暨南大学《激光原理与技术》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题1分，共15分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在磁场的研究中，一个通电圆环在均匀磁场中受到的磁力矩。若圆环的半径为R，电流为I，磁场强度为B，以下关于磁力矩大小的计算，哪一项是不准确的？（）A.磁力矩与圆环平面和磁场方向的夹角有关B.当圆环平面与磁场方向平行时，磁力矩最大C.磁力矩的大小可以通过公式直接计算D.磁力矩与圆环的材质无关2、在热力学的研究中，理想气体经历绝热自由膨胀过程。在此过程中，以下关于气体的温度、压强和熵的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.温度不变B.压强减小C.熵增加D.熵的变化与气体的体积变化量成正比3、在研究平抛运动时，水平方向和竖直方向的运动需要分别分析。一个物体以初速度v0水平抛出，经过时间t，水平位移为x，竖直位移为y。若初速度增大到2v0，其他条件不变，水平位移会如何变化？（）A.水平位移不变B.水平位移增大到原来的2倍C.水平位移增大到原来的4倍D.水平位移减小到原来的一半4、在牛顿力学的研究中，物体的运动遵循一定的规律。一个质量为m的物体在光滑水平面上受到一个水平恒力F的作用，经过时间t后，它的速度会发生变化。以下关于速度变化量的计算，哪个公式是正确的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt5、在量子场论的初步介绍中，关于场的量子化和粒子的产生与湮灭，以下哪种表述是恰当的？（）A.量子场论认为场是连续的，不存在粒子的产生和湮灭过程B.场的量子化使得粒子可以在真空中自发地产生和消失，这与能量守恒定律相矛盾C.量子场论通过对场进行量子化处理，成功解释了粒子的产生与湮灭现象，并且与实验结果相符D.粒子的产生与湮灭只在微观尺度上发生，对宏观物理现象没有任何影响6、对于电磁感应现象，以下关于导体在磁场中运动产生感应电动势的条件和大小的分析，不正确的是（）A.只要导体在磁场中运动就会产生感应电动势B.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比C.导体切割磁感线的速度越大，感应电动势越大D.当导体平行于磁感线运动时，不产生感应电动势7、在波动光学的领域，考虑一束相干光通过双缝后在屏幕上形成的干涉条纹。若增大双缝之间的距离，同时保持其他条件不变。以下关于干涉条纹间距的变化，哪一项分析是不正确的？（）（）A.条纹间距会变小，因为双缝间距与条纹间距成反比B.可以通过双缝干涉的公式来定量计算条纹间距的变化C.光的波长不变的情况下，双缝间距增大必然导致条纹间距减小D.条纹间距的变化与光源的强度无关8、在波动光学中，光的干涉现象是重要的内容。在杨氏双缝干涉实验中，两缝间距为d，屏到双缝的距离为D，波长为λ的单色光入射。若将双缝间距减小一半，其他条件不变，相邻明条纹的间距会如何变化？（）A.间距不变B.间距增大一倍C.间距减小一半D.间距增大两倍9、关于光的偏振现象，自然光通过偏振片后变成偏振光，以下哪种说法能正确描述偏振光的特点？（）A.光的振动方向在一个平面内B.光的强度不变C.光的频率发生变化D.光的波长发生变化10、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其归一化条件的物理意义是什么？（）A.保证波函数的连续性B.保证波函数的单值性C.表示粒子在空间出现的概率总和为1D.表示粒子的能量守恒11、在相对论的框架下，一个高速运动的粒子的质量会随着其速度的增加而增大。当速度接近光速时，以下关于粒子质量的变化趋势，哪一项描述是不准确的？（）A.质量增加的幅度越来越大，趋向于无穷大B.可以通过相对论质量公式来定量计算质量的变化C.速度越接近光速，质量增加越缓慢D.质量的变化与粒子的静止质量和速度有关12、在波动方程的求解中，边界条件和初始条件起着重要的作用。以下关于边界条件的类型，不准确的是？（）A.固定端边界条件B.自由端边界条件C.周期性边界条件D.无限大边界条件13、在热力学第一定律的应用中，对于一个封闭系统经历一个循环过程，其内能的变化量是多少？（）A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定14、在相对论力学中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。当一个物体的速度为0.6c时，其动能与静能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/915、在热力学第二定律的探讨中，关于熵增加原理及其在热现象中的体现，以下哪种表述是正确的？（）A.熵增加原理指出，在任何自发的热力学过程中，系统的熵总是增加的，这意味着热量总是从高温物体自发地流向低温物体B.熵增加原理表明，封闭系统的熵不可能减少，熵的变化只与系统的初末状态有关，与过程无关C.虽然熵增加原理适用于大多数热力学过程，但在某些特殊情况下，系统的熵可能会减少D.熵增加原理只是一种理论假设，在实际的热现象中无法得到验证二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在热力学中，解释不可逆过程的熵变计算方法？2、（本题5分）在量子力学的表象变换中，论述幺正变换的性质和作用，推导表象变换的矩阵形式，分析表象变换对量子力学问题求解的影响，并举例说明。3、（本题5分）解释法拉第电磁感应定律，说明感应电动势的大小与哪些因素有关，并举例说明在实际生活中电磁感应现象的应用。4、（本题5分）在研究刚体的平面运动时，可以将其分解为平动和转动。请解释平动和转动的概念，说明如何确定刚体的瞬时速度和瞬时加速度，并举例说明其在实际问题中的应用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述电磁学中的法拉第电磁感应定律，解释其物理意义、数学表达式以及在电磁感应现象中的应用和实际例子。2、（本题5分）详细探讨光的散射现象，分析其物理机制、分类和在大气光学、材料科学等领域的应用。3、（本题5分）全面论述电磁学中的电磁波的群速度和相速度的概念，分析其物理意义、数学关系和在波导、光纤通信中的应用。4、（本题5分）热力学中的克劳修斯-克拉佩龙方程在相变研究中具有重要应用，深入探讨其推导过程、应用条件和在蒸汽压计算、固液相变分析中的具体应用。5、（本题5分）详细探讨光的非线性光学现象，如倍频、和频、差频等，解释其物理机制、实验条件和在激光技术、光通信中的应用。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）在一个折射率为n的三棱镜中，有一束光线从一个侧面入射，入射角为i，折射角为r。已知三棱镜的顶角为A，计算光线从另一个侧面射出时的偏向角。2、（本题10分）一个边长为a的正方形线圈，共有N匝，通有电流I，放在磁感应强度为B的均匀磁场中，线圈平面与磁场方向夹角为θ。计算线圈所受的磁力矩。3、（本题10分）在卢瑟福散射实验中，α粒子以