湖南文理学院《信息光学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《信息光学》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15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、在静电场中，电势能的变化与电场力做功有关。一个带正电的粒子在电场中运动，电场力做正功，粒子的电势能会如何变化？（）A.电势能增大B.电势能减小C.电势能不变D.先增大后减小2、在电磁学的知识体系里，关于电磁波的产生和传播特性，以下哪种表述是恰当的？（）A.电磁波只能由电荷的匀速运动产生，其传播不需要介质，在真空中的传播速度与频率无关B.电磁波可以由电荷的变速运动产生，其传播需要介质，在不同介质中的传播速度相同C.电磁波的产生与电荷的运动无关，其传播速度在真空中恒定，但在不同介质中会发生变化，且频率越高，折射越明显D.电磁波由周期性变化的电场和磁场相互激发产生，在真空中以光速传播，频率不同的电磁波在同一介质中的传播速度不同3、在电磁学中，一个长直螺线管内部的磁场均匀分布。若已知螺线管的匝数、电流和长度，以下关于磁场强度的计算，哪一项是不准确的？（）A.磁场强度与电流成正比B.磁场强度与匝数成正比C.磁场强度与螺线管长度无关D.可以通过安培环路定理计算磁场强度4、在相对论中，时间膨胀效应表明运动的时钟会变慢。如果一个飞船以0.8c的速度（c为光速）飞行，地球上的观察者测量飞船上的时间流逝速度与地球上的时间流逝速度之比是多少？（）A.0.6B.0.8C.5/3D.3/55、在热力学的研究中，理想气体经历绝热自由膨胀过程。在此过程中，以下关于气体的温度、压强和熵的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.温度不变B.压强减小C.熵增加D.熵的变化与气体的体积变化量成正比6、在量子物理中，氢原子的能级是量子化的。当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，会发射出一个光子，该光子的波长大约是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm7、在相对论的框架下，一个高速运动的粒子的质量会随着其速度的增加而增大。当速度接近光速时，以下关于粒子质量的变化趋势，哪一（）8、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其概率密度分布不随时间改变，以下哪种说法能准确描述这一特性？（）A.粒子的位置和动量能同时确定B.粒子的能量是不确定的C.粒子在空间各处出现的概率是恒定的D.粒子的运动状态是不确定的9、对于光学中的光的散射现象，以下关于瑞利散射和米氏散射的特点、产生条件以及在大气光学中的应用，表述错误的是（）A.瑞利散射强度与波长的四次方成反比B.米氏散射的强度与波长关系不大C.天空呈现蓝色是瑞利散射的结果D.光的散射现象对光通信没有影响10、在静电场中，电势能的变化与电场力做功的关系密切。一个带正电的粒子在电场中移动，电场力做正功，其电势能会如何变化？（）A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少11、对于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，以下哪种因素会影响半衰期的长短？（）A.元素的化学状态B.外界温度和压力C.原子核内部结构D.以上因素均不影响12、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/4B.Q/2C.2QD.4Q13、在研究平抛运动的实验中，通过测量水平位移和竖直位移来计算初速度。如果实验中忽略了空气阻力的影响，实际测量的初速度会比真实值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定14、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述是等价的。以下关于热力学第二定律的理解，不准确的是？（）A.热不可能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化B.不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响C.热力学第二定律说明第二类永动机是不可能制成的D.热力学第二定律表明所有的热过程都是可逆的15、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于某种介质，临界角为45度，当入射角为60度时，反射光和折射光的强度比是多少？（）A.无穷大B.2:1C.1:1D.1:0二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）分析液体的汽化和凝结现象及特点，探讨其在热学中的重要性。2、（本题5分）在研究物体的振动时，固有频率的概念是什么？说明影响物体固有频率的因素，并举例说明其在工程中的应用，如桥梁的共振现象。3、（本题5分）分析热力学第二定律的两种表述及含义，探讨其在热学中的重要性。4、（本题5分）分析量子力学中的隧道效应的现象及应用，探讨隧道效应在现代科技中的重要意义。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述静电场的性质和规律，包括电场强度、电势、电势能等概念，以及静电场中的高斯定理和环路定理，并举例说明其在实际问题中的应用。2、（本题5分）详细探讨光的荧光和磷光现象，解释其物理机制、发光特点和在发光材料、生物标记等领域的应用。3、（本题5分）相对论对牛顿力学进行了重大修正，分析相对论中的时间膨胀和长度收缩现象，阐述其原理、实验证据以及在现代物理学中的应用。4、（本题5分）深入研究静电场中的等势面的绘制方法和应用，分析其物理意义、数学计算和在电场分布可视化、电场问题求解中的作用。5、（本题5分）在相对论中，相对论速度变换公式对于理解高速运动物体的相对速度具有重要意义，分析其推导过程、与经典速度变换的区别以及在粒子碰撞等过程中的应用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一质量为m、半径为r的均质球体，在水平面上纯滚动，其质心的速度为v。求球体的动能和对与接触面接触点的角动量。2、（本题10分）在均匀磁场B中，有一个边长为l的正方形导体框，导体框以角速度ω绕一边匀速转动。计算导体框产生的感应电动势的瞬时值和有效