西北大學(xué)《激光原理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第2頁(yè)，共2頁(yè)西北大學(xué)

《激光原理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(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2分，共40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、在電磁學(xué)的電容部分，平行板電容器的電容與極板面積、極板間距和電介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。如果在一個(gè)平行板電容器中插入一塊電介質(zhì)，其電容會(huì)如何變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小2、在近代物理中，電子通過(guò)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性，以下哪種解釋能說(shuō)明這一現(xiàn)象？（）A.電子與雙縫邊緣發(fā)生碰撞B.電子在雙縫間發(fā)生折射C.電子的運(yùn)動(dòng)遵循概率波規(guī)律D.電子受到雙縫間電場(chǎng)的作用3、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(guò)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(wú)法確定4、在光學(xué)的干涉現(xiàn)象研究中，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)具有重要意義。在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長(zhǎng)為λ的單色光垂直入射，相鄰明條紋之間的間距Δx與上述各量之間的關(guān)系是怎樣的？（）A.Δx=λD/dB.Δx=λd/DC.Δx=Dλ/dD.Δx=dλ/D5、在量子物理中，光子的能量與頻率有關(guān)。一個(gè)光子的頻率為ν，其能量為E。若光子的頻率變?yōu)?ν，能量會(huì)變?yōu)槎嗌?？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/46、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向可以用楞次定律來(lái)判斷。當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無(wú)法確定7、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8、在光學(xué)的干涉實(shí)驗(yàn)中，劈尖干涉可以用來(lái)測(cè)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(zhǎng)為λ的單色光垂直照射，相鄰兩條明紋對(duì)應(yīng)的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ9、在電磁感應(yīng)的現(xiàn)象研究中，關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的內(nèi)涵及應(yīng)用，以下哪種描述是恰當(dāng)?shù)模浚ǎ〢.法拉第電磁感應(yīng)定律指出，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，楞次定律則確定了感應(yīng)電流的方向，總是阻礙磁通量的變化B.法拉第電磁感應(yīng)定律只適用于閉合回路中的磁通量變化，楞次定律對(duì)于復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象無(wú)法給出準(zhǔn)確的電流方向判斷C.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向只由法拉第電磁感應(yīng)定律決定，楞次定律沒有實(shí)際作用D.法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律都是經(jīng)驗(yàn)定律，缺乏理論基礎(chǔ)和嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)10、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)能是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于電勢(shì)能的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.電勢(shì)能是相對(duì)的，其值取決于零勢(shì)能點(diǎn)的選擇B.正電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大C.負(fù)電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大D.電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能與其電荷量的比值就是該點(diǎn)的電勢(shì)11、在電磁學(xué)的電磁波理論中，對(duì)于電磁波的產(chǎn)生、傳播特性和應(yīng)用，以下關(guān)于電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系以及電磁波在真空中和介質(zhì)中的傳播的描述，錯(cuò)誤的是（）A.電磁波的波速等于波長(zhǎng)與頻率的乘積B.電磁波在真空中的傳播速度是恒定的C.電磁波在介質(zhì)中的波長(zhǎng)比在真空中長(zhǎng)D.不同頻率的電磁波在真空中傳播速度相同12、在量子物理中，對(duì)于微觀粒子的波粒二象性，以下關(guān)于粒子的波動(dòng)性和粒子性的關(guān)系，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.在某些情況下表現(xiàn)出波動(dòng)性，在某些情況下表現(xiàn)出粒子性B.波動(dòng)性和粒子性不能同時(shí)表現(xiàn)出來(lái)C.波動(dòng)性和粒子性是微觀粒子的固有屬性D.對(duì)微觀粒子的描述需要同時(shí)考慮波動(dòng)性和粒子性13、在剛體力學(xué)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)特性的重要物理量。以下關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的決定因素，不準(zhǔn)確的是？（）A.與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)B.與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)C.