北京理工大學(xué)《光學(xué)中的量子理論與統(tǒng)計(jì)物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線(xiàn)…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)北京理工大學(xué)

《光學(xué)中的量子理論與統(tǒng)計(jì)物理》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力做功的關(guān)系密切。一個(gè)帶正電的粒子在電場(chǎng)中移動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，其電勢(shì)能會(huì)如何變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少2、對(duì)于相對(duì)論性動(dòng)能，當(dāng)一個(gè)粒子的速度接近光速時(shí)，其動(dòng)能的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有很大差異，以下哪種說(shuō)法能體現(xiàn)這種差異？（）A.動(dòng)能與速度成正比B.動(dòng)能與速度的平方成正比C.動(dòng)能趨于無(wú)窮大D.動(dòng)能增長(zhǎng)速度逐漸變慢3、在量子力學(xué)的應(yīng)用中，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)的理論，以下哪種說(shuō)法是準(zhǔn)確的？（）A.原子的能級(jí)是連續(xù)分布的，電子可以在任意能級(jí)之間躍遷，發(fā)出或吸收任意頻率的光子B.原子的能級(jí)是分立的，電子只能在特定的能級(jí)之間躍遷，發(fā)出或吸收特定頻率的光子，符合玻爾的原子模型C.量子力學(xué)中的原子結(jié)構(gòu)理論無(wú)法解釋原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜現(xiàn)象D.原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)和電子躍遷與原子核的性質(zhì)無(wú)關(guān)，只取決于電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)4、在量子物理中，氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)遵循特定的規(guī)律。對(duì)于氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)發(fā)射出光子。以下關(guān)于光子能量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.E=hνB.E=mc2C.E=1/2mv2D.E=mgh5、在狹義相對(duì)論中，同時(shí)的相對(duì)性是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于同時(shí)的相對(duì)性的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在另一個(gè)慣性系中可能不同時(shí)發(fā)生B.同時(shí)的相對(duì)性是光速不變?cè)淼谋厝唤Y(jié)果C.同時(shí)的相對(duì)性只在高速運(yùn)動(dòng)的情況下才明顯，低速時(shí)可以忽略D.同時(shí)的相對(duì)性意味著不存在絕對(duì)的同時(shí)性6、在電磁學(xué)中，安培力的大小與電流、磁場(chǎng)等因素有關(guān)。一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)，通有電流I，垂直放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小為F。若將導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度增加到2L，電流增大到2I，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到2B，此時(shí)導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F7、在電磁學(xué)的磁場(chǎng)對(duì)電流的作用中，一段通有電流的導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到安培力的作用。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與電流大小有關(guān)B.只與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)C.與電流大小和磁場(chǎng)強(qiáng)度都有關(guān)D.與電流大小、磁場(chǎng)強(qiáng)度和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度都有關(guān)8、在相對(duì)論的理論框架下，關(guān)于時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，以下哪種說(shuō)法是正確的？（）A.時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)只存在于理論中，在實(shí)際生活中無(wú)法觀測(cè)到B.當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，會(huì)出現(xiàn)時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮現(xiàn)象，且這種效應(yīng)是相對(duì)的，取決于觀察者的參考系C.時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對(duì)論中的時(shí)間膨脹和長(zhǎng)度收縮效應(yīng)違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的9、在相對(duì)論力學(xué)中，考慮一個(gè)物體的動(dòng)能。當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于動(dòng)能的表達(dá)式和變化趨勢(shì)，哪一項(xiàng)分析是不準(zhǔn)確的？（）A.動(dòng)能的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)中的不同B.動(dòng)能隨著速度的增加而急劇增大C.可以通過(guò)相對(duì)論的能量方程推導(dǎo)動(dòng)能的表達(dá)式D.當(dāng)速度較小時(shí)，相對(duì)論動(dòng)能與經(jīng)典動(dòng)能近似相等10、關(guān)于熱力學(xué)第一定律，對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過(guò)程時(shí)，以下關(guān)于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換B.外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對(duì)外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)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(wú)關(guān)11、對(duì)于熱力學(xué)過(guò)程，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過(guò)程，其吸收的熱量、對(duì)外做功以及內(nèi)能的變化之間有怎樣的關(guān)系？