华南理工大学《工程光学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022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30个小题，每小题1分，共30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、在相对论的理论框架下，关于时间膨胀和长度收缩效应，以下哪种说法是正确的？（）A.时间膨胀和长度收缩效应只存在于理论中，在实际生活中无法观测到B.当物体运动速度接近光速时，会出现时间膨胀和长度收缩现象，且这种效应是相对的，取决于观察者的参考系C.时间膨胀和长度收缩效应与物体的运动速度无关，是一种恒定不变的物理现象D.相对论中的时间膨胀和长度收缩效应违反了基本的物理规律，是不正确的2、关于磁场对电流的作用，一根长为L的直导线，通有电流I，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力的大小与以下哪个因素无关？（）A.导线的材料B.导线的放置方向C.电流的大小D.磁场的方向3、在波动光学的衍射现象中，一束光通过一个狭缝后发生衍射。若狭缝宽度减小，同时保持其他条件不变。以下关于衍射条纹的宽度和强度的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.衍射条纹宽度增大B.衍射条纹强度减弱C.可以通过衍射的理论分析条纹的变化D.衍射条纹的变化与光的频率无关4、对于固体物理的知识，以下关于晶体结构和晶格振动的特点，哪一项是正确的？（）A.晶体具有规则的周期性结构，晶格振动对晶体的热学性质没有影响B.晶体中的原子或分子在空间呈无序排列，晶格振动的频率与晶体的弹性常数无关C.晶体结构的类型众多，晶格振动会导致晶体产生热膨胀和热传导等现象D.晶格振动只在高温下对晶体的性质有作用，在低温时可以忽略不计5、在相对论力学中，考虑一个物体的动能。当物体的速度接近光速时，以下关于动能的表达式和变化趋势，哪一项分析是不准确的？（）A.动能的表达式与经典力学中的不同B.动能随着速度的增加而急剧增大C.可以通过相对论的能量方程推导动能的表达式D.当速度较小时，相对论动能与经典动能近似相等6、在电磁感应现象中，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。如果磁场的磁感应强度增大，而其他条件不变，线圈中产生的感应电动势会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小7、关于光的偏振现象，自然光通过偏振片后变成偏振光，以下哪种说法能正确描述偏振光的特点？（）A.光的振动方向在一个平面内B.光的强度不变C.光的频率发生变化D.光的波长发生变化8、关于光的干涉，在杨氏双缝干涉实验中，若两缝间距增大，干涉条纹的间距会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小9、在电磁学中，毕奥-萨伐尔定律用于计算电流产生的磁场。以下关于毕奥-萨伐尔定律的适用范围，不准确的是？（）A.适用于恒定电流产生的磁场B.适用于各种形状的载流导线C.对于运动电荷产生的磁场也适用D.只适用于无限长直导线产生的磁场10、关于波动的能量传播，在一列机械波传播的过程中，以下哪个物理量随波的传播而向前传递？（）A.波源的振动能量B.波源的振动频率C.波源的振动速度D.波源的振动加速度11、在研究光的折射现象时，一束光线从空气斜射入水中。假设入射角为45度，水的折射率为1.33。以下关于折射角的大小，哪一项描述是不准确的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通过折射率和入射角，利用折射定律计算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具体度数与光的波长无关12、在量子物理中，氢原子的能级结构遵循特定的规律。对于氢原子从高能级向低能级跃迁时，会发射出光子。以下关于光子能量的计算，哪个公式是正确的？（）A.E=hνB.E=mc²C.E=1/2mv²D.E=mgh13、在光学实验中，用分光计测量三棱镜的顶角。若测量过程中存在偏心误差，以下关于对测量结果的影响及修正方法，哪一项描述是不准确的？（）A.偏心误差会导致测量结果偏大或偏小B.可以通过多次测量取平均值来减小偏心误差的影响C.了解分光计的结构和原理有助于分析偏心误差D.偏心误差无法通过任何方法修正14、在电磁感应现象中，一个闭合回路中的磁通量发生变化时会产生感应电动势，以下哪种情况会导致磁通量发生变化？（）A.磁场强度不变，回路面积改变B.回路面积不变，磁场强度改变C.磁场强度和回路面积同时改变D.以上情况均可15、在电磁学的磁场对电流的作用中，安培力的大小与电流强度、导线长度、磁感应强度以及电流与磁场的夹角有关。当电流与磁场垂直时，一段长度为L的直导线通有电流I，在磁感应强度为B的匀强磁场中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ16、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17、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.3/518、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中电子排布的重要原理。