通過圓心且垂直于盤面的軸以角速度ω轉(zhuǎn)動，求圓盤的轉(zhuǎn)