图木舒克职业技术学院《非线性光学》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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《非线性光学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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一
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一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30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. 1/4 B. 1/2 C. 3/4 D. 4/9

2、在热力学第一定律的应用中，一定量的理想气体经历绝热过程。在此过程中，气体对外做功，其内能会发生怎样的变化？（ ）
A. 内能增加 B. 内能不变 C. 内能减小 D. 内能的变化取决于气体的种类

3、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（ ） （ ）
A. 电容减小，电压增大 B. 电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小 C. 电荷量不变时，电容减小会导致电压降低 D. 可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化

4、在电磁学中，一个长直螺线管内部的磁场均匀分布。若已知螺线管的匝数、电流和长度，以下关于磁场强度的计算，哪一项是不准确的？（ ）
A. 磁场强度与电流成正比
B. 磁场强度与匝数成正比
C. 磁场强度与螺线管长度无关
D. 可以通过安培环路定理计算磁场强度

5、在光的偏振现象中，自然光通过偏振片后变成了偏振光。如果两个偏振片的透振方向相互垂直，自然光通过这两个偏振片后，光强会变为原来的多少？（ ）
A. 1/2 B. 1/4 C. 0 D. 1

6、在量子物理中，对于微观粒子的波粒二象性，以下关于粒子的波动性和粒子性的关系，哪一项描述是不准确的？（ ）
A. 在某些情况下表现出波动性，在某些情况下表现出粒子性
B. 波动性和粒子性不能同时表现出来
C. 波动性和粒子性是微观粒子的固有属性
D. 对微观粒子的描述需要同时考虑波动性和粒子性

7、在光学的折射现象中，斯涅尔定律描述了入射角和折射角与两种介质折射率的关系。以下关于斯涅尔定律的应用，不正确的是？（ ）
A. 可以用于计算光线在不同介质界面的折射角 B. 当光从光疏介质射向光密介质时，折射角小于入射角 C. 光在同种均匀介质中传播时，斯涅尔定律不适用 D. 斯涅尔定律只适用于可见光，对其他电磁波不适用

8、在相对论中，质速关系表明物体的质量会随着速度的增加而增加。以下关于质速关系的理解，不准确的是？（ ）
A. 当物体的速度接近光速时，其质量会趋于无穷大 B. 质速关系是狭义相对论的重要推论之一 C. 质速关系说明在低速情况下，经典力学的质量概念仍然适用 D. 物体的质量增加是由于其动能的增加导致的

9、对于光学的研究，以下关于光的干涉和衍射现象所揭示的光的波动性，哪一个是准确的？（ ）
A. 光的干涉和衍射现象表明光只是一种粒子，不具有波动性
B. 光的干涉和衍射现象有力地证明了光具有波动性，且干涉条纹和衍射图样的分布与光的波长、缝宽等因素密切相关
C. 光的干涉和衍射现象与光的波动性无关，只是一种偶然的光学现象
D. 虽然光的干涉和衍射现象显示光有波动性，但在大多数情况下，光仍应被视为粒子

10、在研究静电场的高斯定理时，通过一个闭合曲面的电通量与曲面内包含的电荷量有什么关系？（ ）
A. 成正比
B. 成反比
C. 平方成正比
D. 平方成反比

11、关于波动的能量传播，在一列机械波传播的过程中，以下哪个物理量随波的传播而向前传递？（ ）
A. 波源的振动能量
B. 波源的振动频率
C. 波源的振动速度
D. 波源的振动加速度

12、在近代物理中，卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型。在实验中，如果α粒子的入射速度增大一倍，而其他条件不变，那么散射角大于 90 度的α粒子数会如何变化？（ ）
A. 增多 B. 减少 C. 不变 D. 无法确定

13、对于简谐振动的能量，一个做简谐振动的系统，其能量与振幅的平方成正比。当振幅增大时，以下哪个物理量也会增大？（ ）
A. 振动周期
B. 振动频率
C. 振动速度的最大值
D. 振动的初相位

14、在光学的折射定律应用中，一束光从玻璃射入水中，已知玻璃的折射率大于水的折射率。入射角为 45°，折射角可能是多少？（ ）
A. 30° B. 45° C. 60° D. 90°

15、在电磁学的磁场中，毕奥 - 萨伐尔定律用于计算电流产生的磁场。对于一段长度为 L 的直导线，通有电流 I ，距离导线为 r 处一点的磁感应强度大小与哪些因素有关？（ ）
A. 只与 I 和 r 有关 B. 只与 I 、r 和 L 有关 C. 与 I 、r 、L 以及导线的形状有关 D. 与 I 、r 、L 、导线的形状以及周围介质有关

16、在热力学过程中，等压过程和等容过程具有不同的特点。一定质量的理想气体经历等压膨胀过程，与等容升温过程相比，哪个过程吸收的热量更多？（ ）
A. 等压过程 B. 等容过程 C. 吸收的热量一样多 D. 取决于气体的种类

17、对于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，以下哪种因素会影响半衰期的长短？（ ）
A. 元素的化学状态
B. 外界温度和压力
C. 原子核内部结构
D. 以上因素均不影响

18、在刚体的转动中，角动量守恒定律有着重要的应用。一个旋转的飞轮，在不受外力矩作用时，其转动惯量发生变化，角速度会怎样相应地变化？（ ）
A. 角速度不变 B. 角速度增大 C. 角速度减小 D. 角速度与转动惯量成反比变化

