北京郵電大學《激光原理》2023-2024學年第一學期期末試卷

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2023-2024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、關于熱力學過程中的絕熱過程和等溫過程，以下對于絕熱壓縮和等溫壓縮過程中壓強變化、內能變化和做功情況的分析，不正確的是（）A.絕熱壓縮過程壓強增加較快B.等溫壓縮過程內能不變C.絕熱壓縮過程外界對系統(tǒng)做功全部轉化為內能D.絕熱壓縮和等溫壓縮過程外界做功相同2、在剛體力學的研究中，轉動慣量是描述剛體轉動特性的重要物理量。對于一個質量分布均勻的細圓環(huán)，其半徑為R，質量為M，關于其繞圓心軸的轉動慣量，以下哪個表達式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR23、在剛體力學中，轉動慣量是描述剛體轉動特性的重要物理量。以下關于轉動慣量的決定因素，不準確的是？（）A.與剛體的質量分布有關B.與轉軸的位置有關C.質量越大，轉動慣量一定越大D.對于形狀規(guī)則、質量分布均勻的剛體，可以通過公式計算轉動慣量4、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要的概念。以下關于同時的相對性的理解，不準確的是？（）A.在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個慣性系中可能不同時發(fā)生B.同時的相對性是光速不變原理的必然結果C.同時的相對性只在高速運動的情況下才明顯，低速時可以忽略D.同時的相對性意味著不存在絕對的同時性5、在研究物體的振動時，阻尼振動是一種常見的情況。一個做阻尼振動的物體，其振幅逐漸減小。在阻尼振動過程中，物體的周期和頻率會如何變化？（）A.周期不變，頻率不變B.周期不變，頻率減小C.周期增大，頻率減小D.周期減小，頻率增大6、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。克勞修斯表述指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質C.等待足夠長的時間D.以上都不對7、在相對論力學中，對于物體的動能和質能關系，以下關于高速運動物體的動能表達式、質能方程的意義和應用的闡述，錯誤的是（）A.高速運動物體的動能不再是經(jīng)典力學中的表達式B.質能方程表明質量和能量可以相互轉化C.質能方程為核能的利用提供了理論基礎D.物體的速度越大，其動能與經(jīng)典力學計算結果差異越小8、關于光的色散現(xiàn)象，一束白光通過三棱鏡后會被分解成不同顏色的光，以下哪種顏色的光偏折程度最大？（）A.紅光B.綠光C.藍光D.紫光9、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有關D.電容器所帶電荷量越多，電容越大10、在相對論力學中，考慮一個物體的動能。當物體的速度接近光速時，以下關于動能的表達式和變化趨勢，哪一項分析是不準確的？（）A.動能的表達式與經(jīng)典力學中的不同B.動能隨著速度的增加而急劇增大C.可以通過相對論的能量方程推導動能的表達式D.當速度較小時，相對論動能與經(jīng)典動能近似相等11、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12、在相對論的理論框架下，關于時間膨脹和長度收縮效應，以下哪種說法是正確的？（）A.時間膨脹和長度收縮效應只存在于理論中，在實際生活中無法觀測到B.當物體運動速度接近光速時，會出現(xiàn)時間膨脹和長度收縮現(xiàn)象，且這種效應是相對的，取決于觀察者的參考系C.時間膨脹和長度收縮效應與物體的運動速度無關，是一種恒定不變的物理現(xiàn)象D.相對論中的時間膨脹和長度收縮效應違反了基本的物理規(guī)律，是不正確的13、在電磁感應現(xiàn)象中，感應電動勢的大小與磁通量的變化率有關。一個匝數(shù)為N的線圈，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，磁通量的變化率為ΔΦ/Δt。若線圈的匝數(shù)增加到2N，其他條件不變，感應電動勢會如何變化？（）A.增大到原來的2倍B.增大到原來的4倍C.不變D.減小到原來的一半14、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的介質射入折射率為n2的介質時，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系？（）A.n1sini=n2sinrB.n1cosi=n2cosrC.n1/sini=n2/sinrD.n1/cosi=n2/cosr15、在光的衍射現(xiàn)象中，衍射條紋的寬度與波長、障礙物尺寸等因素有關。一束波長為λ的光通過一個寬度為a的狹縫發(fā)生衍射，若波長增大到2λ，其他條件不變，衍射條紋的寬度會如何變化？（）A.寬度不變B.寬度增大到原來的2倍C.寬度增大到原來的4倍D.寬度減小到原來的一半16、在研究簡諧運動的圖像時，圖像可以反映出振動的特征。一個簡諧運動的位移-時間圖像是正弦曲線，從圖像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、頻率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度17、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關于長度收縮和時間膨脹的描述，不準確的是？（）A.運動的物體在運動方向上長度會收縮B.運動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系18、在熱力學中，理想氣體的狀態(tài)方程有著重要的應用。假設一定量的理想氣體在初始狀態(tài)時，壓強為P1，體積為V1，溫度為T1，經(jīng)過絕熱過程后，壓強變?yōu)镻2，體積變?yōu)閂2，溫度變?yōu)門2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2與T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.1619、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勻速轉動，若磁場的磁感應強度為B，線框轉動平面與磁場方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應電動勢的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω20、在熱力學的領域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質量的理想氣體，在壓強不變的情況下，溫度升高時其體積會發(fā)生變化。以下關于體積變化的描述，哪一項是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋光電效應現(xiàn)象，說明光的強度、頻率與光電子的最大初動能和光電流之間的關系，并探討光電效應在現(xiàn)代科技中的應用。2、（本題5分）在光學的折射定律中，折射率是一個關鍵的物理量。請解釋折射率的物理意義，并討論其與光在不同介質中傳播速度的關系？3、（本題5分）闡述熱力學中的克勞修斯不等式的內容及意義，分析克勞修斯不等式在熱力學中的重要性。4、（本題5分）波動方程描述了波的傳播規(guī)律。請推導一維波動方程，并說明其各項的物理意義，以及在不同介質中波速的決定因素。5、（本題5分）對于一個處于靜電場中的帶電球體，說明其電場分布的特點，并與點電荷的電場分布進行比較。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個半徑為R的薄圓環(huán)，帶有電荷量Q，在圓環(huán)軸線上距圓心為x處有一點電荷q。計算點電荷q所受的電場力。2、（本題5分）一平行板電容器充電后與電源斷開，然后將兩極板間的距離增大。已知電容器的初始電荷量為Q，電容為C。計算極板間的電壓、電場強度和電場能量的變化，并分析能量的轉化情況。3、（本題5分）在楊氏雙縫干涉實驗中，兩縫間距為d，縫到屏的距離為D，入射光的波長為λ。求相鄰明條紋或暗條紋的間距，并計算當d和D發(fā)生變化時條紋間距的變化情況。4、（本題5分）一長為L的均勻細桿，質量為M，可繞一端的水平軸轉動，求細桿從水平位置下擺至豎直位置時的角速度和角加速度。5、（本題5分）一個質量為m的質點在平面內做螺旋運動，其運動方程為r=r?cosωti+r?sinωtj+vtk。求質點的速度、加速度以及軌跡方程。四、論述題（本大題共3個小題，共30分)1