北京理工大學《量子力學》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《量子力學》2022-2023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、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運動的慣性系中是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.取決于兩個慣性系的相對速度大小2、關(guān)于波動方程，對于一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波動方程的物理意義和求解方法，以下理解不準確的是（）A.波動方程描述了任意時刻波線上各質(zhì)點的位移B.已知波速和初始條件可以確定波動方程C.波動方程中的相位表示質(zhì)點振動的狀態(tài)D.波動方程只適用于機械波3、在量子力學的隧道效應中，微觀粒子具有穿越勢壘的能力。對于一個給定的勢壘，粒子穿越勢壘的概率與哪些因素有關(guān)？（）A.只與勢壘高度有關(guān)B.只與勢壘寬度有關(guān)C.與勢壘高度和寬度都有關(guān)D.與粒子的速度有關(guān)4、對于靜電場中的高斯定理，以下對于通過閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)電荷代數(shù)和之間關(guān)系的理解，不正確的是（）A.高斯定理反映了靜電場是有源場B.電通量只與曲面內(nèi)的電荷有關(guān)，與曲面外的電荷無關(guān)C.無論曲面形狀如何，只要閉合曲面內(nèi)電荷代數(shù)和不變，電通量就不變D.高斯定理只適用于對稱性電場5、在波動光學的領(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，哪一項分析是不正確的？（）（）A.條紋間距會變小，因為雙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算條紋間距的變化C.光的波長不變的情況下，雙縫間距增大必然導致條紋間距減小D.條紋間距的變化與光源的強度無關(guān)6、關(guān)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7、在光學部分，光的折射現(xiàn)象是重要的知識點。一束光線從空氣斜射入水中，入射角為i，折射角為r。若光線在水中的傳播速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，入射角不變，此時折射角會如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定8、在量子物理中，對于微觀粒子的波粒二象性，以下關(guān)于粒子的波動性和粒子性的關(guān)系，哪一項描述是不準確的？（）A.在某些情況下表現(xiàn)出波動性，在某些情況下表現(xiàn)出粒子性B.波動性和粒子性不能同時表現(xiàn)出來C.波動性和粒子性是微觀粒子的固有屬性D.對微觀粒子的描述需要同時考慮波動性和粒子性9、在相對論中，當兩個觀察者相對運動時，對于同一事件的時間和空間測量會有所不同，這被稱為“相對性”，以下哪種情況能體現(xiàn)時間的相對性？（）A.運動的時鐘走得比靜止的時鐘快B.運動的時鐘走得比靜止的時鐘慢C.運動和靜止的時鐘走得一樣快D.時間的測量與運動狀態(tài)無關(guān)10、在相對論中，一個物體的運動速度接近光速時，其長度會發(fā)生收縮。以下關(guān)于長度收縮效應的描述，哪一項是不正確的？（）A.收縮只發(fā)生在運動方向上B.收縮的程度與速度的平方成正比C.對于靜止的觀察者，物體的長度會變短D.長度收縮是一種視覺錯覺，實際上物體的長度不變11、在研究磁場對電流的作用時，安培力的大小可以用公式F=BIL計算。如果電流方向與磁場方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F12、在熱力學第三定律中，絕對零度不能達到。如果一個系統(tǒng)的溫度接近絕對零度，那么其熵會趨近于什么值？（）A.零B.正值C.負值D.無窮大13、在熱力學的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關(guān)于氣體的溫度、壓強和熵的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.溫度不變B.壓強減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比14、對于流體力學的知識，以下關(guān)于伯努利方程及其在實際流體中的應用限制，哪一個是正確的？