暨南大學(xué)《激光原理與技術(shù)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2021-2022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15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在磁場的研究中，一個(gè)通電圓環(huán)在均勻磁場中受到的磁力矩。若圓環(huán)的半徑為R，電流為I，磁場強(qiáng)度為B，以下關(guān)于磁力矩大小的計(jì)算，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.磁力矩與圓環(huán)平面和磁場方向的夾角有關(guān)B.當(dāng)圓環(huán)平面與磁場方向平行時(shí)，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通過公式直接計(jì)算D.磁力矩與圓環(huán)的材質(zhì)無關(guān)2、在熱力學(xué)的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關(guān)于氣體的溫度、壓強(qiáng)和熵的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.溫度不變B.壓強(qiáng)減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比3、在研究平拋運(yùn)動時(shí)，水平方向和豎直方向的運(yùn)動需要分別分析。一個(gè)物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過時(shí)間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來的2倍C.水平位移增大到原來的4倍D.水平位移減小到原來的一半4、在牛頓力學(xué)的研究中，物體的運(yùn)動遵循一定的規(guī)律。一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過時(shí)間t后，它的速度會發(fā)生變化。以下關(guān)于速度變化量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt5、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(dāng)?shù)?？（）A.量子場論認(rèn)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(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，對宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響6、對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，以下關(guān)于導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件和大小的分析，不正確的是（）A.只要導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B.感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比C.導(dǎo)體切割磁感線的速度越大，感應(yīng)電動勢越大D.當(dāng)導(dǎo)體平行于磁感線運(yùn)動時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢7、在波動光學(xué)的領(lǐng)域，考慮一束相干光通過雙縫后在屏幕上形成的干涉條紋。若增大雙縫之間的距離，同時(shí)保持其他條件不變。以下關(guān)于干涉條紋間距的變化，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會變小，因?yàn)殡p縫間距與條紋間距成反比B.可以通過雙縫干涉的公式來定量計(jì)算條紋間距的變化C.光的波長不變的情況下，雙縫間距增大必然導(dǎo)致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強(qiáng)度無關(guān)8、在波動光學(xué)中，光的干涉現(xiàn)象是重要的內(nèi)容。在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光入射。若將雙縫間距減小一半，其他條件不變，相鄰明條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大一倍C.間距減小一半D.間距增大兩倍9、關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點(diǎn)？（）A.光的振動方向在一個(gè)平面內(nèi)B.光的強(qiáng)度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化10、在量子力學(xué)中，對于一個(gè)微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒11、在相對論的框架下，一個(gè)高速運(yùn)動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.質(zhì)量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質(zhì)量公式來定量計(jì)算質(zhì)量的變化C.速度越接近光速，質(zhì)量增加越緩慢D.質(zhì)量的變化與粒子的靜止質(zhì)量和速度有關(guān)12、在波動方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關(guān)于邊界條件的類型，不準(zhǔn)確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無限大邊界條件13、在熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用中，對于一個(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14、在相對論力學(xué)中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。當(dāng)一個(gè)物體的速度為0.6c時(shí)，其動能與靜能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/915、在熱力學(xué)第二定律的探討中，關(guān)于熵增加原理及其在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)，以下哪種表述是正確的？（）A.熵增加原理指出，在任何自發(fā)的熱力學(xué)過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的，這意味著熱量總是從高溫物體自發(fā)地流向低溫物體B.熵增加原理表明，封閉系統(tǒng)的熵不可能減少，熵的變化只與系統(tǒng)的初末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)C.雖然熵增加原理適用于大多數(shù)熱力學(xué)過程，但在某些特殊情況下，系統(tǒng)的熵可能會減少D.熵增加原理只是一種理論假設(shè)，在實(shí)際的熱現(xiàn)象中無法得到驗(yàn)證二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋不可逆過程的熵變計(jì)算方法？2、（本題5分）在量子力學(xué)的表象變換中，論述幺正變換的性質(zhì)和作用，推導(dǎo)表象變換的矩陣形式，分析表象變換對量子力學(xué)問題求解的影響，并舉例說明。3、（本題5分）解釋法拉第電磁感應(yīng)定律，說明感應(yīng)電動勢的大小與哪些因素有關(guān)，并舉例說明在實(shí)際生活中電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用。4、（本題5分）在研究剛體的平面運(yùn)動時(shí)，可以將其分解為平動和轉(zhuǎn)動。請解釋平動和轉(zhuǎn)動的概念，說明如何確定剛體的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度，并舉例說明其在實(shí)際問題中的應(yīng)用。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）全面論述電磁學(xué)中的法拉第電磁感應(yīng)定律，解釋其物理意義、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用和實(shí)際例子。2、（本題5分）詳細(xì)探討光的散射現(xiàn)象，分析其物理機(jī)制、分類和在大氣光學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。3、（本題5分）全面論述電磁學(xué)中的電磁波的群速度和相速度的概念，分析其物理意義、數(shù)學(xué)關(guān)系和在波導(dǎo)、光纖通信中的應(yīng)用。4、（本題5分）熱力學(xué)中的克勞修斯-克拉佩龍方程在相變研究中具有重要應(yīng)用，深入探討其推導(dǎo)過程、應(yīng)用條件和在蒸汽壓計(jì)算、固液相變分析中的具體應(yīng)用。5、（本題5分）詳細(xì)探討光的非線性光學(xué)現(xiàn)象，如倍頻、和頻、差頻等，解釋其物理機(jī)制、實(shí)驗(yàn)條件和在激光技術(shù)、光通信中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）在一個(gè)折射率為n的三棱鏡中，有一束光線從一個(gè)側(cè)面入射，入射角為i，折射角為r。已知三棱鏡的頂角為A，計(jì)算光線從另一個(gè)側(cè)面射出時(shí)的偏向角。2、（本題10分）一個(gè)邊長為a的正方形線圈，共有N匝，通有電流I，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，線圈平面與磁場方向夾角為θ。計(jì)算線圈所受的磁力矩。3、（本題10分）在盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)中，α粒子以