西北大學(xué)《光纖光學(xué)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、在熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式ΔU=Q+W中，W表示外界對(duì)系統(tǒng)做功。以下哪種情況中，系統(tǒng)對(duì)外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能2、在研究靜電平衡的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。如果在導(dǎo)體內(nèi)部放入一個(gè)電荷，導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)如何變化？（）A.仍為零B.不為零C.無法確定D.以上都不對(duì)3、在近代物理學(xué)的發(fā)展中，黑體輻射現(xiàn)象引發(fā)了重要的理論突破。對(duì)于一個(gè)黑體，其單位面積在單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量與波長(zhǎng)和溫度有關(guān)。在一定溫度下，隨著波長(zhǎng)的增加，輻射能量會(huì)如何變化？（）A.一直增加B.先增加后減小C.一直減小D.先減小后增加4、在狹義相對(duì)論中，同時(shí)的相對(duì)性是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于同時(shí)的相對(duì)性的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中可能不同時(shí)發(fā)生B.同時(shí)的相對(duì)性是光速不變?cè)淼谋厝唤Y(jié)果C.同時(shí)的相對(duì)性只在高速運(yùn)動(dòng)的情況下才明顯，低速時(shí)可以忽略D.同時(shí)的相對(duì)性意味著不存在絕對(duì)的同時(shí)性5、對(duì)于熱力學(xué)過程中的可逆過程和不可逆過程，以下關(guān)于其區(qū)別和判斷標(biāo)準(zhǔn)，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否能夠反向進(jìn)行，只要能夠反向進(jìn)行的過程就是可逆過程B.可逆過程是一種理想過程，在實(shí)際中不存在，不可逆過程則是普遍存在的，判斷標(biāo)準(zhǔn)是看過程是否引起了外界的變化C.可逆過程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于能量轉(zhuǎn)化的效率，效率高的是可逆過程，效率低的是不可逆過程6、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電的頻率為50Hz。如果線圈的面積增大一倍，轉(zhuǎn)速增大一倍，其他條件不變，那么交流電的頻率變?yōu)槎嗌?？（）A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz7、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)。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(guān)于電子軌道能量的計(jì)算，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關(guān)B.可以通過庫(kù)侖定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質(zhì)量無關(guān)8、在熱學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積和壓強(qiáng)無關(guān)，以下哪種過程中理想氣體的內(nèi)能會(huì)增加？（）A.等容升溫B.等壓降溫C.等溫壓縮D.絕熱膨脹9、在物理光學(xué)中，對(duì)于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關(guān)于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應(yīng)用的描述，錯(cuò)誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長(zhǎng)相當(dāng)或更小時(shí)發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動(dòng)性D.衍射現(xiàn)象在光學(xué)儀器的分辨率提高方面沒有作用10、對(duì)于光學(xué)的研究，以下關(guān)于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動(dòng)性，哪一個(gè)是準(zhǔn)確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動(dòng)性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動(dòng)性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長(zhǎng)、縫寬等因素密切相關(guān)C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動(dòng)性無關(guān)，只是一種偶然的光學(xué)現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動(dòng)性，但在大多數(shù)情況下，光仍應(yīng)被視為粒子11、在波動(dòng)方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動(dòng)方程的解只取決于波源的振動(dòng)情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機(jī)械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動(dòng)方程的推導(dǎo)基于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，只適用于機(jī)械波，對(duì)電磁波不適用12、在波動(dòng)方程中，波速、波長(zhǎng)和頻率之間存在著一定的關(guān)系。以下關(guān)于波速的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定B.對(duì)于同一列波，在不同介質(zhì)中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長(zhǎng)和頻率無關(guān)13、在振動(dòng)學(xué)中，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的振動(dòng)形式。以下關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征，不正確的是？（）A.回復(fù)力與位移成正比且方向相反B.振動(dòng)的頻率與振幅無關(guān)C.振動(dòng)的能量與振幅的平方成正比D.簡(jiǎn)諧振動(dòng)一定是等幅振動(dòng)，不存在阻尼14、在量子力學(xué)中，對(duì)于一個(gè)微觀粒子的波函數(shù)，其滿足薛定諤方程。以下關(guān)于薛定諤方程的求解和應(yīng)用，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)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(duì)于復(fù)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(duì)論情況15、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功有關(guān)。一個(gè)帶正電的粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，粒子的電勢(shì)能會(huì)如何變化？（）A.電勢(shì)能增大B.電勢(shì)能減小C.電勢(shì)能不變D.先增大后減小16、在波動(dòng)光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個(gè)狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強(qiáng)度的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強(qiáng)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(guān)17、在熱力學(xué)中，熵是一個(gè)反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。