北京化工大學《量子力學》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《量子力學》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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、在研究動量守恒定律時，系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零是重要條件。在光滑水平面上，兩個質(zhì)量分別為m1和m2的小球發(fā)生正碰，碰撞前速度分別為v1和v2，碰撞后速度分別為v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞為完全彈性碰撞，碰撞后兩球的速度會如何變化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.無法確定2、在相對論力學中，對于物體的動能和質(zhì)能關系，以下關于高速運動物體的動能表達式、質(zhì)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(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉化C.質(zhì)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3、關于靜電場中的電勢，在一個點電荷形成的電場中，等勢面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面4、在波動光學的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點與單縫衍射和雙縫干涉都有關系。當光柵的縫數(shù)增加時，主極大的寬度會如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬5、在電場的高斯定理的理解中，關于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.電場的高斯定理表明，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B.高斯定理適用于任何電場，包括變化的電場，但對于非對稱的電場，應用高斯定理求解電場強度比較困難C.電場的高斯定理可以直接求出任意電場中某點的電場強度，不需要考慮電場的對稱性D.高斯定理只適用于均勻電場，對于非均勻電場無法應用6、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關于振動周期的變化，哪一項判斷是不準確的？（）（）A.振動周期減小，因為周期與勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導致周期縮短D.振動周期的變化與初始相位φ無關7、在熱力學中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關。一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變的情況下吸收熱量，其溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低8、在量子物理的原子結構模型中，對于玻爾模型和量子力學模型的區(qū)別與聯(lián)系，以下關于電子軌道、能量量子化和電子躍遷的解釋，不準確的是（）A.玻爾模型中電子軌道是固定的B.量子力學模型中電子運動狀態(tài)用波函數(shù)描述C.兩種模型都能很好地解釋所有原子的光譜現(xiàn)象D.電子躍遷會吸收或放出特定頻率的光子9、在光學成像的原理中，對于薄透鏡成像公式的推導、適用條件以及像的性質(zhì)和特點，以下描述不準確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實、正倒和大小與物距和焦距有關C.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大10、在電磁感應現(xiàn)象中，感應電流的方向可以用楞次定律來判斷。當穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定11、在量子力學中，波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的重要概念。以下關于波函數(shù)的物理意義，不正確的是？（）A.波函數(shù)的模的平方表示粒子在空間某點出現(xiàn)的概率密度B.波函數(shù)本身可以直接測量C.波函數(shù)滿足一定的邊界條件和歸一化條件D.波函數(shù)的相位具有重要的物理意義12、在光學儀器的原理分析中，關于顯微鏡和望遠鏡的放大原理和分辨本領，以下哪種說法是正確的？（）A.顯微鏡通過物鏡形成放大的實像，目鏡再將其放大為虛像，其分辨本領取決于物鏡的數(shù)值孔徑；望遠鏡通過物鏡形成縮小的實像，目鏡將其放大為虛像，分辨本領取決于目鏡的焦距B.顯微鏡和望遠鏡的放大原理相同，都是通過物鏡和目鏡的組合將物體放大，分辨本領只與物鏡的質(zhì)量有關C.顯微鏡的放大倍數(shù)越高，分辨本領越強；望遠鏡的口徑越大，分辨本領越弱D.顯微鏡和望遠鏡的分辨本領與入射光的波長、光學系統(tǒng)的缺陷等因素無關13、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒14、在熱學中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過程。以下關于氣體的壓強、體積和內(nèi)能的變化，哪一項分析是不正確的？（）A.壓強增大B.體積減小C.內(nèi)能不變D.內(nèi)能的變化與壓強的變化成正比15、在波動學的研究中，機械波的傳播具有一定的特性。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波源的振動方程為y=Asin(ωt)，波速為v。在t時刻，x處質(zhì)點的振動位移y與哪些因素有關？（）A.只與t有關B.只與x有關C.與t和x都有關D.與t和x都無關16、在剛體力學的研究中，關于剛體的定軸轉動定律和轉動慣量的影響因素，以下哪種描述是準確的？（）A.剛體的定軸轉動定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉動慣量與角加速度的乘積，轉動慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關，與轉軸位置無關B.剛體的定軸轉動定律與牛頓第二定律類似，轉動慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉軸位置，質(zhì)量分布離轉軸越遠，轉動慣量越大C.剛體的轉動慣量是一個固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉動定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉動D.剛體的定軸轉動定律只適用于勻速轉動的情況，對于變速轉動則不適用，轉動慣量對剛體的轉動沒有實質(zhì)作用17、在相對論力學中，關于質(zhì)點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學的差異，以下哪種說法是準確的？（）A.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量表達式與經(jīng)典力學完全相同，只是在高速情況下進行了修正B.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量不再是簡單的線性關系，且能量與動量的平方成正比C.相對論力學中，質(zhì)點的動量和能量表達式與速度無關，只與質(zhì)量有關D.相對論力學中的動量和能量表達式在低速情況下與經(jīng)典力學近似相等，在高速情況下則有顯著差異18、在電磁學領域，對于一個變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生的電場，以下關于該感應電場的性質(zhì)和特點的說法，錯誤的是（）A.感應電場的電場線是閉合曲線B.感應電場的方向與磁場變化率的方向有關C.感應電場的強度與磁場變化的快慢成正比D.感應電場對處于其中的電荷不做功19、在電磁學中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對于一個充滿均勻電介質(zhì)的平行板電容器，在充電過程中，位移電流與傳導電流的大小關系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導電流B.位移電流小于傳導電流C.位移電流等于傳導電流D.兩者大小沒有固定關系20、關于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內(nèi)B.光的強度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）對于一個在非勻強電場中運動的帶電粒子，如何通過分析電場強度的變化來確定粒子的加速度和速度的變化？2、（本題5分）分析熱力學中的熱機效率的計算方法及影響因素，探討熱機效率在熱力學中的重要意義。3、（本題5分）請全面論述波動方程的初值問題和邊值問題，分析求解方法和物理意義，舉例說明在弦振動和聲波傳播中的應用。4、（本題5分）在量子力學的諧振子模型中，論述其哈密頓量的形式、能級分布和波函數(shù)的特點，以及在微觀粒子振動問題中的應用。5、（本題5分）隨著激光冷卻和捕獲原子技術的發(fā)展，探討其原理、實驗方法和在原子物理學、量子信息科學中的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個質(zhì)量為m的質(zhì)點在平面內(nèi)做螺旋運動，其運動方程為r=r?cosωti+r?sinωtj+vtk。求質(zhì)點的速度、加速度以及軌跡方程。2、（本題5分）在夫瑯禾費單縫衍射實驗中，縫寬為a，波長為λ的平行光垂直入射，求中央明紋的寬度和第一級暗紋的位置。3、（本題5分）一均勻細棒，質(zhì)量為m，長度為l，可繞通過一端且與棒垂直的軸在水平面內(nèi)轉動。當棒從水平位置由靜止開始下擺，計算到達豎直位置時的角速度和角加速度。4、（本題5分）一長直螺線管，長度為L，匝數(shù)為N，通有電流I，在其外部套有一匝數(shù)為N?的線圈，求線圈中的感應電動勢。5、（本題5分）一電子在非勻強磁場中運動，磁場強度B隨位置變化。已知電子的初速度和初始位置，計算電子的運動軌跡，并分析磁場變化對電子運