中國礦業(yè)大學《量子力學》2022-2023學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁中國礦業(yè)大學《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、在光學的折射現(xiàn)象中，當光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，有可能發(fā)生全反射。對于一定的入射角，哪種情況下更容易發(fā)生全反射？（）A.光密介質(zhì)的折射率較大B.光疏介質(zhì)的折射率較大C.入射角較小D.以上都不對2、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(chǎn)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(zhì)，只是一種經(jīng)驗性的理論3、關于光學的知識，一束單色光從空氣斜射入某種介質(zhì)中，入射角為i，折射角為r，該介質(zhì)的折射率n應該如何計算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi4、在量子物理中，對于微觀粒子的波粒二象性，以下關于粒子的波動性和粒子性的關系，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5、在近代物理中，關于電子的雙縫干涉實驗，當逐個發(fā)射電子時，以下關于屏上形成的干涉條紋的描述，哪一項是不準確的？（）A.隨著發(fā)射電子數(shù)量的增加，逐漸呈現(xiàn)出干涉條紋B.單個電子也能與自身發(fā)生干涉C.干涉條紋的出現(xiàn)表明電子具有波動性D.干涉條紋的位置和強度與電子的發(fā)射時間有關6、在光學成像中，薄透鏡成像公式描述了物距、像距和焦距之間的關系。以下關于薄透鏡成像的特點，不準確的是？（）A.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像B.當物距等于焦距時，不能成像C.像的大小和正倒只與物距有關，與焦距無關D.薄透鏡可以成實像也可以成虛像7、在光學的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動方向夾角為θ，以下關于透過偏振片后的光強，哪一項計算是不正確的？（）A.光強與cos2θ成正比B.當θ=0時，光強最大C.可以通過馬呂斯定律計算光強D.光強與入射光的波長有關8、在量子物理中，氫原子的能級是量子化的。當氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級時，會發(fā)射出一個光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm9、在電磁感應中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應電動勢的大小與以下哪個因素無關？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應強度C.線圈轉(zhuǎn)動的角速度D.線圈的電阻10、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11、在機械波的學習中，波的傳播特性需要深入理解。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0時刻的波形如圖所示。已知波速為v，經(jīng)過時間t，x=2m處的質(zhì)點第一次到達波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v12、在光學的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時，所成的像是怎樣的？（）A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像13、在電磁學中，位移電流的概念是麥克斯韋方程組的重要組成部分。以下關于位移電流的產(chǎn)生和特點，不正確的是？（）A.位移電流是由變化的電場產(chǎn)生的B.位移電流與傳導電流一樣會產(chǎn)生磁場C.位移電流在真空中也能存在D.位移電流的大小與電容器極板間的電壓成正比14、對于熱學中的熱平衡定律，以下關于兩個溫度不同的物體相互接觸達到熱平衡時的溫度變化、熱量傳遞和熵的變化的解釋，不正確的是（）A.最終達到熱平衡時，兩個物體溫度相同B.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱平衡過程中總熵增加D.熱平衡定律只適用于固體之間的熱傳遞15、在光學領域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動性的重要表現(xiàn)。對于楊氏雙縫干涉實驗，以下關于干涉條紋特點的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關D.當雙縫間距減小時，條紋間距增大16、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?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現(xiàn)為粒子，有時表現(xiàn)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17、在熱力學的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量18、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關。一根長度為L的直導線，通有電流I，垂直放入磁感應強度為B的勻強磁場中，導線所受安培力的大小為F。若將導線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應強度增大到2B，此時導線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌?？（）A.2FB.4FC.8FD.16F19、在熱力學的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量20、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21、在光學的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。當光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，且n1>n2時，如果入射角逐漸增大，那么折射角會如何變化？（）A.一直增大B.先增大后減小C.增大到一定程度后變?yōu)?0度D.保持不變22、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)樵瓉淼囊话耄肷浣遣蛔?，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23、對于靜電場的性質(zhì)，以下關于電場強度和電勢的概念以及它們之間的關系，哪一個是正確的？（）A.電場強度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，電勢是描述電場能的性質(zhì)的物理量，電場強度的方向總是指向電勢降低的方向B.電場強度和電勢沒有直接關系，它們分別獨立描述電場的不同特性，電場強度大的地方電勢一定高C.電勢的大小與電場強度的大小成正比，電場強度為零的地方電勢也一定為零D.電場強度和電勢都是標量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則24、在波動光學中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關于光的偏振的應用，不準確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強度B.可以通過偏振現(xiàn)象判斷光是自然光還是偏振光C.偏振光在通信領域有廣泛的應用D.光的偏振現(xiàn)象對所有光學儀器的性能都沒有影響25、在相對論力學中，考慮一個物體的動能。當物體的速度接近光速時，以下關于動能的表達式和變化趨勢，哪一項分析是不準確的？（）A.動能的表達式與經(jīng)典力學中的不同B.動能隨著速度的增加而急劇增大C.可以通過相對論的能量方程推導動能的表達式D.當速度較小時，相對論動能與經(jīng)典動能近似相等26、在近代物理中，電子通過雙縫干涉實驗時表現(xiàn)出波動性，以下哪種解釋能說明這一現(xiàn)象？（）A.電子與雙縫邊緣發(fā)生碰撞B.電子在雙縫間發(fā)生折射C.電子的運動遵循概率波規(guī)律D.電子受到雙縫間電場的作用27、關于熱力學中的循環(huán)過程，對于正循環(huán)和逆循環(huán)的定義、熱機效率和制冷系數(shù)的計算，以及卡諾循環(huán)的特點和效率極限的闡述，描述錯誤的是（）A.正循環(huán)對外做功，逆循環(huán)外界對系統(tǒng)做功B.熱機效率和制冷系數(shù)都與工作物質(zhì)無關C.卡諾循環(huán)是理想的可逆循環(huán)D.卡諾熱機的效率可以達到100%28、在研究簡諧運動時，回復力的特點需要明確。一個做簡諧運動的物體，回復力大小與位移大小成正比，方向相反。當位移為最大位移的一半時，回復力的大小是最大回復力的多少倍？（）A.1/2B.√2/2C.1/√2D.1/429、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(jié)構(gòu)B.確定了每個原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預測元素的化學性質(zhì)D.對原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響30、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B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）光學中的干涉和衍射現(xiàn)象具有重要的理論和實際價值，分析其產(chǎn)生的條件、特點和相關實驗，論述它們在光學測量、成像等方面的應用。2、（本題5分）分析熱力學中的卡諾循環(huán)的意義及應用，探討其在熱機效率和能源利用中的作用。3、（本題5分）深入研究熱力學中的理想氣體狀態(tài)方程，闡述其推導過程、適用條件和在描述氣體性質(zhì)及相關實驗中的應用。4、（本題5分）分析量子場論的基本概念和方法，討論其在現(xiàn)代物理學中的重要地位。5、（本題5分）深入探討量子力學中的量子糾纏現(xiàn)象，解釋其物理概念、實驗驗證和在量子通信、量子計算中的應用前景。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在相對論力學中，考慮一個高速運動的粒子與一個靜止的粒子發(fā)生碰撞。請分析在相對論框架下，碰撞前后能量和動量的守恒情況，并與經(jīng)典力學中的結(jié)果進行比較。2、（本題5分）闡述牛頓第三定律的內(nèi)涵，探討其在不同領域的具體實例及作用。3、（本題5分）分析楞次定律的內(nèi)涵及判斷感應電流方向的方法，探討其在電磁感應中的作用。4、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的長度收縮效應，推導其數(shù)學表達式