贵州职业技术学院《光学设计》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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贵州职业技术学院
《光学设计》2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、在热力学定律的应用中，理想气体经历自由膨胀过程。此过程中，气体的温度会如何变化？（ ）
A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 可能升高也可能降低

2、在近代物理中，电子通过双缝干涉实验时表现出波动性，以下哪种解释能说明这一现象？（ ）
A. 电子与双缝边缘发生碰撞
B. 电子在双缝间发生折射
C. 电子的运动遵循概率波规律
D. 电子受到双缝间电场的作用

3、在量子物理中，不确定性原理限制了我们同时精确测量粒子的某些物理量。以下关于不确定性原理的表述，不正确的是？（ ）
A. 不能同时精确测量粒子的位置和动量 B. 不能同时精确测量粒子的能量和时间 C. 不确定性原理是由于测量技术的限制导致的 D. 不确定性原理反映了微观粒子的波动性

4、在热学中，热传递的方式包括传导、对流和辐射。一个高温物体与低温物体接触，通过热传导进行热量传递。若高温物体与低温物体的接触面积增大一倍，热传导的速率会如何变化？（ ）
A. 速率不变 B. 速率增大一倍 C. 速率增大两倍 D. 速率增大四倍

5、对于电磁感应现象，以下关于导体在磁场中运动产生感应电动势的条件和大小的分析，不正确的是（ ）
A. 只要导体在磁场中运动就会产生感应电动势 B. 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比 C. 导体切割磁感线的速度越大，感应电动势越大 D. 当导体平行于磁感线运动时，不产生感应电动势

6、在相对论中，同时的相对性是一个重要的概念。在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个相对该惯性系运动的惯性系中观察，这两个事件是否一定同时发生？（ ）
A. 一定同时发生 B. 一定不同时发生 C. 可能同时发生，也可能不同时发生 D. 条件不足，无法判断

7、在相对论中，长度收缩效应指出运动物体的长度在运动方向上会变短。如果一个物体在相对观察者以 0.9c 的速度运动时，其在运动方向上的长度变为原来的多少倍？（ ）
A. 0.1 B. 0.44 C. 0.9 D. 0.5

8、在刚体力学中，一均匀细棒可绕通过其一端的光滑固定轴在竖直平面内转动，当棒从水平位置自由下摆到竖直位置的过程中，其角速度和角加速度如何变化？（ ）
A. 角速度增大，角加速度增大
B. 角速度增大，角加速度减小
C. 角速度减小，角加速度减小
D. 角速度减小，角加速度增大

9、对于自感现象，一个闭合回路中的电流发生变化时会产生自感电动势，以下哪种情况会使自感电动势增大？（ ）
A. 电流变化率增大
B. 线圈匝数减少
C. 线圈中的磁通量增大
D. 线圈的电阻增大

10、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。以下关于等压过程和等容过程的比较，不正确的是？（ ）
A. 在等压过程中，系统对外做功等于压力与体积变化的乘积 B. 在等容过程中，系统不对外做功 C. 等压过程中内能的变化与等容过程中内能的变化相同 D. 等压过程和等容过程的热容量不同

11、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其满足薛定谔方程。以下关于薛定谔方程的求解和应用，哪一项描述是不准确的？（ ）
A. 薛定谔方程的解可以给出粒子的可能状态
B. 求解过程通常需要特定的边界条件
C. 对于复杂的系统，精确求解薛定谔方程往往很困难
D. 薛定谔方程只适用于非相对论情况

12、在电磁学中，一个边长为L的正方形导线框，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，若磁场的磁感应强度为B，线框转动平面与磁场方向垂直，那么线框中产生的感应电动势的最大值是多少？（ ）
A. BL²ω
B. 2BL²ω
C. √2BL²ω
D. 1/2BL²ω

13、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的热力学量。对于一个绝热不可逆过程，系统的熵是如何变化的？（ ）
A. 不变 B. 减小 C. 增大 D. 可能增大也可能减小

