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《應用光學實驗》2023-2024學年第二學期期末試卷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、對于簡諧振動，一個做簡諧振動的物體，其位移隨時間的變化規律為x=Asin(ωt+φ)，以下哪個物理量決定了振動的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t2、在相對論的框架下，對于高速運動物體的長度收縮和時間膨脹現象，以下關于其產生條件和影響因素的描述，不準確的是（）A.物體運動速度越快，長度收縮越明顯B.時間膨脹只在接近光速時才顯著C.長度收縮和時間膨脹與觀察者的參考系有關D.對于低速運動物體，長度收縮和時間膨脹可以忽略不計3、在光學的反射定律中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線兩側，且反射角等于入射角。當入射角增大時，反射角會如何變化？（）A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小4、在光學的研究中，光的折射現象遵循一定的規律。對于一束光線從空氣斜射入水中，入射角為45度，已知水的折射率為1.33，那么折射角大約是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度5、在波動光學中，關于薄膜干涉現象，例如肥皂泡表面的彩色條紋，以下對于產生干涉的條件、條紋特點和應用的描述，錯誤的是（）A.薄膜的上下表面反射的光發生干涉B.條紋的間距與薄膜厚度和入射光波長有關C.干涉條紋是等間距的明暗相間條紋D.薄膜干涉可用于檢測光學元件表面的平整度6、在相對論中，長度收縮效應是指物體沿運動方向的長度會變短。一個長度為L0的物體，在相對觀察者以速度v運動時，觀察者測得的長度L會如何變化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.無法確定7、在光學成像中，薄透鏡成像公式描述了物距、像距和焦距之間的關系。以下關于薄透鏡成像的特點，不準確的是？（）A.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像B.當物距等于焦距時，不能成像C.像的大小和正倒只與物距有關，與焦距無關D.薄透鏡可以成實像也可以成虛像8、在相對論力學中，關于質點的動量和能量表達式與經典力學的差異，以下哪種說法是準確的？（）A.相對論力學中，質點的動量和能量表達式與經典力學完全相同，只是在高速情況下進行了修正B.相對論力學中，質點的動量和能量不再是簡單的線性關系，且能量與動量的平方成正比C.相對論力學中，質點的動量和能量表達式與速度無關，只與質量有關D.相對論力學中的動量和能量表達式在低速情況下與經典力學近似相等，在高速情況下則有顯著差異9、在電學實驗中，用伏安法測量一個未知電阻的阻值。若實驗中電流表采用內接法，電壓表內阻為Rv，電流表內阻為Ra，測量值為Rx'。以下關于測量值與真實值的關系，哪一項分析是不準確的？（）A.測量值大于真實值，因為電流表分壓B.真實值可以通過相關公式計算得出C.當Rv遠大于Rx且Ra較小時，測量誤差較小D.測量值與電源的電動勢無關10、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11、在熱力學的研究中，一定質量的理想氣體經歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內能、溫度和壓強都發生了變化。以下關于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）（）A.氣體內能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內能的減少量12、關于理想氣體的狀態方程，對于一定質量的理想氣體在不同狀態下壓強、體積和溫度的關系，以下說法錯誤的是（）A.當溫度不變時，壓強與體積成反比B.當體積不變時，壓強與溫度成正比C.當壓強不變時，體積與溫度成正比D.狀態方程只適用于高溫高壓的氣體13、在研究磁場對電流的作用時，安培力的大小可以用公式F=BIL計算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F14、對于光學的研究，以下關于光的干涉和衍射現象所揭示的光的波動性，哪一個是準確的？