北京理工大學(xué)《激光系統(tǒng)設(shè)計》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京理工大學(xué)《激光系統(tǒng)設(shè)計》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)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、在波動方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時刻質(zhì)點(diǎn)的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機(jī)械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動方程的推導(dǎo)基于牛頓運(yùn)動定律，只適用于機(jī)械波，對電磁波不適用2、在熱力學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫過程，以下哪個物理量保持不變？（）A.壓強(qiáng)B.體積C.內(nèi)能D.溫度3、在近代物理的研究中，對于原子核的結(jié)構(gòu)和放射性衰變，以下關(guān)于原子核的組成、衰變類型和衰變規(guī)律的表述，不正確的是（）A.原子核由質(zhì)子和中子組成B.放射性衰變包括α衰變、β衰變和γ衰變C.衰變過程中原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒D.原子核的穩(wěn)定性與質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例無關(guān)4、在熱力學(xué)的領(lǐng)域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高時其體積會發(fā)生變化。以下關(guān)于體積變化的描述，哪一項是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類5、在研究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動時，一個質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)運(yùn)動，其運(yùn)動方程為x=3t，y=4t2，t為時間。則該質(zhì)點(diǎn)的加速度大小是多少？（）A.3B.4C.8D.126、在靜電場中，高斯定理是一個非常重要的定理。以下關(guān)于高斯定理的應(yīng)用條件，不正確的是？（）A.電場必須是由對稱性分布的電荷產(chǎn)生的B.要求電場具有高度的對稱性C.可以用于計算任意形狀帶電體產(chǎn)生的電場強(qiáng)度D.閉合曲面內(nèi)的電荷代數(shù)和決定了通過該曲面的電通量7、在電學(xué)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(qiáng)度會如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場強(qiáng)度不變B.電容增大，電壓減小，電場強(qiáng)度減小C.電容不變，電壓不變，電場強(qiáng)度不變D.電容減小，電壓不變，電場強(qiáng)度減小8、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點(diǎn)。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程，與等容升溫過程相比，哪個過程吸收的熱量更多？（）A.等壓過程B.等容過程C.吸收的熱量一樣多D.取決于氣體的種類9、在波動光學(xué)中，薄膜干涉是一種常見的現(xiàn)象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定10、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容變化過程。若氣體吸收的熱量為Q，壓強(qiáng)的變化量為Δp，以下關(guān)于氣體內(nèi)能的變化量，哪一項計算是不正確的？（）A.內(nèi)能的變化量等于QB.內(nèi)能的變化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m為氣體質(zhì)量，M為氣體摩爾質(zhì)量，R為普適氣體常量，T為溫度C.內(nèi)能的變化量與氣體的體積無關(guān)D.內(nèi)能的變化量與氣體的壓強(qiáng)成正比11、在研究光的折射現(xiàn)象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項描述是不準(zhǔn)確的？（）（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數(shù)與光的波長無關(guān)12、對于流體力學(xué)的知識，以下關(guān)于伯努利方程及其在實際流體中的應(yīng)用限制，哪一個是正確的？（）A.伯努利方程表明，在理想流體中，流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，但該方程在粘性流體中完全不適用B.伯努利方程適用于任何流體的穩(wěn)定流動，不受流體性質(zhì)和流動條件的限制C.伯努利方程在實際流體中應(yīng)用時，需要考慮流體的粘性、可壓縮性和能量損失等因素，其結(jié)果往往是近似的D.伯努利方程只適用于水平管道中的流體流動，對于垂直或傾斜管道則無法應(yīng)用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(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F14、在電磁學(xué)領(lǐng)域，法拉第電磁感應(yīng)定律描述了感應(yīng)電動勢與磁通量變化之間的關(guān)系。