克拉玛依职业技术学院《应用光学》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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克拉玛依职业技术学院
《应用光学》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25个小题，每小题1分，共25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

2、在近代物理中，关于电子的双缝干涉实验，当逐个发射电子时，以下关于屏上形成的干涉条纹的描述，哪一项是不准确的？（ ）
A. 随着发射电子数量的增加，逐渐呈现出干涉条纹
B. 单个电子也能与自身发生干涉
C. 干涉条纹的出现表明电子具有波动性
D. 干涉条纹的位置和强度与电子的发射时间有关

3、在热力学第二定律的探讨中，关于熵增加原理及其在热现象中的体现，以下哪种表述是正确的？（ ）
A. 熵增加原理指出，在任何自发的热力学过程中，系统的熵总是增加的，这意味着热量总是从高温物体自发地流向低温物体
B. 熵增加原理表明，封闭系统的熵不可能减少，熵的变化只与系统的初末状态有关，与过程无关
C. 虽然熵增加原理适用于大多数热力学过程，但在某些特殊情况下，系统的熵可能会减少
D. 熵增加原理只是一种理论假设，在实际的热现象中无法得到验证

4、对于静电场，一个带正电的点电荷在电场中由静止释放，它将如何运动？（ ）
A. 沿电场线方向加速运动
B. 沿电场线方向减速运动
C. 垂直电场线方向运动
D 静止不动

5、关于理想气体的状态方程，对于一定质量的理想气体在不同状态下压强、体积和温度的关系，以下说法错误的是（ ）
A. 当温度不变时，压强与体积成反比 B. 当体积不变时，压强与温度成正比 C. 当压强不变时，体积与温度成正比 D. 状态方程只适用于高温高压的气体

6、在量子力学的范畴中，考虑一个处于定态的微观粒子。若其波函数为 ψ(x) ，则在某一位置 x 处发现粒子的概率密度与波函数的模的平方成正比。以下关于概率密度的描述，哪一项是不正确的？（ ）
A. 概率密度反映了在该位置找到粒子的可能性大小
B. 波函数的相位对概率密度没有影响
C. 不同位置的概率密度之和一定等于 1
D. 概率密度的分布与测量的时间无关

7、在电学实验中，用伏安法测量一个未知电阻的阻值。若实验中电流表采用内接法，电压表内阻为 Rv ，电流表内阻为 Ra ，测量值为 Rx' 。以下关于测量值与真实值的关系，哪一项分析是不准确的？（ ）
A. 测量值大于真实值，因为电流表分压
B. 真实值可以通过相关公式计算得出
C. 当 Rv 远大于 Rx 且 Ra 较小时，测量误差较小
D. 测量值与电源的电动势无关

8、在刚体力学的研究中，转动惯量是描述刚体转动特性的重要物理量。对于一个质量分布均匀的细圆环，其半径为 R ，质量为 M ，关于其绕圆心轴的转动惯量，以下哪个表达式是正确的？（ ）
A. MR² B. 2MR² C. 1/2 MR² D. 1/4 MR²

9、在电磁学的知识体系中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象的本质。一个闭合回路中的磁通量发生变化时，会产生感应电动势。如果磁通量在极短时间内从 Φ1 变化到 Φ2 ，以下哪个表达式能正确计算感应电动势的大小？（ ）
A. E = (Φ2 - Φ1) B. E = (Φ2 - Φ1) / t C. E = - (Φ2 - Φ1) D. E = - (Φ2 - Φ1) / t

10、在静电场中，电势是描述电场能的性质的物理量。对于一个点电荷产生的电场，距离点电荷越远，电势如何变化？（ ）
A. 越高 B. 越低 C. 不变 D. 先升高后降低

11、在相对论力学中，质能方程 E = mc² 揭示了质量和能量的等价性。当一个物体的速度为 0.6c 时，其动能与静能的比值是多少？（ ）
A. 1/4 B. 1/2 C. 3/4 D. 4/9

12、在热学中，理想气体的内能只与温度有关。以下关于理想气体内能的变化，不准确的是？（ ）
A. 一定质量的理想气体，温度升高，内能一定增加 B. 理想气体绝热膨胀，内能一定减小 C. 理想气体等压压缩，内能一定减小 D. 理想气体等温变化，内能一定不变，但对外做功

13、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，与等容升温过程相比，哪个过程吸收的热量更多？（ ）
A. 等压过程 B. 等容过程 C. 吸收的热量一样多 D. 取决于气体的种类

14、关于相对论性动量和能量，当一个粒子的速度接近光速时，其动量和能量的表达式与经典力学有很大的不同，以下哪种情况能体现这种差异？（ ）
A. 动量随速度增加而线性增加
B. 能量与速度无关
C. 动量和能量都趋于无穷大
D. 能量不仅取决于动量还与速度有关

15、在振动学中，简谐振动是一种最简单的振动形式。以下关于简谐振动的特征，不正确的是？（ ）
A. 回复力与位移成正比且方向相反 B. 振动的频率与振幅无关 C. 振动的能量与振幅的平方成正比 D. 简谐振动一定是等幅振动，不存在阻尼

16、关于热力学中的循环过程，对于正循环和逆循环的定义、热机效率和制冷系数的计算，以及卡诺循环的特点和效率极限的阐述，描述错误的是（ ）
A. 正循环对外做功，逆循环外界对系统做功 B. 热机效率和制冷系数都与工作物质无关 C. 卡诺循环是理想的可逆循环 D. 卡诺热机的效率可以达到 100%