14、对于热力学第二定律，以下关于热机效率、熵的概念以及自发过程的方向性的阐述，不准确的是（ ）
A. 热机效率不可能达到 100% B. 熵增加原理适用于孤立系统 C. 自发过程总是朝着熵减小的方向进行 D. 熵是系统无序程度的度量

15、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（ ）
A. 电容减小，电压增大
B. 电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小
C. 电荷量不变时，电容减小会导致电压降低
D. 可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化

16、在波动方程的求解中，边界条件和初始条件起着重要的作用。以下关于边界条件的类型，不准确的是？（ ）
A. 固定端边界条件 B. 自由端边界条件 C. 周期性边界条件 D. 无限大边界条件

17、在光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下关于增透膜和增反膜的特点，不正确的是？（ ）
A. 增透膜的厚度是入射光在膜中波长的四分之一 B. 增反膜的厚度是入射光在膜中波长的二分之一 C. 对于特定波长的光，增透膜可以增加其透过率 D. 增透膜和增反膜的效果与入射光的角度无关

18、对于相对论性动能，当一个粒子的速度接近光速时，其动能的表达式与经典力学有很大差异，以下哪种说法能体现这种差异？（ ）
A. 动能与速度成正比
B. 动能与速度的平方成正比
C. 动能趋于无穷大
D. 动能增长速度逐渐变慢

19、关于万有引力定律，两个质量分别为m1和m2、相距为r的物体之间的引力大小与哪些因素有关？（ ）
A. 只与m1和m2有关
B. 只与r有关
C. 与m1、m2和r都有关
D. 与m1、m2、r以及引力常量G都有关

20、在热力学的研究中，一定质量的理想气体经历绝热膨胀过程。在此过程中，气体的内能、温度和压强都发生了变化。以下关于这些变化的描述，哪一项是不准确的？（ ） （ ）
A. 气体内能减小，因为绝热膨胀对外做功 B. 温度降低，因为内能减小 C. 压强减小，且与体积成反比 D. 气体对外做功的值等于内能的减少量

二、简答题（本大题共3个小题，共15分)
1、（本题5分）在量子力学中，波函数的归一化是一个重要的概念。请解释波函数归一化的意义和方法，说明归一化后的波函数所满足的条件，并举例说明其在计算粒子概率分布中的应用。

2、（本题5分）在量子物理中，解释原子的能级和跃迁的概念，并讨论其在光谱分析中的应用？

3、（本题5分）在研究刚体的转动时，角动量守恒定律有着广泛的应用。请解释角动量守恒定律的内容和条件，说明其与动量守恒定律的区别，并举例说明其在天体物理和机械运动中的应用。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）在双缝干涉实验中，用波长为 λ1 和 λ2 的两种单色光分别照射，在屏上形成干涉条纹。已知屏上某点到两缝的光程差相同，分别为 δ1 和 δ2 ，求这两种光在该点干涉条纹的级次之差。

2、（本题5分）在折射率为 n 的均匀介质中，有一点光源 S ，发出的光经过一块厚度为 d 、折射率为 n' 的平行玻璃砖后，出射光线相对于入射光线的侧移量为多少？

3、（本题5分）在一个 LC 并联谐振电路中，电感 L 和电容 C 的参数已知，外加交流电源的频率可变。计算谐振频率、谐振时的总电流和支路电流，并分析电路的选频特性。

4、（本题5分）一束单色光照射在双缝上，在屏上形成了间距为 0.50 mm 的干涉条纹。已知双缝间距为 0.10 mm，双缝到屏的距离为 1.0 m，光的波长为 500 nm。计算两缝之间的距离差。

5、（本题5分）在一单摆实验中，摆长为 L 的单摆悬挂在以加速度 a 上升的电梯中。计算单摆的周期和相对于地面的等效重力加速度。

四、论述题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）深入分析热力学中的理想气体的多方过程中的热容量变化规律，阐述其物理推导、数学表达式和在热过程分析中的应用。

2、（本题10分）深入探讨量子力学中的量子霍尔效应，解释其物理现象、实验测量和在凝聚态物理、计量学中的重要意义和应用。

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