自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁吉首大學《光學》

2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、在電磁學的安培環路定理中，對于一個載有恒定電流的長直導線，若以導線為軸作一個半徑為r的圓形環路，當r<導線半徑時，環路上的磁感應強度大小與r的關系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r成反比C.與r的平方成正比D.與r無關2、對于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半數發生衰變所需的時間，以下哪種因素會影響半衰期的長短？（）A.元素的化學狀態B.外界溫度和壓力C.原子核內部結構D.以上因素均不影響3、在靜電場中，對于電場強度和電勢的關系，以下關于電場線和等勢面的性質以及它們之間的相互聯系，說法不正確的是（）A.電場線總是垂直于等勢面B.電場強度的方向總是指向電勢降低的方向C.等勢面上各點的電場強度大小相等D.沿著電場線方向，電勢逐漸降低4、在波動學中，一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波速為v，波長為λ，周期為T。某一時刻的波形圖如圖所示。以下關于經過時間t后波形的移動距離，哪一項計算是不準確的？（）A.移動距離為vtB.當t=nT（n為整數）時，波形不變C.移動距離與波長和周期無關D.可以通過波速和時間的乘積計算移動距離5、在熱學中，一定質量的理想氣體經歷等壓膨脹過程。已知氣體的比熱容為Cp，吸收的熱量為Q。以下關于氣體體積變化量與其他物理量的關系，哪一項推導是不正確的？（）A.利用熱力學第一定律和等壓過程的特點進行推導B.體積變化量與溫度變化量成正比C.體積變化量與吸收的熱量成正比D.體積變化量與比熱容Cp無關6、在機械波的學習中，波的傳播特性需要深入理解。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0時刻的波形如圖所示。已知波速為v，經過時間t，x=2m處的質點第一次到達波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v7、在熱力學第二定律的學習中，對于一個熱機，從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W。以下關于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質的性質無關8、在剛體力學的研究中，轉動慣量是描述剛體轉動特性的重要物理量。對于一個質量分布均勻的細圓環，其半徑為R，質量為M，關于其繞圓心軸的轉動慣量，以下哪個表達式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR29、在光學領域，光的干涉和衍射現象是光的波動性的重要表現。對于楊氏雙縫干涉實驗，以下關于干涉條紋特點的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關D.當雙縫間距減小時，條紋間距增大10、在熱力學中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定11、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。克勞修斯表述指出，熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質C.等待足夠長的時間D.以上都不對12、在熱力學的領域，理想氣體的狀態方程具有重要的意義。對于一定質量的理想氣體，在壓強不變的情況下，溫度升高時其體積會發生變化。以下關于體積變化的描述，哪一項是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類13、在相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。在一個慣性系中同時發生的兩個事件，在另一個相對該慣性系運動的慣性系中觀察，這兩個事件是否一定同時發生？（）A.一定同時發生B.一定不同時發生C.可能同時發生，也可能不同時發生D.條件不足，無法判斷14、在電場的研究中，一個點電荷在空間中產生電場。若在該點電荷附近放置一個試探電荷，以下關于試探電荷所受電場力的特點，哪一項描述是不準確的？（）A.電場力的大小與試探電荷的電量成正比B.電場力的方向與電場強度的方向相同C.電場力的大小與點電荷和試探電荷之間的距離的平方成反比D.電場力對試探電荷做功與路徑無關15、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數，其滿足薛定諤方程。以下關于薛定諤方程的求解和應用，哪一項描述是不準確的？（）A.薛定諤方程的解可以給出粒子的可能狀態B.求解過程通常需要特定的邊界條件C.對于復雜的系統，精確求解薛定諤方程往往很困難D.薛定諤方程只適用于非相對論情況16、在電磁學的電磁波部分，電磁波在真空中的傳播速度等于光速。對于一個頻率為f的電磁波，其波長λ與頻率f的關系是怎樣的？（）A.λ=c/fB.λ=f/cC.λ=cfD.λ=c2/f17、在光學的衍射現象中，當單色光通過單縫時，在屏幕上形成的衍射條紋的特點是什么？（）A.中央條紋寬而亮，兩側條紋對稱分布且逐漸變暗變窄B.中央條紋窄而暗，兩側條紋對稱分布且逐漸變亮變寬C.條紋等寬等亮，均勻分布D.條紋無規律分布18、關于熱力學中的循環過程，對于正循環和逆循環的定義、熱機效率和制冷系數的計算，以及卡諾循環的特點和效率極限的闡述，描述錯誤的是（）A.正循環對外做功，逆循環外界對系統做功B.熱機效率和制冷系數都與工作物質無關C.卡諾循環是理想的可逆循環D.卡諾熱機的效率可以達到100%19、在相對論的理論框架下，時間和空間的概念發生了深刻的變化。一個高速運動的物體，其長度會在運動方向上發生收縮。如果一個靜止時長為L0的物體，以速度v運動時，其長度L會如何變化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v2/c2)C.L=L0√(1+v2/c2)D.L=L0/√(1-v2/c2)20、在光學的干涉和衍射實驗中，光源的相干性對實驗結果有重要影響。以下關于光源相干性的描述，不準確的是？（）A.相干性好的光源可以產生清晰的干涉和衍射條紋B.普通光源的相干性較差，因為其發光是隨機的C.激光具有很好的相干性，適用于高精度的干涉和衍射實驗D.光源的相干性只與光源的波長有關，與其他因素無關二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在研究電磁波的發射和接收時，說明天線的工作原理和調制解調的過程。2、（本題5分）在波動學中，解釋波動的色散關系及其物理意義？3、（本題5分）解釋在聲學中聲強級的概念，說明其計算方法和在噪聲控制中的應用。4、（本題5分）在光學中，解釋光纖通信中光信號傳輸的原理和優勢？5、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的相對論動能和相對論總能量，推導其數學表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其與經典動能和能量的區別。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一束波長為λ的平行光垂直照射到一個半徑為R的圓孔上，在圓孔后距離為L的屏上觀察衍射圖樣。求第一級暗環的半徑。2、（本題5分）一簡諧波的波函數為y=0.2cos(2πt-πx/2+π/4)（SI單位），求波長、頻率、波速和初相位。3、（本題5分）在一個LC振蕩電路中，電容C的值為10μF，電感L的值為10mH，電源的電動勢為10V。已知電容C、電感L和電源電動勢，求電路的振蕩頻率以及電容器極板上電荷量的最大值。4、（本題5分）一束自然光通過兩個偏振片，其偏振化方向夾角為60°。已知入射光的強度為I0，求通過第二個偏振片后的光強。5、（本題5分）一光滑水平面上有兩個質量分別為m1和m2的物塊，中間用一根原長為L、勁度系數為k的輕彈簧連接。現給m1一個水平向右的初速度v0，求彈簧第一次恢復原長時兩物塊的速度