北京交通大学《量子力学》2023-2024学年第一学期期末试卷

站名：站名：年级专业：姓名：学号：凡年级专业、姓名、学号错写、漏写或字迹不清者，成绩按零分记。…………密………………封………………线…………第1页，共1页北京交通大学

《量子力学》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在热力学第三定律的探讨中，关于绝对零度不可达到的原理和其意义，以下哪种描述是正确的？（）A.热力学第三定律指出，绝对零度可以通过有限的步骤达到，只是目前的技术还无法实现B.绝对零度不可达到意味着在任何过程中，系统的温度都不可能降低到绝对零度，这反映了热现象的方向性和有限性C.热力学第三定律对实际的热学过程没有任何指导意义，只是一种理论上的假设D.绝对零度不可达到是因为在接近绝对零度时，物质的性质会发生奇异的变化，使得进一步降温变得不可能2、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其概率密度分布不随时间改变，以下哪种说法能准确描述这一特性？（）A.粒子的位置和动量能同时确定B.粒子的能量是不确定的C.粒子在空间各处出现的概率是恒定的D.粒子的运动状态是不确定的3、在热力学过程中，绝热膨胀和绝热压缩过程具有不同的特点。对于一定量的理想气体，经过绝热膨胀后，其温度会如何变化？（）A.升高B.降低C.不变D.无法确定4、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其归一化条件的物理意义是什么？（）A.保证波函数的连续性B.保证波函数的单值性C.表示粒子在空间出现的概率总和为1D.表示粒子的能量守恒5、在热力学的卡诺循环中，由两个等温过程和两个绝热过程组成。如果卡诺热机的高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，其效率η可以表示为？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T16、在电路分析的领域中，关于交流电路中电阻、电容和电感对电流和电压的影响，以下哪种说法是恰当的？（）A.在交流电路中，电阻对电流和电压的相位没有影响，电容使电流超前电压，电感使电流滞后电压B.交流电路中，电阻、电容和电感都会使电流和电压的相位发生相同的变化C.电容和电感在交流电路中对电流和电压的影响可以忽略不计，主要是电阻起作用D.电阻、电容和电感在交流电路中的作用是相互抵消的，最终电流和电压的关系与直流电路相同7、在光的偏振现象中，自然光通过偏振片后变成了偏振光。如果两个偏振片的透振方向相互垂直，自然光通过这两个偏振片后，光强会变为原来的多少？（）A.1/2B.1/4C.0D.18、在波动方程中，波速、波长和频率之间存在着一定的关系。以下关于波速的决定因素，不准确的是？（）A.波速由介质的性质决定B.对于同一列波，在不同介质中波速不同C.波的频率越高，波速越大D.波速与波长和频率无关9、在磁场中，一根通有电流I、长度为L的直导线，垂直于磁场方向放置，若磁感应强度为B，那么导线所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.无法确定10、在热力学第一定律的应用中，一定质量的理想气体在绝热容器中被压缩。以下关于气体内能、温度和做功的关系，哪一项分析是不正确的？（）A.气体内能增加B.温度升高C.外界对气体做功D.气体对外界做功11、在量子场论的初步介绍中，关于场的量子化和粒子的产生与湮灭，以下哪种表述是恰当的？（）A.量子场论认为场是连续的，不存在粒子的产生和湮灭过程B.场的量子化使得粒子可以在真空中自发地产生和消失，这与能量守恒定律相矛盾C.量子场论通过对场进行量子化处理，成功解释了粒子的产生与湮灭现象，并且与实验结果相符D.粒子的产生与湮灭只在微观尺度上发生，对宏观物理现象没有任何影响12、关于热力学中的循环过程，对于正循环和逆循环的定义、热机效率和制冷系数的计算，以及卡诺循环的特点和效率极限的阐述，描述错误的是（）A.正循环对外做功，逆循环外界对系统做功B.热机效率和制冷系数都与工作物质无关C.卡诺循环是理想的可逆循环D.卡诺热机的效率可以达到100%13、在热力学中，理想气体的状态方程反映了气体的状态参量之间的关系。