惠州城市職業(yè)學院《量子光學導論》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《量子光學導論》2023-2024學年第一學期期末試卷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2分，共40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、在相對論中，長度收縮效應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.0.52、對于狹義相對論中的質能關系，以下關于其表達式和物理意義，哪一項是恰當?shù)?？（）A.質能關系為E=mc^2，表明質量和能量是相互獨立的物理量，沒有直接的聯(lián)系B.質能關系指出能量和質量可以相互轉化，一定的質量對應著一定的能量，在核反應等過程中得到了廣泛的驗證C.質能關系只適用于高速運動的物體，對于低速運動的物體，質量和能量的關系可以忽略不計D.質能關系中的光速c是一個可以變化的量，取決于參考系的選擇3、在熱力學的研究中，一定質量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）（）A.氣體內能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內能的減少量4、在熱力學第一定律的應用中，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷一個循環(huán)過程，其內能的變化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定5、在光學的衍射現(xiàn)象中，當單色光通過單縫時，在屏幕上形成的衍射條紋的特點是什么？（）A.中央條紋寬而亮，兩側條紋對稱分布且逐漸變暗變窄B.中央條紋窄而暗，兩側條紋對稱分布且逐漸變亮變寬C.條紋等寬等亮，均勻分布D.條紋無規(guī)律分布6、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關于粒子質量的變化趨勢，哪一項描述是不準確的？（）A.質量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質量公式來定量計算質量的變化C.速度越接近光速，質量增加越緩慢D.質量的變化與粒子的靜止質量和速度有關7、對于光學的研究，以下關于光的干涉和衍射現(xiàn)象所揭示的光的波動性，哪一個是準確的？（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象表明光只是一種粒子，不具有波動性B.光的干涉和衍射現(xiàn)象有力地證明了光具有波動性，且干涉條紋和衍射圖樣的分布與光的波長、縫寬等因素密切相關C.光的干涉和衍射現(xiàn)象與光的波動性無關，只是一種偶然的光學現(xiàn)象D.雖然光的干涉和衍射現(xiàn)象顯示光有波動性，但在大多數(shù)情況下，光仍應被視為粒子8、在光學的全反射現(xiàn)象中，當光從光密介質射向光疏介質時，如果入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射。對于某種介質，臨界角為45度，當入射角為60度時，反射光和折射光的強度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:09、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置、匝數(shù)以及周圍介質有關C.兩個線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比10、在熱學中，一定質量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程。已知氣體的比熱容為Cp，吸收的熱量為Q。以下關于氣體體積變化量與其他物理量的關系，哪一項推導是不正確的？（）A.利用熱力學第一定律和等壓過程的特點進行推導B.體積變化量與溫度變化量成正比C.體積變化量與吸收的熱量成正比D.體積變化量與比熱容Cp無關11、關于熱力學第一定律，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，以下關于內能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內能增加C.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內能減小D.內能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關12、在量子力學的范疇內，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其波函數(shù)滿足一定的方程。若已知粒子的勢能函數(shù)為U(x)，且在某一區(qū)域內U(x)=0，那么在此區(qū)域內粒子的波函數(shù)滿足怎樣的方程？（）A.波動方程B.薛定諤方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程13、在剛體力學中，對于轉動動能和轉動慣量的計算，以及定軸轉動的動能定理和機械能守恒定律的應用，以下說法不正確的是（）A.轉動動能等于轉動慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉動的動能定理適用于剛體的變速轉動C.只有保守力做功時，剛體定軸轉動的機械能守恒D.剛體的轉動慣量與轉動軸的位置無關14、在熱力學第二定律的探討中，熱機的效率存在一定的限制。對于一個在兩個恒溫熱源之間工作的卡諾熱機，高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，以下關于其效率η的表達式，哪個是正確的？（）A.η=(T1-T2)/T1B.η=(T1-T2)/T2C.η=T2/T1D.η=1-T2/T115、在研究帶電粒子在磁場中的運動時，洛倫茲力起著決定性作用。一個帶電量為q、質量為m的粒子，以速度v垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，做勻速圓周運動。若粒子的速度增大到2v，圓周運動的半徑會如何變化？（）A.半徑不變B.半徑增大到原來的2倍C.半徑增大到原來的4倍D.半徑減小到原來的一半16、在相對論中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。一個物體的靜止質量為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17、在波動學中，波的疊加原理指出，幾列波在同一介質中傳播時會相互疊加。兩列頻率相同、振幅相等、振動方向相同的波在相遇區(qū)域會形成什么現(xiàn)象？（）A.干涉B.衍射C.折射D.反射18、在研究物體的運動時，我們常常需要考慮力的作用。一個質量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，物體的速度從0增加到v。若力的大小變?yōu)?F，其他條件不變，物體達到速度v所需的時間會如何變化？（）A.時間不變B.時間縮短為原來的一半C.時間縮短為原來的四分之一D.無法確定19、在相對論力學中，物體的質量會隨著速度的增加而增大。當一個物體的速度接近光速的一半時，其質量相對于靜止質量增大的比例大約是多少？（）A.10%B.15%C.20%D.25%20、在電磁感應現(xiàn)象中，一個匝數(shù)為N、面積為S的線圈在均勻磁場B中以角速度ω勻速轉動，產(chǎn)生的感應電動勢的最大值Em為多少？（）A.Em=NBSωB.Em=NBSω2C.Em=BSωD.Em=BSω2二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）分析光的反射定律的內容及特點，說明其在日常生活和科學研究中的意義。2、（本題5分）在光學中，解釋平面鏡成像的特點和規(guī)律？3、（本題5分）結合熱力學循環(huán)（如卡諾循環(huán)），分析其效率的計算方法、影響因素，以及在熱機和制冷機設計中的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一長直導線中通有穩(wěn)恒電流I，在其周圍空間有一運動電荷q，速度為v，求電荷所受的洛倫茲力。2、（本題5分）一個由兩個同心金屬球殼組成的電容器，內球殼半徑為r1，外球殼半徑為r2，兩球殼分別帶有電荷量+Q和-Q。計算電容器的電容和儲存的電能。3、（本題5分）一質點同時參與兩個相互垂直的簡諧振動，其振動方程分別為x=A1cos(ωt+φ1)和y=A2sin(ωt+φ2)，求質點的軌跡方程。4、（本題5分）一絕熱容器中盛有一定量的理想氣體，初始溫度為T1，壓強為p1。對氣體進行絕熱壓縮，使其壓強變?yōu)閜2。求氣體的終態(tài)溫度和體積。5、（本題5分）在折射率為n1的介質中有一束光以入射角i射向折射率為n2的介質分界