西北大學(xué)《高等量子力學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《高等量子力學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個(gè)小題，每小題1分，共30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、在物理光學(xué)中，對(duì)于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關(guān)于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應(yīng)用的描述，錯(cuò)誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長(zhǎng)相當(dāng)或更小時(shí)發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動(dòng)性D.衍射現(xiàn)象在光學(xué)儀器的分辨率提高方面沒有作用2、在相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮效應(yīng)是指物體沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度會(huì)變短。一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)0的物體，在相對(duì)觀察者以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者測(cè)得的長(zhǎng)度L會(huì)如何變化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.無法確定3、在研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)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(guān)于振動(dòng)周期的變化，哪一項(xiàng)判斷是不準(zhǔn)確的？（）（）A.振動(dòng)周期減小，因?yàn)橹芷谂c勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡(jiǎn)諧振動(dòng)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(dǎo)致周期縮短D.振動(dòng)周期的變化與初始相位φ無關(guān)4、在相對(duì)論力學(xué)中，相對(duì)論動(dòng)量和相對(duì)論能量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有所不同。以下關(guān)于相對(duì)論動(dòng)量和能量的關(guān)系，不準(zhǔn)確的是？（）A.相對(duì)論能量和相對(duì)論動(dòng)量滿足一定的關(guān)系式B.當(dāng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí)，相對(duì)論動(dòng)量和能量近似等于經(jīng)典力學(xué)中的表達(dá)式C.相對(duì)論能量總是大于相對(duì)論動(dòng)量D.相對(duì)論動(dòng)量和能量的表達(dá)式只適用于高速運(yùn)動(dòng)的粒子5、關(guān)于熱力學(xué)過程中的絕熱過程和等溫過程，以下對(duì)于絕熱壓縮和等溫壓縮過程中壓強(qiáng)變化、內(nèi)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(qiáng)增加較快B.等溫壓縮過程內(nèi)能不變C.絕熱壓縮過程外界對(duì)系統(tǒng)做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.絕熱壓縮和等溫壓縮過程外界做功相同6、對(duì)于光學(xué)儀器的分辨率，以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長(zhǎng)和孔徑的關(guān)系的解釋，不準(zhǔn)確的是（）A.顯微鏡的分辨率受衍射現(xiàn)象限制B.增大孔徑可以提高望遠(yuǎn)鏡的分辨率C.波長(zhǎng)越短，光學(xué)儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關(guān)，與觀測(cè)環(huán)境無關(guān)7、在相對(duì)論中，質(zhì)速關(guān)系表明物體的質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增加。以下關(guān)于質(zhì)速關(guān)系的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，其質(zhì)量會(huì)趨于無窮大B.質(zhì)速關(guān)系是狹義相對(duì)論的重要推論之一C.質(zhì)速關(guān)系說明在低速情況下，經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)量概念仍然適用D.物體的質(zhì)量增加是由于其動(dòng)能的增加導(dǎo)致的8、對(duì)于電場(chǎng)中的電勢(shì)能和電勢(shì)差，以下關(guān)于電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)能的變化、電勢(shì)差的定義和計(jì)算，以及它們與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的表述，不準(zhǔn)確的是（）A.正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大B.電勢(shì)差等于電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)之差C.電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電勢(shì)差越大D.電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能的變化等于電場(chǎng)力做的功9、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量電阻的方法有多種。以下關(guān)于伏安法測(cè)電阻的誤差分析，不準(zhǔn)確的是？（）A.電流表內(nèi)接法適用于測(cè)量大電阻，誤差主要來自電壓表的分流B.電流表外接法適用于測(cè)量小電阻，誤差主要來自電流表的分壓C.無論采用哪種接法，測(cè)量值總是大于真實(shí)值D.合理選擇測(cè)量電路可以減小誤差10、在剛體力學(xué)中，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算，以及定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用，以下說法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能等于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角速度平方的乘積的一半B.定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理適用于剛體的變速轉(zhuǎn)動(dòng)C.只有保守力做功時(shí)，剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能守恒D.剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無關(guān)11、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12、在熱力學(xué)過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對(duì)外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對(duì)外做功C.等壓過程中內(nèi)能的變化與等容過程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同13、在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)需要分別分析。一個(gè)物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)過時(shí)間t，水平位移為x，豎直位移為y。若初速度增大到2v0，其他條件不變，水平位移會(huì)如何變化？（）A.水平位移不變B.水平位移增大到原來的2倍C.水平位移增大到原來的4倍D.