湖北科技學(xué)院《量子光學(xué)基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、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、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等容變化過程。若氣體吸收的熱量為Q，壓強(qiáng)的變化量為Δp，以下關(guān)于氣體內(nèi)能的變化量，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.內(nèi)能的變化量等于QB.內(nèi)能的變化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m為氣體質(zhì)量，M為氣體摩爾質(zhì)量，R為普適氣體常量，T為溫度C.內(nèi)能的變化量與氣體的體積無關(guān)D.內(nèi)能的變化量與氣體的壓強(qiáng)成正比2、在光學(xué)成像的原理中，對(duì)于薄透鏡成像公式的推導(dǎo)、適用條件以及像的性質(zhì)和特點(diǎn)，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實(shí)、正倒和大小與物距和焦距有關(guān)C.當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大3、在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。對(duì)于一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，其周圍的電場(chǎng)線分布是怎樣的？（）A.均勻分布B.指向點(diǎn)電荷C.背離點(diǎn)電荷D.呈環(huán)形分布4、在量子力學(xué)中，不確定關(guān)系表明粒子的某些物理量不能同時(shí)被精確測(cè)量。對(duì)于一個(gè)微觀粒子，其位置和動(dòng)量的不確定度之間存在怎樣的關(guān)系？（）A.ΔxΔp≥h/4πB.ΔxΔp≥h/2πC.ΔxΔp=h/4πD.ΔxΔp=h/2π5、對(duì)于熱力學(xué)第二定律，以下關(guān)于熱機(jī)效率、熵的概念以及自發(fā)過程的方向性的闡述，不準(zhǔn)確的是（）A.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%B.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)C.自發(fā)過程總是朝著熵減小的方向進(jìn)行D.熵是系統(tǒng)無序程度的度量6、在熱力學(xué)第三定律中，絕對(duì)零度不能達(dá)到。如果一個(gè)系統(tǒng)的溫度接近絕對(duì)零度，那么其熵會(huì)趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負(fù)值D.無窮大7、在電場(chǎng)的高斯定理的理解中，關(guān)于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當(dāng)?shù)模浚ǎ〢.電場(chǎng)的高斯定理表明，通過任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面所包圍的電荷量除以真空電容率，只適用于靜電場(chǎng)B.高斯定理適用于任何電場(chǎng)，包括變化的電場(chǎng)，但對(duì)于非對(duì)稱的電場(chǎng)，應(yīng)用高斯定理求解電場(chǎng)強(qiáng)度比較困難C.電場(chǎng)的高斯定理可以直接求出任意電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，不需要考慮電場(chǎng)的對(duì)稱性D.高斯定理只適用于均勻電場(chǎng)，對(duì)于非均勻電場(chǎng)無法應(yīng)用8、對(duì)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，以下關(guān)于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和大小的分析，不正確的是（）A.只要導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)越大D.當(dāng)導(dǎo)體平行于磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)9、在研究靜電場(chǎng)的高斯定理時(shí)，通過一個(gè)閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)包含的電荷量有什么關(guān)系？（）A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比10、在波動(dòng)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(huì)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(zhǎng)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)11、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)能是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于電勢(shì)能的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.電勢(shì)能是相對(duì)的，其值取決于零勢(shì)能點(diǎn)的選擇B.正電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大C.負(fù)電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大D.電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能與其電荷量的比值就是該點(diǎn)的電勢(shì)12、在光的偏振現(xiàn)象中，自然光通過偏振片后變成了偏振光。如果兩個(gè)偏振片的透振方向相互垂直，自然光通過這兩個(gè)偏振片后，光強(qiáng)會(huì)變?yōu)樵瓉淼亩嗌伲浚ǎ〢.1/2B.1/4C.0D.113、在振動(dòng)的合成中，兩個(gè)同方向、同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成后的振動(dòng)仍然是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。以下關(guān)于合振動(dòng)的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.合振動(dòng)的振幅等于分振動(dòng)振幅之和B.合振動(dòng)的初相位由分振動(dòng)的初相位決定C.當(dāng)分振動(dòng)的相位差為零時(shí)，合振動(dòng)的振幅最大D.當(dāng)分振動(dòng)的相位差為π時(shí)，合振動(dòng)的振幅最小14、在波動(dòng)學(xué)中，兩列頻率相同、振幅相同、振動(dòng)方向相同但傳播方向相反的波疊加會(huì)形成駐波。以下關(guān)于駐波的特點(diǎn)，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.有些位置始終靜止不動(dòng)，稱為波節(jié)B.相鄰波節(jié)之間的距離為半個(gè)波長(zhǎng)C.波腹處的振幅是波源振幅的兩倍D.駐波的能量不隨時(shí)間傳播15、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.1Ω二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的同時(shí)性相對(duì)性，解釋其物理意義，推導(dǎo)相關(guān)公式，并舉例說明其對(duì)時(shí)空觀念的影響。2、（本題5分）在熱力學(xué)中，理想氣體的多方過程是一種較為復(fù)雜的過程。請(qǐng)解釋多方過程的概念，推導(dǎo)多方過程的過程方程，并說明多方過程在實(shí)際氣體過程近似處理中的應(yīng)用。3、（本題5分）解釋電容的定義和物理意義，說明電容器的電容大小與哪些因素有關(guān)，并舉例說明電容器在實(shí)際電路中的作用。4、（本題5分）闡述剛體的進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象及產(chǎn)生原因，說明進(jìn)動(dòng)在物理學(xué)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）全面論述狹義相對(duì)論中的相對(duì)論性粒子的動(dòng)力學(xué)方程和運(yùn)動(dòng)軌跡，分析其數(shù)學(xué)形式、物理意義和在高能粒子加速器中的應(yīng)用。2、（本題5分）論述流體力學(xué)中雷諾數(shù)的意義及應(yīng)用，分析其在流體流動(dòng)狀態(tài)判斷中的作用。3、（本題5分）詳細(xì)分析靜磁場(chǎng)中的磁疇和鐵磁性材料的磁化過程，闡述其物理機(jī)制、微觀結(jié)構(gòu)和在磁性存儲(chǔ)、傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。4、（本題5分）詳細(xì)研究波動(dòng)光學(xué)中的薄膜干涉現(xiàn)象，探討其產(chǎn)生條件、特點(diǎn)和在光學(xué)薄膜制備、干涉測(cè)量等領(lǐng)域的應(yīng)用。5、（本題5分）在量子光學(xué)中，分析光子的統(tǒng)計(jì)特性和量子態(tài)，論述光子數(shù)態(tài)、相干態(tài)和壓縮態(tài)的物理意義和數(shù)學(xué)描述，以及其在激光物理和量子通信中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一電子在均勻磁場(chǎng)中做螺旋運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，電子的初速度與磁場(chǎng)方向夾角為θ。計(jì)算電子的螺距和軌道半徑，并討論當(dāng)θ變化時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡的變化。2、（本題10分）在一個(gè)豎直放置的光滑圓環(huán)上，套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，圓環(huán)半徑為R。小球在水平向右的恒力F作用下，從最低點(diǎn)沿圓環(huán)緩慢運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)。已知圓環(huán)半徑R、小球質(zhì)量m、恒力F，求力F做的功。3、（本題10分）在一個(gè)LC串聯(lián)電路中，L