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

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《激光原理及應(yīng)用》2022-2023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、在光學的折射現(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.可以用于計算光線在不同介質(zhì)界面的折射角B.當光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，折射角小于入射角C.光在同種均勻介質(zhì)中傳播時，斯涅爾定律不適用D.斯涅爾定律只適用于可見光，對其他電磁波不適用2、在光學的衍射現(xiàn)象中，單縫衍射的條紋分布具有一定的規(guī)律。當單縫寬度變窄時，中央明紋的寬度會如何變化？（）A.變窄B.變寬C.不變D.先變寬后變窄3、對于熱力學第一定律，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、在相對論中，長度收縮效應(yīng)指出運動物體的長度在運動方向上會變短。如果一個物體在相對觀察者以0.9c的速度運動時，其在運動方向上的長度變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.55、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的熱力學量。對于一個絕熱不可逆過程，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、在光學的研究范疇，光的折射現(xiàn)象遵循一定的規(guī)律。當一束光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時，入射角為i，折射角為r。以下哪個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、對于量子力學的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量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精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限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、在電磁學中，一個邊長為L的正方形導線框，在勻強磁場中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，若磁場的磁感應(yīng)強度為B，線框轉(zhuǎn)動平面與磁場方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω9、在熱力學第一定律的應(yīng)用中，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一個循環(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、在靜電學的知識體系中，庫侖定律描述了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力。有兩個電荷量分別為q1和q2的點電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r211、在靜電場中，電勢能的變化與電場力做功的關(guān)系密切。一個帶正電的粒子在電場中移動，電場力做正功，其電勢能會如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少12、在電磁感應(yīng)中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，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)槎嗌伲浚ǎ〢.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz13、在電磁學中，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，哪一項是不準確的？（）A.感應(yīng)電動勢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，也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢C.感應(yīng)電動勢的方向總是阻礙磁通量的變化D.磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢就一定越大，與回路的電阻無關(guān)14、在量子力學的范疇中，考慮一個處于定態(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量的時間無關(guān)15、在電學中，電容是描述電容器儲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.t17、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。一個物體的靜止質(zhì)量為m0，以速度v運動時，其動能為Ek。若速度增大到2v，動能會如何變化？（）A.動能增大到原來的2倍B.動能增大到原來的4倍C.動能增大到原來的8倍D.動能增大到原來的16倍18、在量子場論的初步介紹中，關(guān)于場的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當?shù)?？（）A.量子場論認為場是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場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.量子場論通過對場進行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實驗結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響19、在剛體力學中，一均勻細棒可繞通過其一端的光滑固定軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，當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、在波動光學的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點與單縫衍射和雙縫干涉都有關(guān)系。當光柵的縫數(shù)增加時，主極大的寬度會如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在量子力學中，氫原子的能級結(jié)構(gòu)是一個重要的研究內(nèi)容。請解釋氫原子能級的量子化特點，推導氫原子能級公式，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）在研究剛體的定點轉(zhuǎn)動時，歐拉角是描述剛體轉(zhuǎn)動姿態(tài)的重要參數(shù)。請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，并舉例說明其在航空航天和機器人領(lǐng)域中的應(yīng)用。3、（本題5分）在波動學中，解釋波動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)電動勢。5、（本題5分）在熱力學中，解釋理想氣體混合物的熱力性質(zhì)計算方法？三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一卡諾熱機在高溫熱源T1=600K和低溫熱源T2=300K之間工作，從高溫熱源吸收的熱量為Q1。求此熱機的效率和對外做功。2、（本題5分）一個長為L、質(zhì)量為M的均勻細桿，可繞通過其一端的豎直軸O在水平面上自由轉(zhuǎn)動。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。已知細桿長度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）在一個電阻為R?、R?和R?的串聯(lián)電路中，電源電動勢為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）一個邊長為a的正立方體金屬框，處于垂直于框面的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B。金屬框繞其一條對角線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。計算金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值。5、（本題5分）一個質(zhì)量為m的物體在一個豎直平面內(nèi)做圓周運動，繩子的一端固定在一個可移動的小車上，另一端系著物體。已知小車的速度為v0，圓的半徑為R，求物體在最高點和最低點的速度范圍以及繩子在最低點和最高點的張力之差。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）光學中的干涉和衍