北京师范大学《高等量子力学》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《高等量子力学》2022-2023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、在狭义相对论中，长度收缩和时间膨胀效应是令人惊奇的现象。以下关于长度收缩和时间膨胀的描述，不准确的是？（）A.运动的物体在运动方向上长度会收缩B.运动的时钟会变慢，即时间膨胀C.长度收缩和时间膨胀效应只在接近光速时才明显D.长度收缩和时间膨胀是相对的，取决于观察者的参考系2、对于电磁感应现象，以下关于导体在磁场中运动产生感应电动势的条件和大小的分析，不正确的是（）A.只要导体在磁场中运动就会产生感应电动势B.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比C.导体切割磁感线的速度越大，感应电动势越大D.当导体平行于磁感线运动时，不产生感应电动势3、在波动学中，多普勒效应描述了波源和观察者相对运动时频率的变化。当波源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会怎样变化？（）A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低4、在电场的高斯定理的理解中，关于其表述和适用条件，以下哪种说法是恰当的？（）A.电场的高斯定理表明，通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量除以真空电容率，只适用于静电场B.高斯定理适用于任何电场，包括变化的电场，但对于非对称的电场，应用高斯定理求解电场强度比较困难C.电场的高斯定理可以直接求出任意电场中某点的电场强度，不需要考虑电场的对称性D.高斯定理只适用于均匀电场，对于非均匀电场无法应用5、在热力学中，熵是一个反映系统混乱程度的物理量。以下关于熵的变化，不准确的是？（）A.在绝热可逆过程中，熵不变B.在绝热不可逆过程中，熵增加C.熵增加原理适用于孤立系统D.熵的变化只与初末状态有关，与过程无关6、在静电场中，电势能的变化与电场力做功的关系密切。一个带正电的粒子在电场中移动，电场力做正功，其电势能会如何变化？（）A.增加B.减少C.不变D.先增加后减少7、在近代物理学的发展中，黑体辐射现象引发了重要的理论突破。对于一个黑体，其单位面积在单位时间内辐射出的能量与波长和温度有关。在一定温度下，随着波长的增加，辐射能量会如何变化？（）A.一直增加B.先增加后减小C.一直减小D.先减小后增加8、在狭义相对论中，同时的相对性是一个重要概念。在一个惯性系中同时发生的两个事件，在另一个相对运动的惯性系中是否一定同时发生？（）A.一定同时发生B.一定不同时发生C.可能同时发生，也可能不同时发生D.取决于两个惯性系的相对速度大小9、关于光学的薄膜干涉，一束光照射到薄膜上产生干涉条纹，以下哪种因素会影响条纹的间距？（）A.薄膜的厚度B.入射光的波长C.薄膜的折射率D.以上因素均会10、在波动光学的多缝衍射中，光栅衍射条纹的特点与单缝衍射和双缝干涉都有关系。当光栅的缝数增加时，主极大的宽度会如何变化？（）A.变宽B.变窄C.不变D.先变窄后变宽11、在光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理是基于光的干涉。以下关于增透膜和增反膜的特点，不正确的是？（）A.增透膜的厚度是入射光在膜中波长的四分之一B.增反膜的厚度是入射光在膜中波长的二分之一C.对于特定波长的光，增透膜可以增加其透过率D.增透膜和增反膜的效果与入射光的角度无关12、在波动光学的领域，考虑一束相干光通过双缝后在屏幕上形成的干涉条纹。若增大双缝之间的距离，同时保持其他条件不变。以下关于干涉条纹间距的变化，哪一项分析是不正确的？（）（）A.条纹间距会变小，因为双缝间距与条纹间距成反比B.可以通过双缝干涉的公式来定量计算条纹间距的变化C.光的波长不变的情况下，双缝间距增大必然导致条纹间距减小D.条纹间距的变化与光源的强度无关13、在相对论力学中，考虑一个物体的动能。当物体的速度接近光速时，以下关于动能的表达式和变化趋势，哪一项分析是不准确的？（）A.动能的表达式与经典力学中的不同B.动能随着速度的增加而急剧增大C.可以通过相对论的能量方程推导动能的表达式D.当速度较小时，相对论动能与经典动能近似相等14、在电磁学领域，对于一个变化的磁场在其周围空间产生的电场，以下关于该感应电场的性质和特点的说法，错误的是（）A.感应电场的电场线是闭合曲线B.感应电场的方向与磁场变化率的方向有关C.感应电场的强度与磁场变化的快慢成正比D.感应电场对处于其中的电荷不做功15、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16、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.t17、对于光学中的光的散射现象，以下关于瑞利散射和米氏散射的特点、产生条件以及在大气光学中的应用，表述错误的是（）A.瑞利散射强度与波长的四次方成反比B.米氏散射的强度与波长关系不大C.天空呈现蓝色是瑞利散射的结果D.光的散射现象对光通信没有影响18、在量子力学的领域，微观粒子具有波粒二象性。对于一个具有一定动量p的微观粒子，其对应的德布罗意波长λ可以通过哪个公式计算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p²)19、对于气体分子动理论，以下关于理想气体压强和温度的微观解释，哪一项是正确的？（）A.理想气体的压强是由大量气体分子对容器壁的碰撞产生的，温度与分子的平均动能无关B.理想气体的压强和温度都与气体分子的平均动能成正比，分子的平均动能越大，压强和温度越高C.理想气体的压强取决于分子的密度和平均速度，温度只与分子的势能有关D.气体分子动理论无法解释理想气体压强和温度的微观本质，只是一种经验性的理论20、在波动方程的推导和应用中，关于一维简谐波的波动方程及其解的物理意义，以下哪种表述是准确的？（）A.一维简谐波的波动方程描述了波的传播规律，其解表示了在不同位置和时刻质点的位移，波速只与介质的性质有关B.波动方程的解只取决于波源的振动情况，与介质的性质和传播方向无关C.一维简谐波的波动方程可以用于描述任何形式的波，包括电磁波和机械波，其波速在不同介质中相同D.波动方程的推导基于牛顿运动定律，只适用于机械波，对电磁波不适用二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述偏振光的产生方法及检验方法，分析偏振光在光学中的应用。2、（本题5分）解释在光学中光程的概念，说明其在干涉和衍射现象中的应用。3、（本题5分）在热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述中，揭示了热过程的不可逆性。请详细阐述这两种表述的内容，并说明它们之间的等价性。4、（本题5分）在相对论中，讨论相对论对天体物理观测的影响？5、（本题5分）在电磁学中，电位移矢量是描述电场的一个辅助物理量。请解释电位移矢量的定义和引入的意义，说明其与电场强度和电极化强度的关系，并举例说明其在有电介质存在时的电场计算中的应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，地球质量为M。计算卫星的线速度、角速度和周期。2、（本题5分）在一个折射率为n的介质中，有一束光线从点A传播到点B，两点之间的距离为L，光线与界面法线的夹角为θ。计算光线传播的时间，并讨论当折射率变化时传播时间的改变。3、（本题5分）一长为L、质量为M的均匀细杆，可绕通过其一端的竖直轴转动，当细杆由水平位置自由下摆至竖直位置时，求细杆的角速度和角加速度。4、（本题5分）一个折射率为1.5的玻璃砖，放在空气中，一束光线从玻璃砖的一个表面入射，入射角为60°。计算光线在玻璃砖内发生折射时的折射角和在玻璃砖内传播的时间（假设玻璃砖的厚度为d）。5、（本题5分）一个质量为m的质点在有心力作用下运动，力的大小与距离的平方成反比。计算质点的轨道方程，并分析轨道的稳定性