質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一定越大D.對(duì)于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的剛體，可以通過(guò)公式計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量14、在電磁學(xué)中，一個(gè)長(zhǎng)直螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長(zhǎng)度，以下關(guān)于磁場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流成正比B.磁場(chǎng)強(qiáng)度與匝數(shù)成正比C.磁場(chǎng)強(qiáng)度與螺線管長(zhǎng)度無(wú)關(guān)D.可以通過(guò)安培環(huán)路定理計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度15、在量子力學(xué)的范疇內(nèi)，對(duì)于一個(gè)處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時(shí)間改變，以下哪種說(shuō)法能準(zhǔn)確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動(dòng)量能同時(shí)確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現(xiàn)的概率是恒定的D.粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不確定的16、對(duì)于氣體分子動(dòng)理論，以下關(guān)于理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀解釋，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.理想氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器壁的碰撞產(chǎn)生的，溫度與分子的平均動(dòng)能無(wú)關(guān)B.理想氣體的壓強(qiáng)和溫度都與氣體分子的平均動(dòng)能成正比，分子的平均動(dòng)能越大，壓強(qiáng)和溫度越高C.理想氣體的壓強(qiáng)取決于分子的密度和平均速度，溫度只與分子的勢(shì)能有關(guān)D.氣體分子動(dòng)理論無(wú)法解釋理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀本質(zhì)，只是一種經(jīng)驗(yàn)性的理論17、在研究動(dòng)量守恒定律時(shí)，系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零是重要條件。在光滑水平面上，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的小球發(fā)生正碰，碰撞前速度分別為v1和v2，碰撞后速度分別為v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞為完全彈性碰撞，碰撞后兩球的速度會(huì)如何變化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.無(wú)法確定18、在電磁學(xué)的知識(shí)體系中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質(zhì)。一個(gè)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果磁通量在極短時(shí)間內(nèi)從Φ1變化到Φ2，以下哪個(gè)表達(dá)式能正確計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t19、對(duì)于波動(dòng)光學(xué)，兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定的光波在空間相遇會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，若兩束光的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，那么相遇處的光強(qiáng)會(huì)怎樣？（）A.最強(qiáng)B.最弱C.介于最強(qiáng)和最弱之間D.無(wú)法確定20、關(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)論，對(duì)于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關(guān)于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點(diǎn)和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無(wú)限大二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）分析理想氣體的微觀模型及統(tǒng)計(jì)規(guī)律，探討其在熱學(xué)中的重要意義。2、（本題5分）說(shuō)明波動(dòng)光學(xué)中的半波損失現(xiàn)象及產(chǎn)生條件，分析半波損失在光學(xué)中的應(yīng)用。3、（本題5分）隨著激光冷卻和捕獲原子技術(shù)的發(fā)展，探討其原理、實(shí)驗(yàn)方法和在原子物理學(xué)、量子信息科學(xué)中的應(yīng)用。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，縫屏間距為D，波長(zhǎng)為λ的單色光垂直入射，求相鄰明條紋或暗條紋的間距。2、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為m的小球，用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩系于O點(diǎn)，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球在最低點(diǎn)的速度為v0，繩能承受的最大拉力為Tm。求小球能通過(guò)最高點(diǎn)的最小速度以及此時(shí)繩子的拉力。3、（本題5分）在折射率為n1的介質(zhì)中有一束光以入射角i射到折射率為n2的介質(zhì)表面，發(fā)生折射，折射角為r。已知光在真空中的傳播速度為c，求光在這兩種介質(zhì)中的傳播速度和折射光線的偏折角。4、（本題5分）一理想氣體經(jīng)歷卡諾循環(huán)，高溫?zé)嵩礈囟葹門1，低溫?zé)嵩礈囟葹門2。已知在等溫膨脹過(guò)程中氣體吸熱Q1，在等溫壓縮過(guò)程中氣體放熱Q2。計(jì)算循環(huán)的效率，并分析如何提高效率。5、（本題5分）在一個(gè)半徑為R的光滑半球形碗內(nèi)，一質(zhì)量為m的小球在碗