湖北中醫(yī)藥大學《現(xiàn)代光學基礎(chǔ)》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《現(xiàn)代光學基礎(chǔ)》2023-2024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、在熱力學第三定律的探討中，關(guān)于絕對零度不可達到的原理和其意義，以下哪種描述是正確的？（）A.熱力學第三定律指出，絕對零度可以通過有限的步驟達到，只是目前的技術(shù)還無法實現(xiàn)B.絕對零度不可達到意味著在任何過程中，系統(tǒng)的溫度都不可能降低到絕對零度，這反映了熱現(xiàn)象的方向性和有限性C.熱力學第三定律對實際的熱學過程沒有任何指導意義，只是一種理論上的假設(shè)D.絕對零度不可達到是因為在接近絕對零度時，物質(zhì)的性質(zhì)會發(fā)生奇異的變化，使得進一步降溫變得不可能2、在電磁感應現(xiàn)象中，感應電動勢的大小與磁通量的變化率有關(guān)。一個匝數(shù)為N的線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，磁通量的變化率為ΔΦ/Δt。若線圈的匝數(shù)增加到2N，其他條件不變，感應電動勢會如何變化？（）A.增大到原來的2倍B.增大到原來的4倍C.不變D.減小到原來的一半3、在熱力學第一定律的應用中，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一個循環(huán)過程，其內(nèi)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4、在研究氣體分子運動時，麥克斯韋速率分布函數(shù)能夠描述氣體分子的速率分布情況。對于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高時，分子的最概然速率會如何變化？（）A.不變B.增大C.減小D.先增大后減小5、在近代物理中，盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。在實驗中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他條件不變，那么散射角大于90度的α粒子數(shù)會如何變化？（）A.增多B.減少C.不變D.無法確定6、在量子物理中，不確定性原理限制了我們同時精確測量粒子的某些物理量。以下關(guān)于不確定性原理的表述，不正確的是？（）A.不能同時精確測量粒子的位置和動量B.不能同時精確測量粒子的能量和時間C.不確定性原理是由于測量技術(shù)的限制導致的D.不確定性原理反映了微觀粒子的波動性7、在熱力學第二定律的學習中，對于一個熱機，從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W。以下關(guān)于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)8、在量子物理中，氫原子的能級結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對于氫原子從高能級向低能級躍遷時，會發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計算，哪個公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh9、在相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對該慣性系運動的慣性系中觀察，這兩個事件是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.條件不足，無法判斷10、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。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11、對于波動光學中的薄膜干涉現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和條紋特點，哪一項是準確的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均勻，且入射光必須是單色光，干涉條紋是等間距的明暗相間條紋B.薄膜干涉發(fā)生在薄膜的上、下表面反射光相遇時，薄膜厚度不均勻會導致條紋彎曲，條紋的明暗取決于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能發(fā)生，條紋的間距和顏色與薄膜的性質(zhì)無關(guān)D.薄膜干涉現(xiàn)象復雜且難以觀察，在實際應用中沒有太大價值12、關(guān)于相對論性動量和能量，當一個粒子的速度接近光速時，其動量和能量的表達式與經(jīng)典力學有很大的不同，以下哪種情況能體現(xiàn)這種差異？（）A.動量隨速度增加而線性增加B.能量與速度無關(guān)C.動量和能量都趨于無窮大D.能量不僅取決于動量還與速度有關(guān)13、在電磁學的電容部分，平行板電容器的電容與極板面積、極板間距和電介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。如果在一個平行板電容器中插入一塊電介質(zhì)，其電容會如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小14、在量子力學的發(fā)展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)隨時間變化的基本方程。以下關(guān)于薛定諤方程的性質(zhì)，不準確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數(shù)C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應15、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。以下關(guān)于熱力學第二定律的理解，不準確的是？（）A.熱不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化B.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響C.熱力學第二定律說明第二類永動機是不可能制成的D.熱力學第二定律表明所有的熱過程都是可逆的16、對于固體物理的知識，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和晶格振動的特點，哪一項是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，晶格振動對晶體的熱學性質(zhì)沒有影響B(tài).晶體中的原子或分子在空間呈無序排列，晶格振動的頻率與晶體的彈性常數(shù)無關(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)的類型眾多，晶格振動會導致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導等現(xiàn)象D.晶格振動只在高溫下對晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時可以忽略不計17、在剛體的轉(zhuǎn)動中，角動量守恒定律有著重要的應用。一個旋轉(zhuǎn)的飛輪，在不受外力矩作用時，其轉(zhuǎn)動慣量發(fā)生變化，角速度會怎樣相應地變化？（）A.角速度不變B.角速度增大C.角速度減小D.角速度與轉(zhuǎn)動慣量成反比變化18、在光學領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動性的重要表現(xiàn)。對于楊氏雙縫干涉實驗，以下關(guān)于干涉條紋特點的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關(guān)D.當雙縫間距減小時，條紋間距增大19、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/D20、在靜電場的研究中，電場強度和電勢是兩個重要的物理量。對于一個點電荷產(chǎn)生的電場，電場強度為零的地方，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.取決于點電荷的電荷量21、在波動學中，機械波的波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定。對于在同一均勻介質(zhì)中傳播的橫波和縱波，以下關(guān)于它們波速的比較，哪一項是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較22、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時，總電阻的計算方法不同。有三個電阻R1、R2、R3，分別為2Ω、3Ω、4Ω，將它們并聯(lián)，總電阻為多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω23、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關(guān)。一根長度為L的直導線，通有電流I，垂直放入磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小為F。若將導線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應強度增大到2B，此時導線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F24、在波動光學中，單縫衍射的中央亮條紋寬度與其他亮條紋寬度不同。中央亮條紋寬度約為其他亮條紋寬度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍25、在電磁學中，一個長直螺線管內(nèi)部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長度，以下關(guān)于磁場強度的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁場強度與電流成正比B.磁場強度與匝數(shù)成正比C.磁場強度與螺線管長度無關(guān)D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強度二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在研究原子核的衰變規(guī)律時，說明半衰期的概念和計算方法，并通過實例分析衰變過程中粒子數(shù)目的變化。2、（本題5分）在電磁學中，討論磁偶極子的概念和磁場分布？3、（本題5分）在光學中，解釋光的折射和反射對光學器件性能的影響？4、（本題5分）在熱力學中，熵是一個重要的概念。請說明熵的物理意義，并舉例說明在哪些實際的熱力學過程中熵是增加的，以及為什么會增加。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一簡諧波的波函數(shù)為y=Acos(ωt+kx+φ)，求波的初相位、波的傳播方向以及質(zhì)點的振動速度和加速度表達式。2、（本題5分）在一個楊氏雙縫干涉實驗中，用波長為λ1和λ2的兩種單色光分別照射，計算兩種光的干涉條紋間距，并分析條紋重合的條件。3、（本題5分）一電子在電場強度為E的勻強電場中，從靜止開始運動，經(jīng)過時間t，電子的位移為x。已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，計算電場強度E的大小。4、（本題5分）一均勻細桿，長度為L，質(zhì)量為M，繞一端在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，角速度為ω。計算細桿的轉(zhuǎn)動動能和角動量。5、（本題5分）一平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間充滿兩層電介質(zhì)，厚度分別為d1和d2，相對介電常數(shù)分別為εr1和εr2。已知電容器充電后兩極板間的電壓為U。計算電容器的電容和電場強度，并分析電介質(zhì)的分布對電容的影響