北京化工大学《高等量子力学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在波动学中，两列频率相同、振幅相同、振动方向相同但传播方向相反的波叠加会形成驻波。以下关于驻波的特点，哪一项描述是不准确的？（）A.有些位置始终静止不动，称为波节B.相邻波节之间的距离为半个波长C.波腹处的振幅是波源振幅的两倍D.驻波的能量不随时间传播2、在研究带电粒子在磁场中的运动时，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，它将做什么运动？（）A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀速圆周运动D.平抛运动3、在波动光学的衍射现象中，一束光通过一个狭缝后发生衍射。若狭缝宽度减小，同时保持其他条件不变。以下关于衍射条纹的宽度和强度的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.衍射条纹宽度增大B.衍射条纹强度减弱C.可以通过衍射的理论分析条纹的变化D.衍射条纹的变化与光的频率无关4、在刚体力学中，转动惯量是描述刚体转动特性的重要物理量。以下关于转动惯量的决定因素，不准确的是？（）A.与刚体的质量分布有关B.与转轴的位置有关C.质量越大，转动惯量一定越大D.对于形状规则、质量分布均匀的刚体，可以通过公式计算转动惯量5、在相对论中，一个物体的运动速度接近光速时，其长度会发生收缩。以下关于长度收缩效应的描述，哪一项是不正确的？（）A.收缩只发生在运动方向上B.收缩的程度与速度的平方成正比C.对于静止的观察者，物体的长度会变短D.长度收缩是一种视觉错觉，实际上物体的长度不变6、在电磁学中，位移电流的概念是麦克斯韦方程组的重要组成部分。以下关于位移电流的产生和特点，不正确的是？（）A.位移电流是由变化的电场产生的B.位移电流与传导电流一样会产生磁场C.位移电流在真空中也能存在D.位移电流的大小与电容器极板间的电压成正比7、在电磁学领域，法拉第电磁感应定律描述了感应电动势与磁通量变化之间的关系。当一个闭合线圈在均匀磁场中以恒定速度转动时，如果磁场的磁感应强度突然增大一倍，而线圈的转动速度不变，那么感应电动势会发生怎样的变化？（）A.增大一倍B.增大两倍C.增大四倍D.保持不变8、对于简谐振动，一个做简谐振动的物体，其位移随时间的变化规律为x=Asin(ωt+φ)，以下哪个物理量决定了振动的初相位？（）A.AB.ωC.φD.t9、在静电场中，电势能的变化与电场力做功有关。一个带正电的粒子在电场中运动，电场力做正功，粒子的电势能会如何变化？（）A.电势能增大B.电势能减小C.电势能不变D.先增大后减小10、对于原子核物理，放射性元素的半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间，以下哪种因素会影响半衰期的长短？（）A.元素的化学状态B.外界温度和压力C.原子核内部结构D.以上因素均不影响11、在相对论力学中，关于质点的动量和能量表达式与经典力学的差异，以下哪种说法是准确的？（）A.相对论力学中，质点的动量和能量表达式与经典力学完全相同，只是在高速情况下进行了修正B.相对论力学中，质点的动量和能量不再是简单的线性关系，且能量与动量的平方成正比C.相对论力学中，质点的动量和能量表达式与速度无关，只与质量有关D.相对论力学中的动量和能量表达式在低速情况下与经典力学近似相等，在高速情况下则有显著差异12、关于气体分子运动论，对于理想气体分子的速率分布规律，以下关于麦克斯韦速率分布函数的特点和意义的阐述，不正确的是（）A.麦克斯韦速率分布函数反映了气体分子速率的分布情况B.温度越高，气体分子的平均速率越大C.最概然速率是指出现概率最大的速率D.气体分子的速率可以无限大13、在波动光学中，薄膜干涉是一种常见的现象。一束光照射在厚度均匀的薄膜上，发生干涉现象。若薄膜的厚度增加，干涉条纹的间距会如何变化？（）A.间距不变B.间距增大C.间距减小D.无法确定14、在热力学第二定律的学习中，对于一个热机，从高温热源吸收热量Q1，向低温热源放出热量Q2，对外做功W。以下关于热机效率的表达式，哪一项是不正确的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.热机效率不可能达到100%D.热机效率与工作物质的性质无关15、关于光的干涉，在杨氏双缝干涉实验中，若两缝间距增大，干涉条纹的间距会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）在波动光学中，光的干涉和衍射都涉及光的叠加原理。请解释光的叠加原理的内容，说明干涉和衍射现象中光的叠加方式的区别，并举例说明其在光学实验和实际应用中的体现。2、（本题5分）在热力学第一定律的框架下，阐述其表达式中各项的物理含义，讨论能量守恒在不同热学过程中的具体表现和应用。3、（本题5分）阐述刚体的进动现象及产生原因，说明进动在物理学中的应用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析热力学第三定律的内容及意义，探讨其在低温物理和材料科学中的应用。2、（本题5分）详细研究量子力学中的薛定谔方程，解释其物理意义、数学形式以及在求解微观粒子状态和波函数中的应用。3、（本题5分）全面论述狭义相对论中的相对论性速度合成公式，分析其数学推导、物理意义和在高速物体相对运动计算中的应用。4、（本题5分）全面论述牛顿万有引力定律的发现过程、数学表达式和物理意义，探讨其在天体力学和宇宙探索中的重要作用。5、（本题5分）详细论述热力学系统中的自由能和吉布斯函数，解释其物理意义、计算方法以及在判断热力学过程自发性和平衡条件中的作用。四、计算题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一质量为M的木板静止在光滑水平面上，木板上表面粗糙，质量为m的物块以初速度v0滑上木板，两者之间的动摩擦因数为μ。求物块在木板上滑行的时间和相对位移。2、（本题10分）一个理想气体经历等压膨胀过程，初始体积为V1，温度为T1