水平位移減小到原來的一半14、在熱力學(xué)第二定律中，指出了熱傳導(dǎo)過程的方向性。從高溫物體向低溫物體傳熱是自發(fā)的，那么反過來，從低溫物體向高溫物體傳熱是否可能自發(fā)進(jìn)行？（）A.可能B.不可能C.在一定條件下可能D.無法確定15、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16、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17、在波動(dòng)方程的求解中，邊界條件和初始條件起著重要的作用。以下關(guān)于邊界條件的類型，不準(zhǔn)確的是？（）A.固定端邊界條件B.自由端邊界條件C.周期性邊界條件D.無限大邊界條件18、在光學(xué)的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當(dāng)物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時(shí)，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實(shí)像B.倒立、縮小的實(shí)像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像19、在波動(dòng)光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理來減少反射光，增加透射光。對(duì)于一種折射率為1.38的薄膜材料，要使其在波長(zhǎng)為550nm的光下起到增透效果，薄膜的最小厚度應(yīng)該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm20、在光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下關(guān)于增透膜和增反膜的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.增透膜的厚度是入射光在膜中波長(zhǎng)的四分之一B.增反膜的厚度是入射光在膜中波長(zhǎng)的二分之一C.對(duì)于特定波長(zhǎng)的光，增透膜可以增加其透過率D.增透膜和增反膜的效果與入射光的角度無關(guān)21、在波動(dòng)光學(xué)中，單縫衍射的中央亮條紋寬度與其他亮條紋寬度不同。中央亮條紋寬度約為其他亮條紋寬度的：（）A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍22、在相對(duì)論的框架下，一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的粒子的質(zhì)量會(huì)隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢(shì)，哪一（）23、對(duì)于波動(dòng)光學(xué)中的薄膜干涉現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和條紋特點(diǎn)，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.薄膜干涉要求薄膜厚度均勻，且入射光必須是單色光，干涉條紋是等間距的明暗相間條紋B.薄膜干涉發(fā)生在薄膜的上、下表面反射光相遇時(shí)，薄膜厚度不均勻會(huì)導(dǎo)致條紋彎曲，條紋的明暗取決于光程差C.薄膜干涉只在特定的薄膜材料和入射角度下才能發(fā)生，條紋的間距和顏色與薄膜的性質(zhì)無關(guān)D.薄膜干涉現(xiàn)象復(fù)雜且難以觀察，在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大價(jià)值24、在相對(duì)論的理論框架下，時(shí)間和空間的概念發(fā)生了深刻的變化。一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，其長(zhǎng)度會(huì)在運(yùn)動(dòng)方向上發(fā)生收縮。如果一個(gè)靜止時(shí)長(zhǎng)為L(zhǎng)0的物體，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其長(zhǎng)度L會(huì)如何變化？（）A.L=L0B.L=L0√(1-v2/c2)C.L=L0√(1+v2/c2)D.L=L0/√(1-v2/c2)25、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關(guān)于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān)B.互感系數(shù)與兩個(gè)線圈的相對(duì)位置、匝數(shù)以及周圍介質(zhì)有關(guān)C.兩個(gè)線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比26、在熱力學(xué)過程中，可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否存在耗散。一個(gè)熱機(jī)經(jīng)歷可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)，哪種循環(huán)的效率更高？（）A.可逆循環(huán)B.不可逆循環(huán)C.效率相同D.取決于工作物質(zhì)27、在研究氣體分子運(yùn)動(dòng)時(shí)，麥克斯韋速率分布函數(shù)能夠描述氣體分子的速率分布情況。對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的最概然速率會(huì)如何變化？（）A.不變B.增大C.減小D.先增大后減小28、在狹義相對(duì)論中，時(shí)間膨脹效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得比靜止時(shí)鐘慢。如果一個(gè)飛船以接近光速的速度飛行，地球上觀測(cè)到飛船上的時(shí)間流逝與地球上的時(shí)間流逝相比如何？（）A.飛船上的時(shí)間流逝更慢B.飛船上的時(shí)間流逝更快C.兩者時(shí)間流逝相同D.取決于飛船的飛行方向29、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用伏安法測(cè)量電阻時(shí)，由于電表內(nèi)阻的影響會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在誤差，以下哪種接法適用于測(cè)量阻值較大的電阻？（）A.電流表內(nèi)接法B.電流表外接法C.兩種接法均可D.兩種接法均不可30、在近代物理的研究中，對(duì)于原子核的結(jié)構(gòu)和放射性衰變，以下關(guān)于原子核的組成、衰變類型和衰變規(guī)律的表述，不正確的是（）A.原子核由質(zhì)子和中子組成B.放射性衰變包括α衰變、β衰變和γ衰變C.衰變過程中原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒D.原子核的穩(wěn)定性與質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例無關(guān)二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）熱力學(xué)系統(tǒng)的焦耳-湯姆遜系數(shù)用于描述氣體在節(jié)流過程中的溫度變化，探討焦耳-湯姆遜系數(shù)的定義、計(jì)算方法和在氣體液化、制冷循環(huán)中的應(yīng)用。2、（本題5分）在熱力學(xué)中，熵是一個(gè)關(guān)鍵概念，請(qǐng)深入分析熵的物理意義、計(jì)算方法以及其在判斷熱力學(xué)過程方向性和理解復(fù)雜系統(tǒng)中的作用。3、（本題5分）全面論述熱力學(xué)第三定律的內(nèi)容和意義，分析其在低溫物理和化學(xué)熱力學(xué)中的應(yīng)用以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。4、（本題5分）量子力學(xué)中的薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)的基本方程，闡述其形式、求解方法以及在解釋原子結(jié)構(gòu)、分子光譜等方面的應(yīng)用。5、（本題5分）熱力學(xué)中的熵概念反映了系統(tǒng)的無序程度，深入探討熵的定義、計(jì)算方法以及在判斷熱力學(xué)過程的方向和限度方面的作用。三、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在相對(duì)論中，討論相對(duì)論對(duì)電磁學(xué)理論的修正和統(tǒng)一？2、（本題5分）在量子物理中，解釋量子密鑰分發(fā)的安全性原理？3、（本題5分）在研究原子核的結(jié)合能時(shí)，說明結(jié)合能的定義和計(jì)算方法，并探討結(jié)合能與原子核穩(wěn)