湖南文理學(xué)院《激光原理及應(yīng)用》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

裝訂線裝訂線PAGE2第1頁，共3頁湖南文理學(xué)院

《激光原理及應(yīng)用》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在光學(xué)的折射現(xiàn)象中，斯涅爾定律描述了入射角和折射角與兩種介質(zhì)折射率的關(guān)系。以下關(guān)于斯涅爾定律的應(yīng)用，不正確的是？（）A.可以用于計(jì)算光線在不同介質(zhì)界面的折射角B.當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角C.光在同種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，斯涅爾定律不適用D.斯涅爾定律只適用于可見光，對(duì)其他電磁波不適用2、在光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，單縫衍射的條紋分布具有一定的規(guī)律。當(dāng)單縫寬度變窄時(shí)，中央明紋的寬度會(huì)如何變化？（）A.變窄B.變寬C.不變D.先變寬后變窄3、對(duì)于熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會(huì)如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無法確定4、在相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮效應(yīng)指出運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度在運(yùn)動(dòng)方向上會(huì)變短。如果一個(gè)物體在相對(duì)觀察者以0.9c的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其在運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.55、在熱力學(xué)中，熵是一個(gè)反映系統(tǒng)混亂程度的熱力學(xué)量。對(duì)于一個(gè)絕熱不可逆過程，系統(tǒng)的熵是如何變化的？（）A.不變B.減小C.增大D.可能增大也可能減小6、在光學(xué)的研究范疇，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。當(dāng)一束光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時(shí)，入射角為i，折射角為r。以下哪個(gè)公式能正確表示折射率n1和n2與入射角和折射角的關(guān)系？（）A.n1sini=n2sinrB.n1cosi=n2cosrC.n1/sini=n2/sinrD.n1/cosi=n2/cosr7、對(duì)于量子力學(xué)的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時(shí)表現(xiàn)為粒子，有時(shí)表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量，但測(cè)量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對(duì)宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為8、在電磁學(xué)中，一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線框轉(zhuǎn)動(dòng)平面與磁場(chǎng)方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω9、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過程，其內(nèi)能的變化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定10、在靜電學(xué)的知識(shí)體系中，庫侖定律描述了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力。有兩個(gè)電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計(jì)算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r211、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系密切。一個(gè)帶正電的粒子在電場(chǎng)中移動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，其電勢(shì)能會(huì)如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少12、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電的頻率為50Hz。如果線圈的面積增大一倍，轉(zhuǎn)速增大一倍，其他條件不變，那么交流電的頻率變?yōu)槎嗌?？（）A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz13、在電磁學(xué)中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象之間的重要聯(lián)系。以下關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過閉合回路的磁通量的變化率成正比B.即使回路不閉合，只要磁通量發(fā)生變化，也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向總是阻礙磁通量的變化D.磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就一定越大，與回路的電阻無關(guān)14、在量子力學(xué)的范疇中，考慮一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數(shù)為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現(xiàn)粒子的概率密度與波函數(shù)的模的平方成正比。以下關(guān)于概率密度的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數(shù)的相位對(duì)概率密度沒有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測(cè)量的時(shí)間無關(guān)15、在電學(xué)中，電容是描述電容器儲(chǔ)存電荷能力的物理量。以下關(guān)于電容的決定因素，不正確的是？（）A.電容器的電容與極板間的距離成反比B.電容器的電容與極板的正對(duì)面積成正比C.電容器的電容與極板間的介質(zhì)有關(guān)D.電容器所帶電荷量越多，電容越大16、對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)，一個(gè)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，其位移隨時(shí)間的變化規(guī)律為x=Asin(ωt+φ)，以下哪個(gè)物理量決定了振動(dòng)的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t17、在相對(duì)論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。一個(gè)物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能為Ek。若速度增大到2v，動(dòng)能會(huì)如何變化？（）A.動(dòng)能增大到原來的2倍B.動(dòng)能增大到原來的4倍C.動(dòng)能增大到原來的8倍D.動(dòng)能增大到原來的16倍18、在量子場(chǎng)論的初步介紹中，關(guān)于場(chǎng)的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)模浚ǎ〢.量子場(chǎng)論認(rèn)為場(chǎng)是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場(chǎng)的量子化使得粒子可以在真空中自發(fā)地產(chǎn)生和消失，這與能量守恒定律相矛盾C.量子場(chǎng)論通過對(duì)場(chǎng)進(jìn)行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對(duì)宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響19、在剛體力學(xué)中，一均勻細(xì)棒可繞通過其一端的光滑固定軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)棒從水平位置自由下擺到豎直位置的過程中，其角速度和角加速度如何變化？（）A.角速度增大，角加速度增大B.角速度增大，角加速度減小C.角速度減小，角加速度減小D.角速度減小，角加速度增大20、在波動(dòng)光學(xué)的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點(diǎn)與單縫衍射和雙縫干涉都有關(guān)系。當(dāng)光柵的縫數(shù)增加時(shí)，主極大的寬度會(huì)如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在量子力學(xué)中，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。請(qǐng)解釋氫原子能級(jí)的量子化特點(diǎn)，推導(dǎo)氫原子能級(jí)公式，并說明其在原子光譜和激光技術(shù)中的應(yīng)用。2、（本題5分）在研究剛體的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，歐拉角是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)的重要參數(shù)。請(qǐng)解釋歐拉角的定義和物理意義，說明如何用歐拉角來表示剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)，并舉例說明其在航空航天和機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用。3、（本題5分）在波動(dòng)學(xué)中，解釋波動(dòng)方程的一般形式和求解方法？4、（本題5分）闡述磁通量的概念和計(jì)算方法，說明在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中磁通量的變化如何產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。5、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋理想氣體混合物的熱力性質(zhì)計(jì)算方法？三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一卡諾熱機(jī)在高溫?zé)嵩碩1=600K和低溫?zé)嵩碩2=300K之間工作，從高溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼1。求此熱機(jī)的效率和對(duì)外做功。2、（本題5分）一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的均勻細(xì)桿，可繞通過其一端的豎直軸O在水平面上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一質(zhì)量為m的子彈以水平速度v射入桿的另一端并留在桿中。已知細(xì)桿長(zhǎng)度L、質(zhì)量M、子彈質(zhì)量m和速度v，求子彈射入后桿的角速度。3、（本題5分）在一個(gè)電阻為R?、R?和R?的串聯(lián)電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。求電路中的電流、各電阻兩端的電壓以及電源的輸出功率。4、（本題5分）一個(gè)邊長(zhǎng)為a的正立方體金屬框，處于垂直于框面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬框繞其一條對(duì)角線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。計(jì)算金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。5、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為m的物體在一個(gè)豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，繩子的一端固定在一個(gè)可移動(dòng)的小車上，另一端系著物體。已知小車的速度為v0，圓的半徑為R，求物體在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度范圍以及繩子在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)的張力之差。四、論述題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）光學(xué)中的干涉和衍