以下关于理想气体状态方程适用条件的说法，不准确的是？（）A.气体分子本身的体积可以忽略不计B.气体分子之间没有相互作用力C.只适用于温度不太低、压强不太高的情况D.对任何气体在任何条件下都适用14、在研究牛顿运动定律时，一个质量为m的物体在光滑水平面上受到一个水平恒力F的作用，经过时间t后，它的速度会发生怎样的变化？（）A.速度不变B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt15、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16、在电磁学中，一个边长为L的正方形导线框，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，若磁场的磁感应强度为B，线框转动平面与磁场方向垂直，那么线框中产生的感应电动势的最大值是多少？（）A.BL²ωB.2BL²ωC.√2BL²ωD.1/2BL²ω17、在相对论中，当两个观察者相对运动时，对于同一事件的时间和空间测量会有所不同，这被称为“相对性”，以下哪种情况能体现时间的相对性？（）A.运动的时钟走得比静止的时钟快B.运动的时钟走得比静止的时钟慢C.运动和静止的时钟走得一样快D.时间的测量与运动状态无关18、在电磁感应中，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的交流电的频率为50Hz。如果线圈的面积增大一倍，转速增大一倍，其他条件不变，那么交流电的频率变为多少？（）A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz19、对于狭义相对论中的质能关系，以下关于其表达式和物理意义，哪一项是恰当的？（）A.质能关系为E=mc^2，表明质量和能量是相互独立的物理量，没有直接的联系B.质能关系指出能量和质量可以相互转化，一定的质量对应着一定的能量，在核反应等过程中得到了广泛的验证C.质能关系只适用于高速运动的物体，对于低速运动的物体，质量和能量的关系可以忽略不计D.质能关系中的光速c是一个可以变化的量，取决于参考系的选择20、在电学中，一个电阻为R的电阻丝，接在电压为U的电源上，在t时间内产生的热量为Q。若将电阻丝对折后接入同一电源，在相同时间内产生的热量是多少？（）A.Q/4B.Q/2C.2QD.4Q二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在研究静电场中的导体时，静电平衡是一个重要的概念。请解释静电平衡的条件和性质，说明处于静电平衡的导体内部电场和电荷分布的特点，并举例说明其在静电屏蔽中的应用。2、（本题5分）在研究光的折射现象时，当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时会发生全反射。请详细阐述全反射现象产生的条件及在实际生活中的应用。3、（本题5分）在热力学中，解释焦耳实验的意义和对热力学第一定律的验证？4、（本题5分）请详细阐述狭义相对论中的相对性原理，解释其物理内涵，推导在不同惯性参考系中的物理量变换关系，并举例说明其应用。5、（本题5分）随着光学纤维通信技术的进步，探讨光纤的结构、导光原理和通信系统中的关键技术（如光源、调制解调），以及光纤通信的发展趋势。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一束光通过一块厚度为d的平行玻璃砖，玻璃砖的折射率为n。计算光线的侧移量，并讨论当折射率和厚度变化时侧移量的变化。2、（本题5分）一质量为m的物体从高度h处自由下落，进入一个竖直放置的、劲度系数为k的轻质弹簧中，求物体在弹簧上的最大压缩量。3、（本题5分）一质量为m的小球在光滑的固定圆环上做圆周运动，圆环半径为R，小球受到的向心力大小为F。计算小球的运动速度和周期。4、（本题5分）一个半径为R的均匀带电球体，电荷量为Q，求球体内外的电场强度分布和电势分布，并计算球体的电势能。5、（本题5分）一绝热容器中盛有摩尔质量为M、比热容比为γ的理想气体，初始温度为T1，质量为m。对气体缓慢加热，使其温度升高到T2，求气体吸收的热量。四、论述题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）深入探讨量子力学中