當(dāng)一個閉合線圈在均勻磁場中以恒定速度轉(zhuǎn)動時，如果磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度突然增大一倍，而線圈的轉(zhuǎn)動速度不變，那么感應(yīng)電動勢會發(fā)生怎樣的變化？（）A.增大一倍B.增大兩倍C.增大四倍D.保持不變15、在波動光學(xué)中，單縫衍射現(xiàn)象具有獨(dú)特的特征。以下關(guān)于單縫衍射中暗紋位置的確定，不正確的是？（）A.暗紋位置由衍射角與縫寬的關(guān)系決定B.中央明紋兩側(cè)的第一條暗紋對應(yīng)的衍射角滿足一定條件C.暗紋的位置與入射光的波長無關(guān)D.縫寬越小，衍射條紋越寬，暗紋位置也會發(fā)生變化16、在電磁學(xué)的磁場對電流的作用中，安培力的大小與電流強(qiáng)度、導(dǎo)線長度、磁感應(yīng)強(qiáng)度以及電流與磁場的夾角有關(guān)。當(dāng)電流與磁場垂直時，一段長度為L的直導(dǎo)線通有電流I，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ17、對于氣體分子動理論，以下關(guān)于理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀解釋，哪一項是正確的？（）A.理想氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對容器壁的碰撞產(chǎn)生的，溫度與分子的平均動能無關(guān)B.理想氣體的壓強(qiáng)和溫度都與氣體分子的平均動能成正比，分子的平均動能越大，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，溫度只與分子的勢能有關(guān)D.氣體分子動理論無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)驗性的理論18、對于靜電場中的高斯定理，以下對于通過閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)電荷代數(shù)和之間關(guān)系的理解，不正確的是（）A.高斯定理反映了靜電場是有源場B.電通量只與曲面內(nèi)的電荷有關(guān)，與曲面外的電荷無關(guān)C.無論曲面形狀如何，只要閉合曲面內(nèi)電荷代數(shù)和不變，電通量就不變D.高斯定理只適用于對稱性電場19、在光學(xué)儀器中，顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的原理和性能是重要的知識點(diǎn)。以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)，不正確的是？（）A.顯微鏡的分辨本領(lǐng)取決于物鏡的數(shù)值孔徑B.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)取決于物鏡的口徑C.增大顯微鏡的放大倍數(shù)可以提高分辨本領(lǐng)D.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)與目鏡無關(guān)20、在光學(xué)的光的偏振現(xiàn)象中，自然光通過偏振片后會變成偏振光。如果一束自然光以60度的入射角入射到一塊偏振片上，已知自然光的光強(qiáng)為I0，那么通過偏振片后的光強(qiáng)是多少？（）A.I0/2B.I0/4C.3I0/8D.I0/8二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在熱力學(xué)過程中，可逆過程和不可逆過程有著本質(zhì)的區(qū)別。請詳細(xì)闡述可逆過程和不可逆過程的概念，說明它們的判斷方法，并舉例說明不可逆過程中能量的損耗情況。2、（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、實驗方法和在原子物理學(xué)、量子信息科學(xué)中的應(yīng)用。3、（本題5分）分析理想氣體的微觀模型及統(tǒng)計規(guī)律，探討其在熱學(xué)中的重要意義。4、（本題5分）在相對論力學(xué)中，相對論動能和相對論動量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)不同。請推導(dǎo)相對論動能和相對論動量的公式，解釋其與經(jīng)典表達(dá)式的差異，并舉例說明其在高速粒子運(yùn)動中的應(yīng)用。5、（本題5分）在波動光學(xué)中，牛頓環(huán)是一種等厚干涉現(xiàn)象。請解釋牛頓環(huán)的形成原理和干涉條紋的特點(diǎn)，推導(dǎo)牛頓環(huán)半徑與光波長和透鏡曲率半徑的關(guān)系，并舉例說明其在光學(xué)精密測量中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個LC并聯(lián)諧振電路中，電感L=10mH，電容C=100μF，電源的交流電壓u=100sin(1000t)V。已知電感、電容和電源電壓表達(dá)式，求電路中的電流i以及電路的諧振頻率。2、（本題5分）一卡諾制冷機(jī)在低溫?zé)嵩碩2=273K和高溫?zé)嵩碩1=373K之間工作，從低溫?zé)嵩次盏臒崃繛镼2。求制冷系數(shù)和外界對制冷機(jī)做功。3、（本題5分）一理想氣體從狀態(tài)1經(jīng)絕熱過程到達(dá)狀態(tài)2，再經(jīng)等壓過程回到狀態(tài)1，構(gòu)成一個循環(huán)。已知狀態(tài)1的溫度為T1，壓力為P1，體積為V1，狀態(tài)2的溫度為T2，求循環(huán)過程中系統(tǒng)對外做的凈功。4、（本題5分）一個半徑為R的均勻帶電半球殼，電荷面密度為σ，計算球心處的電場強(qiáng)度和電勢。5、（本題5分）一個邊長為L的正方形閉合導(dǎo)線框，電阻為R，以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)線框進(jìn)入磁場的長度為L/2時，求線框中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流