一個(gè)絕熱封閉系統(tǒng)，內(nèi)部發(fā)生不可逆過程，系統(tǒng)的熵會(huì)怎樣變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少18、在靜電場(chǎng)中，對(duì)于電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的關(guān)系，以下關(guān)于電場(chǎng)線和等勢(shì)面的性質(zhì)以及它們之間的相互聯(lián)系，說法不正確的是（）A.電場(chǎng)線總是垂直于等勢(shì)面B.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總是指向電勢(shì)降低的方向C.等勢(shì)面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等D.沿著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)逐漸降低19、在量子物理中，對(duì)于微觀粒子的波粒二象性，以下關(guān)于粒子的波動(dòng)性和粒子性的關(guān)系，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.在某些情況下表現(xiàn)出波動(dòng)性，在某些情況下表現(xiàn)出粒子性B.波動(dòng)性和粒子性不能同時(shí)表現(xiàn)出來C.波動(dòng)性和粒子性是微觀粒子的固有屬性D.對(duì)微觀粒子的描述需要同時(shí)考慮波動(dòng)性和粒子性20、在相對(duì)論的理論框架下，時(shí)間和空間的概念發(fā)生了深刻的變化。一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，其長(zhǎng)度會(huì)在運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生收縮。如果一個(gè)靜止時(shí)長(zhǎng)為L(zhǎng)0的物體，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其長(zhǎng)度L會(huì)如何變化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v2/c2)C.L=L0√(1+v2/c2)D.L=L0/√(1-v2/c2)21、在量子力學(xué)的應(yīng)用中，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)的理論，以下哪種說法是準(zhǔn)確的？（）A.原子的能級(jí)是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級(jí)之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級(jí)是分立的，電子只能在特定的能級(jí)之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學(xué)中的原子結(jié)構(gòu)理論無法解釋原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜現(xiàn)象D.原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)和電子躍遷與原子核的性質(zhì)無關(guān)，只取決于電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)22、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點(diǎn)。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，與等容升溫過程相比，哪個(gè)過程吸收的熱量更多？（）A.等壓過程B.等容過程C.吸收的熱量一樣多D.取決于氣體的種類23、在相對(duì)論中，一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，其長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生收縮。以下關(guān)于長(zhǎng)度收縮效應(yīng)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.收縮只發(fā)生在運(yùn)動(dòng)方向上B.收縮的程度與速度的平方成正比C.對(duì)于靜止的觀察者，物體的長(zhǎng)度會(huì)變短D.長(zhǎng)度收縮是一種視覺錯(cuò)覺，實(shí)際上物體的長(zhǎng)度不變24、在電磁學(xué)中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對(duì)于一個(gè)充滿均勻電介質(zhì)的平行板電容器，在充電過程中，位移電流與傳導(dǎo)電流的大小關(guān)系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導(dǎo)電流B.位移電流小于傳導(dǎo)電流C.位移電流等于傳導(dǎo)電流D.兩者大小沒有固定關(guān)系25、在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)需要分別分析。一個(gè)物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過時(shí)間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會(huì)如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來的2倍C.水平位移增大到原來的4倍D.水平位移減小到原來的一半二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在研究靜電場(chǎng)中的高斯定理時(shí)，說明定理的內(nèi)容和物理意義，并通過簡(jiǎn)單的例子來應(yīng)用該定理求解電場(chǎng)強(qiáng)度。2、（本題5分）對(duì)于一個(gè)在水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，已知電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，如何分析粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和軌跡？3、（本題5分）對(duì)于一個(gè)做斜拋運(yùn)動(dòng)的物體，已知拋出角度、初速度和重力加速度，如何求出物體的水平射程和最大高度？4、（本題5分）對(duì)于一個(gè)處于斜面上的物體，已知斜面的傾角、物體與斜面之間的摩擦系數(shù)和物體的質(zhì)量，如何分析物體的受力情況并計(jì)算其加速度？三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在一個(gè)豎直放置的U形管中，裝有密度為1.0×10^3kg/m3的液體，U形管左右兩管的液面高度差為20cm。當(dāng)U形管向右加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為5.0m/s2時(shí)，計(jì)算兩管液面的高度差。2、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為m的物體在一個(gè)粗糙斜面上，斜面與水平地面的夾角為θ，動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。物體在沿斜面向上的拉力F作用下，從靜止開始以加速度a向上運(yùn)動(dòng)。已知物體質(zhì)量m、斜面夾角θ、動(dòng)摩擦因數(shù)μ、拉力F和加速度a，求物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移s。3、（本題5分）一束波長(zhǎng)為λ的平行光垂直照射在寬度為a的單縫上，在其后放置一焦距為f的凸透鏡，在屏上形成衍射條紋。求第一級(jí)暗紋中心對(duì)應(yīng)的衍射角和中央明紋的寬度。4、（本題5分）在一個(gè)LC串聯(lián)電路中，L=100μH，C=100pF，電源的角頻率ω=1.0×10^7rad/s。計(jì)算電路的阻抗大小和電流與電源電壓的相位差。5、（本題5分）一均勻細(xì)棒，質(zhì)量為m，長(zhǎng)度為l，可繞通過中點(diǎn)且與棒垂直的軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)棒從水平位置由靜