西北大學《原子物理學》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《原子物理學》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30個小題，每小題1分，共30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、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。一個絕熱封閉系統(tǒng)，內部發(fā)生不可逆過程，系統(tǒng)的熵會怎樣變化？（）A.增加B.減少C.不變D.先增加后減少2、對于光的偏振現象，以下關于自然光、偏振光的產生和檢驗方法以及偏振光的應用，表述錯誤的是（）A.自然光通過偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動方向在垂直于傳播方向的平面內是固定的C.可以用偏振片檢驗光是否為偏振光D.光的偏振現象在通信領域沒有應用3、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關于泡利不相容原理的應用，不準確的是？（）A.解釋了原子的殼層結構B.確定了每個原子軌道最多能容納的電子數C.可以預測元素的化學性質D.對原子核的結構沒有影響4、在量子力學的范疇內，對于一個處于定態(tài)的微觀粒子，其概率密度分布不隨時間改變，以下哪種說法能準確描述這一特性？（）A.粒子的位置和動量能同時確定B.粒子的能量是不確定的C.粒子在空間各處出現的概率是恒定的D.粒子的運動狀態(tài)是不確定的5、在熱力學過程中，卡諾循環(huán)具有重要的理論意義。以下關于卡諾循環(huán)效率的描述，不準確的是？（）A.卡諾循環(huán)效率只與高溫熱源和低溫熱源的溫度有關B.提高高溫熱源溫度或降低低溫熱源溫度可以提高卡諾循環(huán)效率C.卡諾循環(huán)效率可以達到100%D.實際熱機的效率總是低于卡諾循環(huán)效率6、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.物體的質量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能7、關于自感和互感現象，以下對于自感系數、互感系數的影響因素以及自感和互感在電路中的作用和應用的理解，不正確的是（）A.自感系數與線圈的匝數、形狀和是否有鐵芯有關B.互感系數與兩個線圈的相對位置和匝數有關C.自感現象總是阻礙電流的變化D.互感現象在變壓器中沒有作用8、對于電磁感應現象，以下關于導體在磁場中運動產生感應電動勢的條件和大小的分析，不正確的是（）A.只要導體在磁場中運動就會產生感應電動勢B.感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比C.導體切割磁感線的速度越大，感應電動勢越大D.當導體平行于磁感線運動時，不產生感應電動勢9、關于理想氣體的狀態(tài)方程，對于一定質量的理想氣體在不同狀態(tài)下壓強、體積和溫度的關系，以下說法錯誤的是（）A.當溫度不變時，壓強與體積成反比B.當體積不變時，壓強與溫度成正比C.當壓強不變時，體積與溫度成正比D.狀態(tài)方程只適用于高溫高壓的氣體10、在近代物理中，關于原子核的放射性衰變，一個放射性原子核經過一定時間發(fā)生衰變。以下關于衰變規(guī)律和半衰期的描述，哪一項是不正確的？（）A.衰變的概率與時間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時間C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期與外界條件無關11、在量子力學的發(fā)展中，薛定諤方程是描述微觀粒子狀態(tài)隨時間變化的基本方程。以下關于薛定諤方程的性質，不準確的是？（）A.薛定諤方程是線性方程B.薛定諤方程的解是波函數C.薛定諤方程適用于所有微觀粒子D.薛定諤方程不包含相對論效應12、對于量子力學的基本概念，以下關于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當的？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現為粒子，有時表現為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為13、在牛頓力學的研究中，物體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經過時間t后，它的速度會發(fā)生變化。以下關于速度變化量的計算，哪個公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt14、關于萬有引力定律，兩個質量分別為m1和m2、相距為r的物體之間的引力大小與哪些因素有關？（）A.只與m1和m2有關B.只與r有關C.與m1、m2和r都有關D.與m1、m2、r以及引力常量G都有關15、對于熱力學過程，一定質量的理想氣體經歷等壓膨脹過程，其吸收的熱量、對外做功以及內能的變化之間有怎樣的關系？（）A.吸收的熱量等于對外做功與內能增加量之和B.吸收的熱量等于對外做功C.吸收的熱量等于內能增加量D.對外做功等于內能增加量16、在熱力學定律的應用中，理想氣體經歷自由膨脹過程。此過程中，氣體的溫度會如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.