以下关于泡利不相容原理的应用，不准确的是？（）A.解释了原子的壳层结构B.确定了每个原子轨道最多能容纳的电子数C.可以预测元素的化学性质D.对原子核的结构没有影响19、在电磁感应现象中，一个匝数为N、面积为S的线圈在均匀磁场B中以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势的最大值Em为多少？（）A.Em=NBSωB.Em=NBSω²C.Em=BSωD.Em=BSω²20、在近代物理中，关于原子核的放射性衰变，一个放射性原子核经过一定时间发生衰变。以下关于衰变规律和半衰期的描述，哪一项是不正确的？（）A.衰变的概率与时间成正比B.半衰期是指原子核衰变一半所需的时间C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期与外界条件无关21、在刚体力学的研究中，关于刚体的定轴转动定律和转动惯量的影响因素，以下哪种描述是准确的？（）A.刚体的定轴转动定律表明，刚体所受到的合外力矩等于刚体的转动惯量与角加速度的乘积，转动惯量只与刚体的质量分布有关，与转轴位置无关B.刚体的定轴转动定律与牛顿第二定律类似，转动惯量取决于刚体的质量、形状和转轴位置，质量分布离转轴越远，转动惯量越大C.刚体的转动惯量是一个固定不变的量，不受任何因素的影响，定轴转动定律在任何情况下都能精确描述刚体的转动D.刚体的定轴转动定律只适用于匀速转动的情况，对于变速转动则不适用，转动惯量对刚体的转动没有实质作用22、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23、在相对论力学中，物体的质量会随着速度的增加而增大。当一个物体的速度接近光速的一半时，其质量相对于静止质量增大的比例大约是多少？（）A.10%B.15%C.20%D.25%24、在光学的研究范畴，光的折射现象遵循一定的规律。当一束光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角为i，折射角为r。以下哪个公式能正确表示折射率n1和n2与入射角和折射角的关系？（）A.n1sini=n2sinrB.n1cosi=n2cosrC.n1/sini=n2/sinrD.n1/cosi=n2/cosr25、在原子核物理中，比结合能越大，原子核越稳定。以下哪种原子核的比结合能最大？（）A.氢原子核B.氦原子核C.铀原子核D.铁原子核26、在相对论中，当两个观察者相对运动时，对于同一事件的时间和空间测量会有所不同，这被称为“相对性”，以下哪种情况能体现时间的相对性？（）A.运动的时钟走得比静止的时钟快B.运动的时钟走得比静止的时钟慢C.运动和静止的时钟走得一样快D.时间的测量与运动状态无关27、在热学中，一定质量的理想气体经历等温压缩过程。以下关于气体的压强、体积和内能的变化，哪一项分析是不正确的？（）A.压强增大B.体积减小C.内能不变D.内能的变化与压强的变化成正比28、在研究质点的运动时，一个质点在xOy平面内运动，其运动方程为x=3t，y=4t²，t为时间。则该质点的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.1229、在电磁感应中，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电的频率为50Hz。如果线圈的面积增大一倍，转速增大一倍，其他条件不变，那么交流电的频率变为多少？（）A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz30、在静电场中，电场线的疏密程度表示电场强度的大小。对于一个带正电的点电荷，其周围的电场线分布是怎样的？（）A.均匀分布B.指向点电荷C.背离点电荷D.呈环形分布二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述热力学中的卡诺循环，分析其效率计算、理想性和在热机、制冷机等实际热工设备中的应用。2、（本题5分）从物理原理出发，论述热传导方程及其求解方法，分析热传导过程中的温度分布和传热规律，以及热传导方程在热工设备设计和材料热性能研究中的应用。3、（本题5分）论述流体力学中的边界层理论，包括边界层的形成、特点和数学描述，以及边界层理论在航空航天、船舶工程和流体机械中的应用和发展。4、（本题5分）详细分析波动光学中的双缝干涉实验，探讨实验原理、现象和结果，以及其对光的波动性的验证和在量子力学中的启示。5、（本题5分）探讨流体力学中的可压缩流动和激波，论述可压缩流动的基本方程、激波的形成和特性，以及可压缩流动和激波在航空航天和高速流动中的应用。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在量子力学的氢原子模型中，论述能级的分布规律、量子数的物理意义，以及电子跃迁产生光谱的原理和特点。2、（本题5分）阐述不确定性原理的内容及含义，分析其在量子力学中的重要性。3、（本题5分）在光学成像中，凸透镜和凹透镜都有着不同的成像规律。请分别阐述凸透镜和凹透镜的成像特点，包括像的虚实、大小和正倒，并通过作图说明其成像原理。4、（本题5分）在相对论中，讨论洛伦兹变换的物理意义和在不同惯性系之间进行物理量转换时的作用？5、（本题5分）对于一个做匀速直线运动的物体，已知其位移随时间的变化关系，如何通过图像法求出其速度？并说明图像中斜率的物理意义