（）A.光的干涉和衍射現象表明光只是一種粒子，不具有波動性B.光的干涉和衍射現象有力地證明了光具有波動性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長、縫寬等因素密切相關C.光的干涉和衍射現象與光的波動性無關，只是一種偶然的光學現象D.雖然光的干涉和衍射現象顯示光有波動性，但在大多數情況下，光仍應被視為粒子15、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/f16、在光學儀器的原理分析中，關于顯微鏡和望遠鏡的放大原理和分辨本領，以下哪種說法是正確的？（）A.顯微鏡通過物鏡形成放大的實像，目鏡再將其放大為虛像，其分辨本領取決于物鏡的數值孔徑；望遠鏡通過物鏡形成縮小的實像，目鏡將其放大為虛像，分辨本領取決于目鏡的焦距B.顯微鏡和望遠鏡的放大原理相同，都是通過物鏡和目鏡的組合將物體放大，分辨本領只與物鏡的質量有關C.顯微鏡的放大倍數越高，分辨本領越強；望遠鏡的口徑越大，分辨本領越弱D.顯微鏡和望遠鏡的分辨本領與入射光的波長、光學系統的缺陷等因素無關17、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18、對于電磁振蕩，在LC振蕩電路中，電容器放電完畢時，以下哪個物理量達到最大值？（）A.電容器的電荷量B.電路中的電流C.電感中的自感電動勢D.電容器兩極板間的電壓19、在量子力學的隧道效應中，微觀粒子具有穿越勢壘的能力。對于一個給定的勢壘，粒子穿越勢壘的概率與哪些因素有關？（）A.只與勢壘高度有關B.只與勢壘寬度有關C.與勢壘高度和寬度都有關D.與粒子的速度有關20、在剛體力學的研究中，關于剛體的定軸轉動定律和轉動慣量的影響因素，以下哪種描述是準確的？（）A.剛體的定軸轉動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉動慣量與角加速度的乘積，轉動慣量只與剛體的質量分布有關，與轉軸位置無關B.剛體的定軸轉動定律與牛頓第二定律類似，轉動慣量取決于剛體的質量、形狀和轉軸位置，質量分布離轉軸越遠，轉動慣量越大C.剛體的轉動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉動D.剛體的定軸轉動定律只適用于勻速轉動的情況，對于變速轉動則不適用，轉動慣量對剛體的轉動沒有實質作用二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在波動光學中，討論光的衍射現象與光的干涉現象的異同點。包括產生條件、條紋特點和物理本質等方面的比較？2、（本題5分）在相對論中，討論相對論質能方程對核能利用的理論基礎？3、（本題5分）在光學中，解釋凸透鏡成像的作圖法和成像規律？4、（本題5分）在研究剛體的定軸轉動時，轉動慣量是一個關鍵的物理量。請解釋轉動慣量的物理意義，說明其與剛體的質量分布和轉軸位置的關系，并舉例說明其在實際問題中的應用。5、（本題5分）簡述相對論中的時間延緩效應的產生原因及應用，分析時間延緩效應在相對論中的重要性。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個水平向右的勻強電場中，有一個帶正電的粒子，電荷量為q，質量為m，以初速度v0與電場線成θ角斜向上拋出。已知電場強度E、粒子電荷量q、質量m、初速度v0和角度θ，求粒子的水平位移和豎直位移。2、（本題5分）在一光學系統中，物距為u，像距為v，焦距為f，已知其中兩個量，計算第三個量，并判斷成像的性質（實像或虛像、正立或倒立、放大或縮小）。3、（本題5分）在一個由兩個電阻分別為R?和R?、兩個電感分別為L?和L?的線圈串聯組成的電路中，電源電動勢為E，內阻為r。求電路中的電流、各元件兩端的電壓以及儲存的磁場能量。4、（本題5分）在真空中，一帶電荷量為+Q的點電荷固定在原點O，另一帶電荷量為-q、質量為m的點電荷繞O點做半徑為r的勻速圓周運動，求點電荷的線速度大小和運動周期。5、（本題5分）一理想氣體經歷卡諾循環，高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2。已知在等溫膨脹過程中氣體吸熱Q1，在等溫壓縮過程中氣體放熱Q2。計算循環的效率，并分析如何提