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《光電探測與信號處理實訓》2021-2022學年第一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15個小題，每小題1分，共15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、對于熱力學第二定律，以下關于熱機效率、熵的概念以及自發過程的方向性的闡述，不準確的是（）A.熱機效率不可能達到100%B.熵增加原理適用于孤立系統C.自發過程總是朝著熵減小的方向進行D.熵是系統無序程度的度量2、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3、對于靜電屏蔽現象，在一個金屬殼內部放置一個帶電體，以下哪種說法是正確的？（）A.殼外電場不受殼內帶電體的影響B.殼內電場不受殼外電場的影響C.殼內殼外電場均不受影響D.殼內殼外電場相互影響4、在波動方程中，波速、波長和頻率之間存在著一定的關系。以下關于波速的決定因素，不準確的是？（）A.波速由介質的性質決定B.對于同一列波，在不同介質中波速不同C.波的頻率越高，波速越大D.波速與波長和頻率無關5、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6、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7、在近代物理中，電子通過雙縫干涉實驗時表現出波動性，以下哪種解釋能說明這一現象？（）A.電子與雙縫邊緣發生碰撞B.電子在雙縫間發生折射C.電子的運動遵循概率波規律D.電子受到雙縫間電場的作用8、在電磁學中，一個長直螺線管內部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數、電流和長度，以下關于磁場強度的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁場強度與電流成正比B.磁場強度與匝數成正比C.磁場強度與螺線管長度無關D.可以通過安培環路定理計算磁場強度9、在波動光學的領域，考慮一束相干光通過雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時保持其他條件不變。以下關于干涉條紋間距的變化，哪一項分析是不正確的？（）A.條紋間距會變小，因為雙縫間距與條紋間距成反比B.可以通過雙縫干涉的公式來定量計算條紋間距的變化C.光的波長不變的情況下，雙縫間距增大必然導致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強度無關10、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11、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12、在物理光學中，對于光的衍射現象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現象的應用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當或更小時發生明顯衍射C.光的衍射現象證明了光具有波動性D.衍射現象在光學儀器的分辨率提高方面沒有作用13、在研究平拋運動的實驗中，通過測量水平位移和豎直位移來計算初速度。如果實驗中忽略了空氣阻力的影響，實際測量的初速度會比真實值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定14、在電學中，一個電容器充電后與電源斷開，然后將兩極板間的距離增大，那么電容器的電容、電壓和電場強度會如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場強度不變B.電容增大，電壓減小，電場強度減小C.電容不變，電壓不變，電場強度不變D.電容減小，電壓不變，電場強度減小15、在熱力學第一定律的應用中，對于絕熱過程，以下關于其特點的描述，不正確的是？（）A.絕熱過程中，系統與外界沒有熱量交換B.絕熱膨脹時，系統內能減少，溫度降低C.絕熱壓縮時，系統內能增加，溫度升高D.絕熱過程中，系統對外做功等于內能的減少量二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）分析惠更斯原理的內容及在波動光學中的應用，探討其重要意義。2、（本題5分）在研究原子核的放射性衰變時，說明α衰變、β衰變和γ衰變的特點和規律，并舉例說明其在核醫學和考古學中的應用。3、（本題5分）在相對論中，洛倫茲變換是描述不同慣性系之間時空坐標變換的重要公式。請推導洛倫茲變換的表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其在相對論速度變換和時空測量中的應用。4、（本題5分）在波動光學中，偏振光的產生和檢測方法有多種。請詳細闡述幾種常見的產生偏振光的方法和檢測偏振光的手段？三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述電介質中的極化現象，包括電介質的極化機制、極化強度和電場的關系，以及電介質在電容器和電氣設備中的應用和特性。2、（本題5分）全面論述電磁學中的電磁波的偏振現象，分析其產生機制、偏振態的分類和在光學通信、遙感等領域的應用。3、（本題5分）熱力學中的熱機循環效率的提高是能源利用中的重要問題，深入探討各種熱機循環（如斯特林循環、埃里克森循環）的特點和效率提升的方法，以及在能源工程中的應用。4、（本題5分）詳細論述熱力學第三定律，解釋其絕對零度不可達到的內涵，分析其在低溫物理研究和熱力學理論完善中的作用和意義。5、（本題5分）深入研究靜電場中的靜電屏蔽現象，分析其物理原理、實現條件和在電子設備防護、電磁兼容性設計中的應用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在靜電場中，一帶電粒子在電場力和重力的共同作用下做曲線運動，已知粒子的電荷量為q，質量為m，初速度為v0，電場強度為E，重力加速度為g。計算粒子的運動軌跡方程。2、（本題10分）在折射率分別為n1、n2、n3的三層介質中，有一束光以入射角i從n1射向n2界面，在n2中折射角為r1，再從n2射向n3界面，折射角為r2。計算最終的折射角r2，并分析在什么條件下會發生全反射。3、（本題10分）在一個