（）A.吸收的熱量等于對(duì)外做功與內(nèi)能增加量之和B.吸收的熱量等于對(duì)外做功C.吸收的熱量等于內(nèi)能增加量D.對(duì)外做功等于內(nèi)能增加量12、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，總電阻的計(jì)算方法不同。有三個(gè)電阻R1、R2、R3，分別為2Ω、3Ω、4Ω，將它們并聯(lián)，總電阻為多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω13、對(duì)于近代物理實(shí)驗(yàn)中的光電效應(yīng)，以下關(guān)于其實(shí)驗(yàn)規(guī)律和愛(ài)因斯坦光電方程的解釋?zhuān)囊豁?xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度成正比，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，愛(ài)因斯坦光電方程無(wú)法解釋這一現(xiàn)象B.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律包括存在截止頻率、光電子的瞬時(shí)發(fā)射等，愛(ài)因斯坦光電方程成功地解釋了這些規(guī)律，指出光具有粒子性C.光電效應(yīng)表明光只是一種電磁波，其能量連續(xù)分布，與入射光的強(qiáng)度和頻率都成正比D.愛(ài)因斯坦光電方程雖然能夠解釋光電效應(yīng)的部分現(xiàn)象，但存在諸多缺陷，需要進(jìn)一步修正14、對(duì)于光的偏振現(xiàn)象，以下關(guān)于自然光、偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)方法以及偏振光的應(yīng)用，表述錯(cuò)誤的是（）A.自然光通過(guò)偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動(dòng)方向在垂直于傳播方向的平面內(nèi)是固定的C.可以用偏振片檢驗(yàn)光是否為偏振光D.光的偏振現(xiàn)象在通信領(lǐng)域沒(méi)有應(yīng)用15、在波動(dòng)光學(xué)中，薄膜干涉是一種常見(jiàn)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(huì)如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無(wú)法確定16、在波動(dòng)學(xué)中，波的疊加原理指出，幾列波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)相互疊加。兩列頻率相同、振幅相等、振動(dòng)方向相同的波在相遇區(qū)域會(huì)形成什么現(xiàn)象？（）A.干涉B.衍射C.折射D.反射17、在磁場(chǎng)中，一根通有電流I、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn)，垂直于磁場(chǎng)方向放置，若磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.無(wú)法確定18、在波動(dòng)光學(xué)中，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長(zhǎng)為λ的單色光垂直入射，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D19、關(guān)于萬(wàn)有引力定律，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與m1和m2有關(guān)B.只與r有關(guān)C.與m1、m2和r都有關(guān)D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關(guān)20、在電磁學(xué)中，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力稱(chēng)為洛倫茲力。以下關(guān)于洛倫茲力的特點(diǎn)，不準(zhǔn)確的是？（）A.洛倫茲力始終垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向B.洛倫茲力不做功C.洛倫茲力的大小與電荷的速度成正比D.電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)一定受到洛倫茲力二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)在非慣性參考系中運(yùn)動(dòng)的物體，如何引入慣性力來(lái)分析物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況？2、（本題5分）闡述多普勒效應(yīng)的原理，即在波源和觀察者存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的波的頻率會(huì)發(fā)生變化。并舉例說(shuō)明其在天文學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。3、（本題5分）在電磁學(xué)中，討論電磁波的產(chǎn)生和傳播條件？4、（本題5分）在熱力學(xué)中，解釋熵的概念和物理意義。并以一個(gè)實(shí)際的熱力學(xué)過(guò)程為例，說(shuō)明熵是如何變化的？5、（本題5分）對(duì)于一個(gè)在豎直方向上做振動(dòng)的彈簧振子，已知彈簧的彈性系數(shù)和振子的質(zhì)量，如何分析振子在不同位置的速度、加速度和勢(shì)能？三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)理想氣體進(jìn)行絕熱自由膨脹，初始體積為V1，壓強(qiáng)為p1，溫度為T(mén)1，膨脹后體積為V2。求膨脹后氣體的溫度和壓強(qiáng)。2、（本題5分）在一個(gè)靜電場(chǎng)中，有一個(gè)帶電量為Q的點(diǎn)電荷，在距離它為r處有一個(gè)試探電荷q。已知點(diǎn)電荷電量Q、試探電荷電量q和距離r，求試探電荷受到的電場(chǎng)力以及電勢(shì)能的變化。3、（本題5分）一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的均勻細(xì)桿，可繞通過(guò)其中點(diǎn)且與桿垂直的固定軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。初始時(shí)桿處于水平靜止?fàn)顟B(tài)，一質(zhì)量為m的小球以速度v垂直撞擊桿的一端并粘在桿上。求碰撞后系統(tǒng)的角速度和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。4、（本題5分）一束平行光通過(guò)一個(gè)凸透鏡后會(huì)聚于一點(diǎn)，已知凸透鏡的焦距為f，平行光的入射寬度為d。計(jì)算會(huì)聚點(diǎn)的光斑直徑。5、（本題5分）一長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)通有電流I，在其旁邊有一矩形導(dǎo)體框，框的一邊與導(dǎo)線(xiàn)平行，距離為d，框的邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1和L2。導(dǎo)線(xiàn)中的電流以恒定的速率變化，計(jì)算導(dǎo)體框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，并分析其方向。四、論述題（本大