山西師范大學(xué)《物理光學(xué)實驗》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______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2分，共30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、對于電場中的電勢能和電勢差，以下關(guān)于電荷在電場中電勢能的變化、電勢差的定義和計算，以及它們與電場強度的關(guān)系的表述，不準(zhǔn)確的是（）A.正電荷在電勢高處電勢能大，負(fù)電荷在電勢低處電勢能大B.電勢差等于電場中兩點電勢之差C.電場強度越大，電勢差越大D.電荷在電場中移動時，電勢能的變化等于電場力做的功2、在熱學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積和壓強無關(guān)，以下哪種過程中理想氣體的內(nèi)能會增加？（）A.等容升溫B.等壓降溫C.等溫壓縮D.絕熱膨脹3、在電磁學(xué)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(dǎo)線，通有電流I，垂直放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，導(dǎo)線所受安培力的大小為F。若將導(dǎo)線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應(yīng)強度增大到2B，此時導(dǎo)線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F4、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對流和輻射。一個高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導(dǎo)進行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導(dǎo)的速率會如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍5、在量子力學(xué)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(zhǔn)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(yīng)6、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(dāng)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7、在熱力學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變的情況下吸收熱量，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低8、在波動光學(xué)中，光柵衍射是一種重要的衍射現(xiàn)象。以下關(guān)于光柵衍射條紋的特點，不準(zhǔn)確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數(shù)越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數(shù)，條紋會變得更加尖銳明亮9、關(guān)于靜電場中的電勢，在一個點電荷形成的電場中，等勢面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面10、在靜電場中，高斯定理可以用來計算電場強度。對于一個帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強度大小與距離r的關(guān)系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比11、在電磁學(xué)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(dǎo)線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強度，與到導(dǎo)線距離的關(guān)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12、對于靜電場的性質(zhì)，以下關(guān)于電場強度和電勢的概念以及它們之間的關(guān)系，哪一個是正確的？（）A.電場強度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量，電場強度的方向總是指向電勢降低的方向B.電場強度和電勢沒有直接關(guān)系，它們分別獨立描述電場的不同特性，電場強度大的地方電勢一定高C.電勢的大小與電場強度的大小成正比，電場強度為零的地方電勢也一定為零D.電場強度和電勢都是標(biāo)量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則13、在電磁感應(yīng)的現(xiàn)象研究中，關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的內(nèi)涵及應(yīng)用，以下哪種描述是恰當(dāng)?shù)模浚ǎ〢.法拉第電磁感應(yīng)定律指出，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，楞次定律則確定了感應(yīng)電流的方向，總是阻礙磁通量的變化B.法拉第電磁感應(yīng)定律只適用于閉合回路中的磁通量變化，楞次定律對于復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象無法給出準(zhǔn)確的電流方向判斷C.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動勢的大小和方向只由法拉第電磁感應(yīng)定律決定，楞次定律沒有實際作用D.法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律都是經(jīng)驗定律，缺乏理論基礎(chǔ)和嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)14、在熱力學(xué)過程中，絕熱膨脹和絕熱壓縮過程具有不同的特點。對于一定量的理想氣體，經(jīng)過絕熱膨脹后，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定15、在靜電場中，電勢能是一個重要的概念。以下關(guān)于電勢能的特點，不正確的是？（）A.電勢能是相對的，其值取決于零勢能點的選擇B.正電荷在電場中電勢越高的地方電勢能越大C.負(fù)電荷在電場中電勢越低的地方電勢能越大D.電荷在電場中某點的電勢能與其電荷量的比值就是該點的電勢二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在光學(xué)中，解釋激光的特性和產(chǎn)生原理？2、（本題5分）闡述光的色散現(xiàn)象的原因及特點，分析光的色散在光學(xué)中的應(yīng)用。3、（本題5分）結(jié)合電磁學(xué)中的電磁場能量和能流，分析電磁場能量密度和能流密度的表達(dá)式，推導(dǎo)能量守恒定律在電磁場中的表達(dá)式，并舉例說明其應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析熱力學(xué)中的混合過程和熵增原理，論述混合物的熱力學(xué)性質(zhì)、熵的計算方法，以及熵增原理在判斷化學(xué)反應(yīng)和過程方向性中的應(yīng)用和限制。2、（本題5分）幾何光學(xué)中的光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨率受到衍射限制，分析衍射極限的概念、計算方法和提高光學(xué)系統(tǒng)分辨率的途徑，以及在顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡設(shè)計中的應(yīng)用。3、（本題5分）論述固體物理中的晶格振動和熱學(xué)性質(zhì)，包括晶格振動的模式、聲子的概念，以及晶格振動對固體比熱容的貢獻和在熱傳導(dǎo)中的作用。4、（本題5分）在相對論性天體物理中，黑洞是一個神秘而重要的研究對象，請詳細(xì)分析黑洞的形成機制、特性和觀測證據(jù)，以及黑洞的熱力學(xué)性質(zhì)和對時空的影響。5、（本題5分）詳細(xì)探討光的折射定律，解釋其物理原理、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、材料折射率測量等方面的應(yīng)用。四、計算題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）在一個折射率為1.4的玻璃圓柱體中，有一束光線從圓柱體的上表面圓心處垂直入射，圓柱體的半徑為R，高度為H。計算光線從圓柱體下表面射出時的偏移距離。2、（本題10分）在一個電阻為R1的電阻絲上通以電流I，電阻絲在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q1?，F(xiàn)將電阻絲對折