（）A.伯努利方程表明，在理想流體中，流速大的地方壓強小，流速小的地方壓強大，但該方程在粘性流體中完全不適用B.伯努利方程適用于任何流體的穩(wěn)定流動，不受流體性質(zhì)和流動條件的限制C.伯努利方程在實際流體中應用時，需要考慮流體的粘性、可壓縮性和能量損失等因素，其結(jié)果往往是近似的D.伯努利方程只適用于水平管道中的流體流動，對于垂直或傾斜管道則無法應用15、在相對論中，當一個物體的運動速度接近光速時，以下哪個物理量會變得接近于無窮大？（）A.物體的質(zhì)量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能16、在靜電場的高斯定理應用中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，通過高斯面計算電場強度時，與高斯面的半徑有怎樣的關(guān)系？（）A.電場強度與高斯面半徑成正比B.電場強度與高斯面半徑成反比C.電場強度與高斯面半徑的平方成正比D.在球外，電場強度與高斯面半徑的平方成反比17、在相對論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價性。當一個物體的速度接近光速時，其動能的增加與速度的關(guān)系是怎樣的？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能的增加變得越來越困難D.動能的增加變得越來越容易18、在電路分析的領(lǐng)域中，關(guān)于交流電路中電阻、電容和電感對電流和電壓的影響，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.在交流電路中，電阻對電流和電壓的相位沒有影響，電容使電流超前電壓，電感使電流滯后電壓B.交流電路中，電阻、電容和電感都會使電流和電壓的相位發(fā)生相同的變化C.電容和電感在交流電路中對電流和電壓的影響可以忽略不計，主要是電阻起作用D.電阻、電容和電感在交流電路中的作用是相互抵消的，最終電流和電壓的關(guān)系與直流電路相同19、對于原子物理學，氫原子從高能級向低能級躍遷時會發(fā)射光子，若從n=3的能級躍遷到n=1的能級，發(fā)射的光子頻率是多少？（）A.由能級差決定B.固定不變C.與原子種類有關(guān)D.無法計算20、關(guān)于靜電場中的電介質(zhì)，對于電介質(zhì)的極化現(xiàn)象、極化強度和電介質(zhì)對電場的影響，以下說法不準確的是（）A.電介質(zhì)在電場中會發(fā)生極化B.極化強度與外加電場強度成正比C.插入電介質(zhì)會使電場強度減小D.電介質(zhì)的極化是瞬間完成的二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在熱力學中，熱容量是描述物體吸收或放出熱量與溫度變化關(guān)系的物理量。請解釋定容熱容量和定壓熱容量的概念，推導它們的表達式，并討論在理想氣體情況下兩者的關(guān)系。2、（本題5分）說明量子力學中的波函數(shù)的物理意義及性質(zhì)，分析波函數(shù)在量子力學中的重要性。3、（本題5分）闡述在熱力學中克勞修斯不等式的意義和應用，說明其與熵增加原理的關(guān)系。4、（本題5分）在電磁學中，電位移矢量是描述電場的一個輔助物理量。請解釋電位移矢量的定義和引入的意義，說明其與電場強度和電極化強度的關(guān)系，并舉例說明其在有電介質(zhì)存在時的電場計算中的應用。5、（本題5分）對于一個做自由落體運動的物體，已知其下落的高度和重力加速度，如何計算物體下落的時間、末速度和落地時的沖擊力？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的均勻帶電球體，電荷體密度為ρ。求球內(nèi)和球外的電場強度分布以及球內(nèi)和球外的電勢分布。2、（本題5分）一個半徑為R的均勻帶電薄球殼，球殼外有一點電荷q，求球殼外任意一點的電場強度和電勢。3、（本題5分）一絕熱容器中盛有一定量的理想氣體，初始溫度為T1，壓強為p1。對氣體進行絕熱壓縮，使其壓強變?yōu)閜2。求氣體的終態(tài)溫度和體積。4、（本題5分）一平行板電容器，極板面積為S，間距為d，中間充滿兩種電介質(zhì)，電介質(zhì)的厚度分別為d?和d?（d?+d?=d），介電常數(shù)分別為ε?和ε?。給電容器加上電壓U。計算電容器極板上的電荷量和電場強度。5、（本題5分）一長直導線通有電流I，在其旁邊有一矩形導體框，框的一邊與導線平行，距離為d，框的邊長分別為L1和L2。導線中的電流以恒定的速率變化，計算導體框中的感應電動勢和感應電流，并分