17、关于自感和互感现象，以下对于自感系数、互感系数的影响因素以及自感和互感在电路中的作用和应用的理解，不正确的是（ ）
A. 自感系数与线圈的匝数、形状和是否有铁芯有关 B. 互感系数与两个线圈的相对位置和匝数有关 C. 自感现象总是阻碍电流的变化 D. 互感现象在变压器中没有作用

18、在光学的折射定律中，入射角 i 和折射角 r 的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。当光线从折射率为 n1 的介质射向折射率为 n2 的介质，且 n1 > n2 时，如果入射角逐渐增大，那么折射角会如何变化？（ ）
A. 一直增大 B. 先增大后减小 C. 增大到一定程度后变为 90 度 D. 保持不变

19、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

20、在热力学第一定律的表达式 ΔU = Q + W 中，W 表示外界对系统做功。以下哪种情况中，系统对外做功？（ ）
A. W > 0 B. W < 0 C. W = 0 D. 以上都有可能

21、关于热力学过程中的绝热过程和等温过程，以下对于绝热压缩和等温压缩过程中压强变化、内能变化和做功情况的分析，不正确的是（ ）
A. 绝热压缩过程压强增加较快 B. 等温压缩过程内能不变 C. 绝热压缩过程外界对系统做功全部转化为内能 D. 绝热压缩和等温压缩过程外界做功相同

22、在电学中，一个电阻为R的电阻丝，接在电压为U的电源上，在t时间内产生的热量为Q。若将电阻丝对折后接入同一电源，在相同时间内产生的热量是多少？（ ）
A. Q/4
B. Q/2
C. 2Q
D. 4Q

23、在研究万有引力定律时，天体的运动遵循一定的规律。一个质量为 m 的卫星绕质量为 M 的地球做匀速圆周运动，轨道半径为 r ，线速度为 v 。若卫星的轨道半径增大到 2r ，其他条件不变，线速度会如何变化？（ ）
A. 线速度不变 B. 线速度减小到原来的 1/2 C. 线速度减小到原来的 1/√2 D. 线速度减小到原来的 1/4

24、在光学的偏振现象中，一束自然光通过偏振片后变成了偏振光。若偏振片的透振方向与光的振动方向夹角为 θ ，以下关于透过偏振片后的光强，哪一项计算是不正确的？（ ）
A. 光强与 cos²θ 成正比
B. 当 θ = 0 时，光强最大
C. 可以通过马吕斯定律计算光强
D. 光强与入射光的波长有关

25、对于磁场的安培环路定理，以下关于其内容和应用中的注意事项，哪一个是准确的？（ ）
A. 安培环路定理指出，在稳恒磁场中，磁感应强度沿任何闭合回路的线积分等于穿过该回路所包围面积的电流代数和的μ0倍，但该定理不能用于求解非对称电流分布产生的磁场
B. 安培环路定理适用于任何磁场，只要知道回路所包围的电流，就可以直接求出磁感应强度
C. 应用安培环路定理时，不需要考虑磁场的对称性和电流的分布情况
D. 安培环路定理中的电流必须是传导电流，不包括位移电流

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）分析理想气体的微观模型及统计规律，探讨其在热学中的重要意义。

2、（本题5分）解释惠更斯原理，即波面上的每一点都可以看作是新的波源，向外发出子波。并说明其在解释波的传播和衍射现象中的作用。

3、（本题5分）对于一个在非匀强电场中运动的带电粒子，如何通过分析电场强度的变化来确定粒子的加速度和速度的变化？

4、（本题5分）阐述量子力学中的自旋的概念及性质，分析自旋在量子力学中的重要地位。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）在一个折射率为 n 的介质中，有一束平行光垂直照射到一个凸透镜上，凸透镜的焦距为 f。已知介质折射率 n 和凸透镜焦距 f，求平行光经过凸透镜后的会聚点位置。

2、（本题5分）一横截面为矩形的金属框，放在均匀变化的磁场中，磁感应强度的变化率为 dB/dt ，金属框的长和宽分别为 L 和 W 。计算金属框中产生的感应电动势。

3、（本题5分）一个带电荷量为 +q 的点电荷和一个带电荷量为 -q 的点电荷相距为 2a，求在两点电荷连线的中垂线上距离中点为 x 处的电场强度和电势。

4、（本题5分）一个边长为 a 的正方形闭合导线框，电阻为 R，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场方向的对称轴匀速转动。求线框中产生的感应电动势的最大值、有效值以及在一个周期内通过导线框某一横截面的电荷量。

5、（本题5分）一个理想气体进行卡诺循环，高温热源温度为 T₁ = 500K，低温热源温度为 T₂ = 300K。循环过程中从高温热源吸热 Q₁ = 1000J 。计算循环的效率、向低温热源放热 Q₂ 以及对外做功 W 。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）全面论述电磁学中的电磁波的产生、传播和特性，分析其数学表达式、物理机制和在通信、雷达等领域的应用。

2、（本题10分）全面论述狭义相对论中的相对论质量和动量守恒定律，分析其数学形式、物理意义和在高能物理实验中的验证和应用。

3、（本题10分）在相对论性天体物理中，探讨引力波的产生、传播和探测，论述引力波的物理本质、数学描述和引力波探测器的工作原理及观测成果。

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