湖南文理學院《激光原理及應用》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《激光原理及應用》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批閱人一、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、在牛頓運動定律的應用中，連接體問題是常見的類型。兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物體，通過輕繩連接在光滑水平面上運動，拉力F作用在m1上。若繩子突然斷裂，m2的加速度會如何變化？（）A.加速度變?yōu)?B.加速度不變C.加速度增大D.加速度減小2、在相對論的研究中，時間膨脹效應是一個關鍵概念。一個靜止時長為t0的時鐘，放在以速度v運動的飛船上，地面上的觀察者測得的時鐘時間t會如何變化？（）A.t<t0B.t=t0C.t>t0D.與v的大小無關3、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著重要的應用。假設一定量的理想氣體在初始狀態(tài)時，壓強為P1，體積為V1，溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程后，壓強變?yōu)镻2，體積變?yōu)閂2，溫度變?yōu)門2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2與T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.164、在電磁學中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對于一個充滿均勻電介質(zhì)的平行板電容器，在充電過程中，位移電流與傳導電流的大小關系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導電流B.位移電流小于傳導電流C.位移電流等于傳導電流D.兩者大小沒有固定關系5、在相對論的理論框架下，關于時間膨脹和長度收縮效應，以下哪種說法是正確的？（）A.時間膨脹和長度收縮效應只存在于理論中，在實際生活中無法觀測到B.當物體運動速度接近光速時，會出現(xiàn)時間膨脹和長度收縮現(xiàn)象，且這種效應是相對的，取決于觀察者的參考系C.時間膨脹和長度收縮效應與物體的運動速度無關，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對論中的時間膨脹和長度收縮效應違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的6、對于簡諧振動的能量，一個做簡諧振動的系統(tǒng)，其能量與振幅的平方成正比。當振幅增大時，以下哪個物理量也會增大？（）A.振動周期B.振動頻率C.振動速度的最大值D.振動的初相位7、在波動學中，兩列頻率相同、振幅相同、振動方向相同但傳播方向相反的波疊加會形成駐波。以下關于駐波的特點，哪一項描述是不準確的？（）A.有些位置始終靜止不動，稱為波節(jié)B.相鄰波節(jié)之間的距離為半個波長C.波腹處的振幅是波源振幅的兩倍D.駐波的能量不隨時間傳播8、在波動光學中，光柵衍射是一種重要的衍射現(xiàn)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(shù)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(shù)，條紋會變得更加尖銳明亮9、在波動光學中，楊氏雙縫干涉實驗是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實驗。在實驗中，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，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D10、在量子力學的應用中，關于原子結(jié)構(gòu)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(xù)分布的，電子可以在任意能級之間躍遷，發(fā)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(fā)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(jié)構(gòu)理論無法解釋原子光譜的精細結(jié)構(gòu)和復雜現(xiàn)象D.原子的能級結(jié)構(gòu)和電子躍遷與原子核的性質(zhì)無關，只取決于電子的運動狀態(tài)11、關于熱力學第三定律，以下對于絕對零度不可達到以及熵的零點的規(guī)定的解釋，不正確的是（）A.無論采取何種手段，都無法使系統(tǒng)達到絕對零度B.熵的零點是在絕對零度時規(guī)定的C.絕對零度時，物質(zhì)的內(nèi)能為零D.熱力學第三定律對實際的熱過程沒有指導意義12、在光學的折射定律中，對于光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時的折射情況，以下關于入射角和折射角的正弦值之比與介質(zhì)折射率的關系，描述不準確的是（）A.入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的相對折射率B.折射率大的介質(zhì)中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度有關D.不同頻率的光在同一介質(zhì)中的折射率相同13、在熱力學過程中，絕熱膨脹和絕熱壓縮過程具有不同的特點。對于一定量的理想氣體，經(jīng)過絕熱膨脹后，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定14、在電磁學中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。