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1頁，共3頁太原理工大學

《原子物理學》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30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、在光學的全反射現象中，當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就會發生全反射。對于給定的兩種介質，臨界角的大小與哪些因素有關？（）A.只與光密介質的折射率有關B.只與光疏介質的折射率有關C.與兩種介質的折射率都有關D.與光的頻率有關2、對于流體力學的知識，以下關于伯努利方程及其在實際流體中的應用限制，哪一個是正確的？（）A.伯努利方程表明，在理想流體中，流速大的地方壓強小，流速小的地方壓強大，但該方程在粘性流體中完全不適用B.伯努利方程適用于任何流體的穩定流動，不受流體性質和流動條件的限制C.伯努利方程在實際流體中應用時，需要考慮流體的粘性、可壓縮性和能量損失等因素，其結果往往是近似的D.伯努利方程只適用于水平管道中的流體流動，對于垂直或傾斜管道則無法應用3、在熱力學第二定律的探討中，關于熵增加原理及其在熱現象中的體現，以下哪種表述是正確的？（）A.熵增加原理指出，在任何自發的熱力學過程中，系統的熵總是增加的，這意味著熱量總是從高溫物體自發地流向低溫物體B.熵增加原理表明，封閉系統的熵不可能減少，熵的變化只與系統的初末狀態有關，與過程無關C.雖然熵增加原理適用于大多數熱力學過程，但在某些特殊情況下，系統的熵可能會減少D.熵增加原理只是一種理論假設，在實際的熱現象中無法得到驗證4、在量子物理中，不確定性原理限制了我們同時精確測量粒子的某些物理量。以下關于不確定性原理的表述，不正確的是？（）A.不能同時精確測量粒子的位置和動量B.不能同時精確測量粒子的能量和時間C.不確定性原理是由于測量技術的限制導致的D.不確定性原理反映了微觀粒子的波動性5、在光學的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下關于增透膜和增反膜的特點，不正確的是？（）A.增透膜的厚度是入射光在膜中波長的四分之一B.增反膜的厚度是入射光在膜中波長的二分之一C.對于特定波長的光，增透膜可以增加其透過率D.增透膜和增反膜的效果與入射光的角度無關6、在研究萬有引力定律時，天體的運動遵循一定的規律。一個質量為m的衛星繞質量為M的地球做勻速圓周運動，軌道半徑為r，線速度為v。若衛星的軌道半徑增大到2r，其他條件不變，線速度會如何變化？（）A.線速度不變B.線速度減小到原來的1/2C.線速度減小到原來的1/√2D.線速度減小到原來的1/47、對于光學中的光的散射現象，以下關于瑞利散射和米氏散射的特點、產生條件以及在大氣光學中的應用，表述錯誤的是（）A.瑞利散射強度與波長的四次方成反比B.米氏散射的強度與波長關系不大C.天空呈現藍色是瑞利散射的結果D.光的散射現象對光通信沒有影響8、在熱學中，熱傳遞的方式包括傳導、對流和輻射。一個高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導進行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導的速率會如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍9、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/θ10、在光學的光的偏振現象中，自然光通過偏振片后會變成偏振光。如果一束自然光以60度的入射角入射到一塊偏振片上，已知自然光的光強為I0，那么通過偏振片后的光強是多少？（）A.I0/2B.I0/4C.3I0/8D.I0/811、在光學的全反射現象中，當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就會發生全反射。對于某種介質，臨界角為45度，當入射角為60度時，反射光和折射光的強度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:012、關于光的偏振現象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內B.光的強度不變C.光的頻率發生變化D.光的波長發生變化13、在電磁學領域，對于一個變化的磁場在其周圍空間產生的電場，以下關于該感應電場的性質和特點的說法，錯誤的是（）A.感應電場的電場線是閉合曲線B.感應電場的方向與磁場變化率的方向有關C.感應電場的強度與磁場變化的快慢成正比D.感應電場對處于其中的電荷不做功14、在電磁學中，對于一個平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時保持極板上的電荷量不變。以下關于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項說法是不正確的？（）（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時，電容減小會導致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化15、在剛體定軸轉動的研究中，一個質量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉動。若已知圓盤的轉動慣量和角速度，以下關于圓盤的角動量和動能，哪一項計算是不準確的？（）A.角動量等于轉動慣量與角速度的乘積B.動能可以通過轉動慣量和角速度的平方計算C.改變轉動軸的位置，轉動慣量會發生變化，但角動量不變D.圓盤的動能與質量分布的均勻程度無關16、在剛體的定軸轉動中，角動量守恒定律在很多情況下都適用。