可能升高也可能降低17、關于光的色散現象，一束白光通過三棱鏡后會被分解成不同顏色的光，以下哪種顏色的光偏折程度最大？（）A.紅光B.綠光C.藍光D.紫光18、在熱力學第二定律的學習中，對于一個熱機，從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W。以下關于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質的性質無關19、在剛體的轉動中，角動量守恒定律有著重要的應用。一個旋轉的飛輪，在不受外力矩作用時，其轉動慣量發(fā)生變化，角速度會怎樣相應地變化？（）A.角速度不變B.角速度增大C.角速度減小D.角速度與轉動慣量成反比變化20、在波動光學中，楊氏雙縫干涉實驗是研究光的干涉現象的經典實驗。在實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D21、關于靜電場中的電介質，對于電介質的極化現象、極化強度和電介質對電場的影響，以下說法不準確的是（）A.電介質在電場中會發(fā)生極化B.極化強度與外加電場強度成正比C.插入電介質會使電場強度減小D.電介質的極化是瞬間完成的22、在量子物理的氫原子模型中，電子繞原子核做圓周運動。已知電子的軌道半徑為r，電荷量為-e，原子核電荷量為+Ze（Z為原子序數）。以下關于電子軌道能量的計算，哪一項是不正確的？（）A.軌道能量與電子的速度有關B.可以通過庫侖定律和圓周運動的規(guī)律計算C.軌道能量是量子化的D.軌道能量與原子核的質量無關23、在研究物體的運動時，我們常常需要考慮力的作用。一個質量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經過時間t后，物體的速度從0增加到v。若力的大小變?yōu)?F，其他條件不變，物體達到速度v所需的時間會如何變化？（）A.時間不變B.時間縮短為原來的一半C.時間縮短為原來的四分之一D.無法確定24、在靜電學的知識體系中，庫侖定律描述了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力。有兩個電荷量分別為q1和q2的點電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r225、在剛體定軸轉動的研究中，一個質量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉動。若已知圓盤的轉動慣量和角速度，以下關于圓盤的角動量和動能，哪一項計算是不準確的？（）A.角動量等于轉動慣量與角速度的乘積B.動能可以通過轉動慣量和角速度的平方計算C.改變轉動軸的位置，轉動慣量會發(fā)生變化，但角動量不變D.圓盤的動能與質量分布的均勻程度無關26、在研究簡諧運動的圖像時，圖像可以反映出振動的特征。一個簡諧運動的位移-時間圖像是正弦曲線，從圖像中可以直接得到的物理量是：（）A.振幅、周期、初相位B.振幅、頻率、初相位C.振幅、速度、加速度D.周期、速度、加速度27、對于氣體分子動理論，以下關于理想氣體壓強和溫度的微觀解釋，哪一項是正確的？（）A.理想氣體的壓強是由大量氣體分子對容器壁的碰撞產生的，溫度與分子的平均動能無關B.理想氣體的壓強和溫度都與氣體分子的平均動能成正比，分子的平均動能越大，壓強和溫度越高C.理想氣體的壓強取決于分子的密度和平均速度，溫度只與分子的勢能有關D.氣體分子動理論無法解釋理想氣體壓強和溫度的微觀本質，只是一種經驗性的理論28、在波動光學中，薄膜干涉是一種常見的現象。一束光照射在厚度均勻的薄膜上，發(fā)生干涉現象。若薄膜的厚度增加，干涉條紋的間距會如何變化？（）A.間距不變B.間距增大C.間距減小D.無法確定29、在熱學的熱傳遞過程中，以下哪種方式是通過微觀粒子的熱運動來傳遞熱量的？（）A.熱傳導B.熱對流C.熱輻射D.以上方式均是30、在量子力學中，對于一個微觀粒子的波函數，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數的連續(xù)性B.保證波函數的單值性C.表示粒子在空間出現的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述電場和磁場的性質及相互關系，舉例說明電磁場在現代通信和電子技術中的應用。2、（本題5分）全面論述熱力學中的理想氣體的準靜態(tài)過程和非準靜態(tài)過程，探討它們的區(qū)別、熱力學描述和在實際問題中的簡化處理。3、（本題5分）詳細研究波動光學中的單縫衍射實驗，探討實驗現象、衍射公式和在光學儀器分辨率、光強分布計算中的應用。4、（本題5分）量子力學中的量子點是一種納米尺度的結構，闡述量子點的物理特性、制備方法和在量子計算、光電器件中的應用。5、（本題5分）探討流體力學中的可壓縮流動和激波，論述可壓縮流動的基本方程、激波的形成和特性，以及可壓縮流動和激波在航空航天和高速流動中的應用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在量子力學中，波函數的歸一化是一個重要的概念。請解釋波函數歸一化的意義和方法，說明歸一化后的波函數所滿足的條件，并舉例說明其在計算粒子概率分布中的應用。2、（本題5分）在熱力學中，解釋自由能的概念和物理意義？3、（本題5分）闡述牛頓第二定律在解決物體受力和運動狀態(tài)變化問題中的應用，舉例說明如何根據已知的力和物體的質量計算加速度，以及如何根據加速度和質量反推物