以下關于畢奧-薩伐爾定律的適用范圍，不準確的是？（）A.適用于恒定電流產(chǎn)生的磁場B.適用于各種形狀的載流導線C.對于運動電荷產(chǎn)生的磁場也適用D.只適用于無限長直導線產(chǎn)生的磁場15、在量子力學中，不確定關系表明粒子的某些物理量不能同時被精確測量。對于一個微觀粒子，其位置和動量的不確定度之間存在怎樣的關系？（）A.ΔxΔp≥h/4πB.ΔxΔp≥h/2πC.ΔxΔp=h/4πD.ΔxΔp=h/2π16、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(shù)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(zhì)量有關C.顯微鏡的放大倍數(shù)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(tǒng)的缺陷等因素無關17、在電磁感應的學習中，一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生了感應電動勢。若磁通量的變化率恒定，以下關于感應電動勢的大小和方向，哪一項分析是不正確的？（）A.感應電動勢的大小恒定B.感應電動勢的方向由楞次定律確定C.可以通過法拉第電磁感應定律計算感應電動勢的大小D.感應電動勢的大小與回路的電阻無關18、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.√3F19、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20、在量子力學的范疇內(nèi)，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足一定的方程。若已知粒子的勢能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內(nèi)U(x)=0，那么在此區(qū)域內(nèi)粒子的波函數(shù)滿足怎樣的方程？（）A.波動方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程21、在波動光學中，單縫衍射的中央亮條紋寬度與其他亮條紋寬度不同。中央亮條紋寬度約為其他亮條紋寬度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍22、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。以下關于熵的變化，不準確的是？（）A.在絕熱可逆過程中，熵不變B.在絕熱不可逆過程中，熵增加C.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)D.熵的變化只與初末狀態(tài)有關，與過程無關23、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24、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(guī)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.t25、在研究光的折射時，一束光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當入射角增大到一定程度時會發(fā)生全反射現(xiàn)象，以下哪種條件能使全反射更容易發(fā)生？（）A.增大光密介質(zhì)的折射率B.減小光密介質(zhì)的折射率C.增大光疏介質(zhì)的折射率D.減小光的頻率二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述相對論的基本假設及主要結(jié)論，分析相對論在現(xiàn)代物理學中的地位。2、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的長度收縮效應，推導其數(shù)學表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其在高速運動物體測量中的應用。3、（本題5分）在熱力學中，克勞修斯不等式是判斷熱力學過程方向的重要依據(jù)。請解釋克勞修斯不等式的內(nèi)容和物理意義，說明如何運用克勞修斯不等式來判斷一個熱力學過程是否可逆，并舉例說明其在實際熱力學過程分析中的應用。4、（本題5分）分析相對論中的時空彎曲對引力的解釋，探討時空彎曲在廣義相對論中的重要意義。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一質(zhì)量為m?的物體與一質(zhì)量為m?的物體通過一根輕彈簧和一根輕桿相連，放在光滑水平面上。當兩物體靜止時，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）一長直螺線管，單位長度的匝數(shù)為n，通有電流I，內(nèi)部充滿磁導率為μ的磁介質(zhì)。計算螺線管內(nèi)的磁場強度和磁感應強度，并分析磁介質(zhì)對磁場的影響。3、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷等容升溫過程，初始壓強為p1，溫度為T1，升溫后溫度為T2。已知氣體的定容比熱容為Cv，求氣體吸收的熱量、內(nèi)能的變化以及最終的壓強p2。4、（本題5分）一個質(zhì)量為m的物體在一個粗糙的斜面上，斜面與水平地面的夾角為θ，動摩擦因數(shù)為μ，用一個與斜面平行的力F將物體從斜面底端勻速推到頂端。已知斜面長度L、物體質(zhì)量m、力F、夾角θ和動摩擦因數(shù)μ，求力F做的功。5、（本題5分）一個帶電荷量為+q的點電荷位于一個邊長為a的正立方體的中心，計算通過立方體一個面的電通量