以下關于角動量守恒的條件，不準確的是？（）A.系統所受合外力矩為零B.系統所受合外力為零C.內力對轉軸的力矩之和為零D.角動量守恒定律在微觀和宏觀領域都適用17、在波動光學中，光柵衍射是一種重要的衍射現象。以下關于光柵衍射條紋的特點，不準確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數，條紋會變得更加尖銳明亮18、在熱學中，一定質量的理想氣體經歷等容變化過程。若氣體吸收的熱量為Q，壓強的變化量為Δp，以下關于氣體內能的變化量，哪一項計算是不正確的？（）A.內能的變化量等于QB.內能的變化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m為氣體質量，M為氣體摩爾質量，R為普適氣體常量，T為溫度C.內能的變化量與氣體的體積無關D.內能的變化量與氣體的壓強成正比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、在量子力學的概念中，對于微觀粒子的波粒二象性，以下關于粒子的波動性和粒子性表現及相互關系的解釋，不正確的是（）A.電子在雙縫干涉實驗中表現出波動性B.微觀粒子的位置和動量可以同時精確測定C.粒子的波動性在某些條件下明顯，粒子性在另一些條件下明顯D.波粒二象性是微觀粒子的基本屬性21、在波動光學的干涉和衍射實驗中，對于楊氏雙縫干涉實驗和夫瑯禾費單縫衍射實驗的裝置、條紋特點和物理意義，以下描述錯誤的是（）A.楊氏雙縫干涉實驗中條紋等間距B.夫瑯禾費單縫衍射實驗中中央亮紋最寬C.兩個實驗都證明了光的波動性D.干涉和衍射現象不能同時發生22、在狹義相對論中，對于同時的相對性概念，以下關于在不同慣性參考系中觀察兩個事件是否同時發生的判斷，描述不準確的是（）A.在一個參考系中同時發生的兩個事件，在另一個參考系中一定不同時發生B.同時的相對性是由于光速不變原理導致的C.當兩個參考系的相對速度較小時，同時的相對性不明顯D.同時的相對性與觀察者的運動狀態有關23、在光學儀器中，顯微鏡和望遠鏡的原理和性能是重要的知識點。以下關于顯微鏡和望遠鏡的分辨本領，不正確的是？（）A.顯微鏡的分辨本領取決于物鏡的數值孔徑B.望遠鏡的分辨本領取決于物鏡的口徑C.增大顯微鏡的放大倍數可以提高分辨本領D.望遠鏡的分辨本領與目鏡無關24、在量子物理的原子結構模型中，對于玻爾模型和量子力學模型的區別與聯系，以下關于電子軌道、能量量子化和電子躍遷的解釋，不準確的是（）A.玻爾模型中電子軌道是固定的B.量子力學模型中電子運動狀態用波函數描述C.兩種模型都能很好地解釋所有原子的光譜現象D.電子躍遷會吸收或放出特定頻率的光子25、在研究物體的振動時，阻尼振動是一種常見的情況。一個做阻尼振動的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動過程中，物體的周期和頻率會如何變化？（）A.周期不變，頻率不變B.周期不變，頻率減小C.周期增大，頻率減小D.周期減小，頻率增大26、對于靜電場中的高斯定理，以下對于通過閉合曲面的電通量與曲面內電荷代數和之間關系的理解，不正確的是（）A.高斯定理反映了靜電場是有源場B.電通量只與曲面內的電荷有關，與曲面外的電荷無關C.無論曲面形狀如何，只要閉合曲面內電荷代數和不變，電通量就不變D.高斯定理只適用于對稱性電場27、在量子力學的發展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態隨時間變化的基本方程。以下關于薛定諤方程的性質，不準確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應28、在近代物理學的發展中，黑體輻射現象引發了重要的理論突破。對于一個黑體，其單位面積在單位時間內輻射出的能量與波長和溫度有關。在一定溫度下，隨著波長的增加，輻射能量會如何變化？（）A.一直增加B.先增加后減小C.一直減小D.先減小后增加29、對于原子物理學，氫原子從高能級向低能級躍遷時會發射光子，若從n=3的能級躍遷到n=1的能級，發射的光子頻率是多少？（）A.由能級差決定B.固定不變C.與原子種類有關D.無法計算30、在研究光的折射時，一束光從光密介質射向光疏介質，當入射角增大到一定程度時會發生全反射現象，以下哪種條件能使全反射更容易發生？（）A.增大光密介質的折射率B.減小光密介質的折射率C.增大光疏介質的折射率D.減小光的頻率二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述熱力學中的焦耳定律和熱功當量，解釋其物理實驗、數學關系，以及焦耳定律在熱學和能量轉化研究中的重要性和應用。2、（本題5分）熱力學系統的絕熱過程具有特殊的性質，分析絕熱過程的定義、方程和特點，論述絕熱過程在工程熱物理和內燃機等中的應用。3、（本題5分）深入分析熱力學中的理想氣體絕熱自由膨脹過程，闡述其物理特點、熱力學性質和對熱力學概念的理解。4、（本題5分）幾何光學中的光學系統的像差校正通常需要多個透鏡組合，分析不同像差校正的透鏡組合設計原則、方法和實際案例，論述在復雜光學系統設計中的應用。5、（本題5分）論述相對論性量子力學中的狄拉克方程，解釋其物理意義、數學形式和與薛定諤方程的區別，以及狄拉克方程在描述電子等自旋為1/2粒子中的應用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）請全面論述波動光學中的多光束干涉現象，包括其原理、干涉條紋的特點和計算方法，以及在法布里-珀羅干涉儀中的應用。2、（本題5分）在靜電場中，高斯定理是一個非常重要的定理。請說明高斯定理的內容和物理意義，并舉例說明如何運用高斯定理來求解具有對稱性的電場分布。3、（本題5分）在熱力學中，焦耳-湯姆遜效應是一種與氣體絕熱節流過程相關的現象。請解釋焦耳-湯姆遜效應的概念和原理，說明其在制冷技術和氣體液化中的應用。4、（本題5分）對于一個在非慣性參考系中運動的