湖北第二师范学院《量子力学基础》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《量子力学基础》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2分，共40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2、对于电场中的电势能和电势差，以下关于电荷在电场中电势能的变化、电势差的定义和计算，以及它们与电场强度的关系的表述，不准确的是（）A.正电荷在电势高处电势能大，负电荷在电势低处电势能大B.电势差等于电场中两点电势之差C.电场强度越大，电势差越大D.电荷在电场中移动时，电势能的变化等于电场力做的功3、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4、在静电场中，电场线的疏密程度表示电场强度的大小。对于一个带正电的点电荷，其周围的电场线分布是怎样的？（）A.均匀分布B.指向点电荷C.背离点电荷D.呈环形分布5、在热力学第一定律的表达式ΔU=Q+W中，W表示外界对系统做功。以下哪种情况中，系统对外做功？（）A.W>0B.W<0C.W=0D.以上都有可能6、在量子力学的发展中，薛定谔方程是描述微观粒子状态随时间变化的基本方程。以下关于薛定谔方程的性质，不准确的是？（）A.薛定谔方程是线性方程B.薛定谔方程的解是波函数C.薛定谔方程适用于所有微观粒子D.薛定谔方程不包含相对论效应7、关于光的偏振现象，自然光通过偏振片后变成偏振光，以下哪种说法能正确描述偏振光的特点？（）A.光的振动方向在一个平面内B.光的强度不变C.光的频率发生变化D.光的波长发生变化8、在光学的薄膜干涉现象中，一束光在薄膜上下表面反射后发生干涉。若薄膜的厚度为d，折射率为n，入射光波长为λ。以下关于干涉条纹的条件，哪一项推导是不正确的？（）A.可以通过光程差的计算得出干涉条纹的条件B.光程差等于波长的整数倍时出现亮条纹C.薄膜厚度的变化会导致干涉条纹的移动D.干涉条纹的条件与光源的强度有关9、在相对论力学中，物体的质量会随着速度的增加而增大。当一个物体的速度接近光速的一半时，其质量相对于静止质量增大的比例大约是多少？（）A.10%B.15%C.20%D.25%10、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11、在电磁学中，磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。以下关于洛伦兹力的特点，不准确的是？（）A.洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方向B.洛伦兹力不做功C.洛伦兹力的大小与电荷的速度成正比D.电荷在磁场中运动时一定受到洛伦兹力12、关于万有引力定律，两个质量分别为m1和m2、相距为r的物体之间的引力大小与哪些因素有关？（）A.只与m1和m2有关B.只与r有关C.与m1、m2和r都有关D.与m1、m2、r以及引力常量G都有关13、在电磁学的安培环路定理中，对于一个载有恒定电流的长直导线，若以导线为轴作一个半径为r的圆形环路，当r<导线半径时，环路上的磁感应强度大小与r的关系是怎样的？（）A.与r成正比B.与r成反比C.与r的平方成正比D.与r无关14、在相对论力学中，质能方程E=mc²揭示了质量和能量的等价性。当一个物体的速度为0.6c时，其动能与静能的比值是多少？（）A.1/4B.1/2C.3/4D.4/915、在静电场中，一个带电量为Q的点电荷周围存在电场。若在距离点电荷r处放置一个试探电荷q，以下关于试探电荷所受电场力的大小和方向，哪一项说法是不正确的？（）A.电场力的大小与r的平方成反比B.电场力的方向沿两点电荷连线且背离点电荷C.可以根据库仑定律计算电场力的大小D.电场力的大小与试探电荷的电量成正比16、在研究气体分子运动时，麦克斯韦速率分布函数能够描述气体分子的速率分布情况。对于一定质量的理想气体，温度升高时，分子的最概然速率会如何变化？（）A.不变B.增大C.减小D.先增大后减小17、在波动光学中，两束相干光叠加产生干涉条纹，条纹间距与以下哪个因素有关？（）A.光的波长B.两束光的强度差C.观察屏到光源的距离D.以上因素均有关18、在相对论中，质速关系表明物体的质量会随着速度的增加而增加。以下关于质速关系的理解，不准确的是？（）A.当物体的速度接近光速时，其质量会趋于无穷大B.质速关系是狭义相对论的重要推论之一C.质速关系说明在低速情况下，经典力学的质量概念仍然适用D.物体的质量增加是由于其动能的增加导致的19、在研究狭义相对论时，当一个物体以接近光速的速度运动时，以下哪个物理量会发生显著的变化？（）A.质量B.长度C.时间D.以上物理量都会20、在光学的干涉实验中，劈尖干涉可以用来测量微小的厚度变化。如果劈尖的折射率为n，夹角为θ，用波长为λ的单色光垂直照射，相邻两条明纹对应的厚度差是多少？（）A.λ/(2nθ)B.λ/(nθ)C.λ/(2θ)D.λ/θ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，牛顿环是一种等厚干涉现象。请解释牛顿环的形成原理和干涉条纹的特点，推导牛顿环半径与光波长和透镜曲率半径的关系，并举例说明其在光学精密测量中的应用。2、（本题5分）在热力学中，解释卡诺定理的内容和意义，并讨论其对提高热机效率的指导作用？3、（本题5分）在量子物理中，解释薛定谔猫思想实验的意义和对量子态叠加的诠释？三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一根长为L、质量为M的均匀细杆，可绕通过其中点且与杆垂直的固定轴在竖直平面内自由转动。初始时杆处于水平静止状态，一质量为m的小球以速度v垂直撞击杆的一端并粘在杆上。求碰撞后系统的角速度和转动动能。2、（本题5分）一个绝热容器中，有两种理想气体A和B，初始温度分别为T1和T2，初始体积分别为V1和V2，压强均为p。现将两种气体混合，求混合后的温度和压强。3、（本题5分）一长直导线通有变化的电流I=I0*cos(ωt)，在其附近有一匝数为N的矩形线圈，边长分别为L1和L2，线圈与导线平行且距离为d。计算线圈中的感应电动势，并分析其变化规律。4、（本题5分）有一无限大均匀带电平面，电荷面密度为σ，求平面两侧的电场强度大小和方向。若在平面附近放置一个质量为m、带电量为q的点电荷，求点电荷所受的电场力。5、（本题5分）一束波长为λ的平行光垂直照射到一个宽度为a的单缝上，在其后放置一个焦距为f的凸透