學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第2頁，共2頁西北大學《信息光學》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、在熱學中，研究熱傳遞的方式包括熱傳導、熱對流和熱輻射。對于一個真空絕熱的容器，內部有兩個溫度不同的物體，它們之間主要通過哪種方式進行熱傳遞？（）A.熱傳導B.熱對流C.熱輻射D.以上都不是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、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應是令人驚奇的現象。以下關于長度收縮和時間膨脹的描述，不準確的是？（）A.運動的物體在運動方向上長度會收縮B.運動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系4、在光學的干涉現象研究中，雙縫干涉實驗具有重要意義。在雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D5、在熱力學第三定律中，絕對零度不能達到。如果一個系統的溫度接近絕對零度，那么其熵會趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負值D.無窮大6、在靜電場中，高斯定理可以用來計算電場強度。對于一個帶有電荷量Q、半徑為R的均勻帶電球體，在球外距離球心為r（r>R）處的電場強度大小與距離r的關系是怎樣的？（）A.與r成正比B.與r的平方成正比C.與r成反比D.與r的平方成反比7、在量子力學的應用中，關于原子結構和能級的理論，以下哪種說法是準確的？（）A.原子的能級是連續分布的，電子可以在任意能級之間躍遷，發出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級是分立的，電子只能在特定的能級之間躍遷，發出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學中的原子結構理論無法解釋原子光譜的精細結構和復雜現象D.原子的能級結構和電子躍遷與原子核的性質無關，只取決于電子的運動狀態8、在相對論中，當一個物體的運動速度接近光速時，以下哪個物理量會變得接近于無窮大？（）A.物體的質量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能9、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10、在振動學中，簡諧振動是一種最簡單的振動形式。以下關于簡諧振動的特征，不正確的是？（）A.回復力與位移成正比且方向相反B.振動的頻率與振幅無關C.振動的能量與振幅的平方成正比D.簡諧振動一定是等幅振動，不存在阻尼11、在剛體的轉動中，角動量守恒定律有著重要的應用。一個旋轉的飛輪，在不受外力矩作用時，其轉動慣量發生變化，角速度會怎樣相應地變化？（）A.角速度不變B.角速度增大C.角速度減小D.角速度與轉動慣量成反比變化12、對于波動光學，兩列頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的光波在空間相遇會產生干涉現象，若兩束光的光程差為半波長的奇數倍，那么相遇處的光強會怎樣？（）A.最強B.最弱C.介于最強和最弱之間D.無法確定13、在波動光學中，單縫衍射現象具有獨特的特征。以下關于單縫衍射中暗紋位置的確定，不正確的是？（）A.暗紋位置由衍射角與縫寬的關系決定B.中央明紋兩側的第一條暗紋對應的衍射角滿足一定條件C.暗紋的位置與入射光的波長無關D.縫寬越小，衍射條紋越寬，暗紋位置也會發生變化14、在靜電學的知識體系中，庫侖定律描述了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力。有兩個電荷量分別為q1和q2的點電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r215、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/v16、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。以下關于熱力學第二定律的理解，不準確的是？（）A.熱不可能自發地從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化B.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變為有用功而不產生其他影響C.熱力學第二定律說明第二類永動機是不可能制成的D.熱力學第二定律表明所有的熱過程都是可逆的18、在波動光學中，光的衍射現象是常見的。當一束光通過一個狹縫時，會在屏幕上形成衍射條紋。如果狹縫寬度減小，衍射條紋的寬度會怎樣變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變寬后變窄19、在光學的干涉實驗中，劈尖干涉可以用來測量微小的厚度變化。如果劈尖的折射率為n，夾角為θ，用波長為λ的單色光垂直照射，相鄰兩條明紋對應的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ20、在波動方程的推導和應用中，關于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規律，其解表示了在不同位置和時刻質點的位移，波速只與介質的性質有關B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質的性質和傳播方向無關C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機械波，其波速在不同介質中相同D.波動方程的推導基于牛頓運動定律，只適用于機械波，對電磁波不適用21、在波動學中，駐波是兩列振幅、頻率和傳播方向相同，但傳播速度相反的波疊加形成的。對于一根兩端固定的弦線上形成的駐波，在相鄰兩個波節之間的各點，振動的相位關系是怎樣的？（）A.相同B.相反C.依次相差90度D.依次相差180度22、對于自感現象，一個閉合回路中的電流發生變化時會產生自感電動勢，以下哪種情況會使自感電動勢增大？（）A.電流變化率增大B.線圈匝數減少C.線圈中的磁通量增大D.線圈的電阻增大23、在靜電場的高斯定理中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，若已知球體的電荷量和半徑，以下關于通過球面的電通量，哪一項分析是不準確的？（）A.電通量與球體的電荷量成正比B.電通量與球面的半徑無關C.可以通過高斯定理計算電通量D.電通量的大小與電場的分布有關24、在相對論中，對于一個高速運動的物體，其質量會隨著速度的增加而增大。當速度接近光速時，質量的增加趨勢是怎樣的？（）A.質量增加得越來越慢B.質量增加得越來越快C.質量保持不變D.質量先增加得快，后增加得慢25、在波動光學的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點與單縫衍射和雙縫干涉都有關系。當光柵的縫數增加時，主極大的寬度會如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）在熱力學中，解釋焦耳-湯姆遜效應的物理過程和實際應用？2、（本題5分）分析熱力學第二定律的兩種表述及含義，探討其在熱學中的重要性。3、（本題5分）說明放射性衰變的類型及特點，分析放射性衰變在核物理學中的應用。4、（本題5分）在量子物理中，解釋泡利不相容原理的內容，并討論其對原子結構和元素周期表的影響？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一質量為m?的物體與一質量為m?的物體通過一根輕繩相連，跨過一個定滑輪。m?放在光滑水平面上，m?懸掛在空中。當系統靜止時，給m?一個水平向右的初速度v?，求兩物體的運動速度和加速度。2、（本題5分）有一均勻磁場，磁感應強度為B，方向與水平方向成θ角。一長為L、質量為m、帶電量為q的導體棒，以初速度v?在磁場中運動，求導體棒的運動方程和最終速度。3、（本題5分）一束自然光通過兩個偏振片，兩偏振片的偏振化方向夾角為60°。已知入射光的強度為I0，求通過第二個偏振片后的光強。4、（本題5分）在一個絕熱的容器中，有兩個絕熱的活塞將容器分為A、B、C三部分，A、C兩部分充滿理想氣體，B部分為真空。初始時A、C兩部分氣體的壓強、體積和溫度分別為pA、VA、TA和pC、VC、TC，現將中間的活塞迅速抽去，求A、C兩部分氣體最終的壓強和溫度。5、（本題5分）一根長為L、質量為m的均勻細桿，可繞一端的水平軸O自由轉動。當桿從水平位置由靜止釋放，轉動到豎直位置時，已知桿的長度L、質量m和重力加速度g，求桿的角速度。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10