19、在光学的反射定律中，入射角等于反射角。一束光线以入射角 i 照射到平面镜上，反射光线与入射光线的夹角为 120°，入射角 i 的大小是多少？（ ）
A. 30° B. 60° C. 90° D. 120°

20、在电场的学习中，电场强度的概念至关重要。一个均匀带电的圆环，圆心处的电场强度为 E 。若将圆环的半径增大一倍，电荷分布不变，圆心处的电场强度会如何变化？（ ）
A. 电场强度不变 B. 电场强度增大一倍 C. 电场强度减小为原来的一半 D. 电场强度减小为原来的四分之一

21、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

22、在量子力学的范畴内对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足一定的方程。若已知粒子的势能函数为 U(x) ，且在某一区域内 U(x) = 0 ，那么在此区域内粒子的波函数满足怎样的方程？（ ）
A. 波动方程 B. 薛定谔方程 C. 拉普拉斯方程 D. 泊松方程

23、在光学的折射定律中，当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角i和折射角r满足什么关系？（ ）
A. n1sini = n2sinr
B. n2sini = n1sinr
C. n1cosi = n2cosr
D. n2cosi = n1cosr

24、在电磁学的电磁波部分，电磁波在真空中的传播速度等于光速。对于一个频率为 f 的电磁波，其波长 λ 与频率 f 的关系是怎样的？（ ）
A. λ = c/f B. λ = f/c C. λ = cf D. λ = c²/f

25、关于波动方程，对于一列沿 x 轴正方向传播的简谐波的波动方程的物理意义和求解方法，以下理解不准确的是（ ）
A. 波动方程描述了任意时刻波线上各质点的位移 B. 已知波速和初始条件可以确定波动方程 C. 波动方程中的相位表示质点振动的状态 D. 波动方程只适用于机械波

26、在静电学的知识体系中，库仑定律描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。有两个电荷量分别为 q1 和 q2 的点电荷，距离为 r ，它们之间的库仑力大小如何计算？（ ）
A. F = k q1 q2 / r B. F = k q1 q2 / r² C. F = k q1² q2² / r D. F = k q1² q2² / r²

27、对于近代物理实验中的光电效应，以下关于其实验规律和爱因斯坦光电方程的解释，哪一项是恰当的？（ ）
A. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的强度成正比，与入射光的频率无关，爱因斯坦光电方程无法解释这一现象
B. 光电效应的实验规律包括存在截止频率、光电子的瞬时发射等，爱因斯坦光电方程成功地解释了这些规律，指出光具有粒子性
C. 光电效应表明光只是一种电磁波，其能量连续分布，与入射光的强度和频率都成正比
D. 爱因斯坦光电方程虽然能够解释光电效应的部分现象，但存在诸多缺陷，需要进一步修正

28、在热力学过程中，关于等压过程、等容过程和等温过程的特点及内能、做功和热量的变化，以下解释错误的是（ ）
A. 等压过程中，系统做功等于压强与体积变化的乘积 B. 等容过程中，系统不做功 C. 等温过程中，内能不变 D. 等容过程中，热量的变化等于内能的变化

29、在静电场中，电势能是一个重要的概念。以下关于电势能的特点，不正确的是？（ ）
A. 电势能是相对的，其值取决于零势能点的选择 B. 正电荷在电场中电势越高的地方电势能越大 C. 负电荷在电场中电势越低的地方电势能越大 D. 电荷在电场中某点的电势能与其电荷量的比值就是该点的电势

30、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 1 D. 表示粒子的能量守恒

二、论述题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）详细分析热力学系统的平衡态和非平衡态的概念，研究它们的特征、热力学性质以及向平衡态演化的过程。

2、（本题5分）在电磁学中，位移电流的概念对于理解麦克斯韦方程组的完整性具有关键作用，请详细论述位移电流的提出背景、物理意义和实际应用。

3、（本题5分）全面论述流体力学中的湍流模型和数值模拟方法，解释湍流模型的分类、特点和适用范围，以及数值模拟在研究湍流现象和工程计算中的应用。

4、（本题5分）探讨固体物理中的晶体结构和能带理论，包括晶体的晶格结构、原子价键类型，以及能带的形成和对固体导电性的影响，举例说明其在半导体器件中的应用。

5、（本题5分）详细研究波动光学中的光栅衍射实验，探讨实验原理、光栅方程和在光谱分析、光通信编码中的应用。

三、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）在研究简谐运动时，说明回复力的特点及其与位移之间的关系，并解释为什么简谐运动具有周期性和对称性。

2、（本题5分）解释在电磁学中电磁波的偏振特性，说明其产生原因和在通信中的应用。

3、（本题5分）在研究简谐振动时，阻尼振动是一种常见的情况。请解释阻尼振动的概念，说明阻尼振动中能量的变化情况，并比较阻尼振动与无阻尼振动的特点。

4、（本题5分）分析分子动理论的主要内容及分子热运动的特点，探讨其在热学中的重要意义。

5、（本题5分）说明光栅衍射的原理及特点，探讨光栅衍射在光谱分析中的应用。

四、计算题（本大题共2个小题，共20分)
1、（本题10分）一个带电荷量为 +q 的粒子以初速度 v0 从电场中的 A 点水平向右射入，电场强度大小为 E，方向竖直向下。已知粒子的质量为 m，不计重力。求粒子在电场中运动的水平位移和竖直位移。

2、（本题10分）一个半径为 0.1m 的圆形金属环，处于磁感应强度为 0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于环面。当圆环以角速度 10rad/s 绕圆心匀速转动时，求圆环中产生的感应电动势的大小和方向。

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