湖北师范大学《量子信息导论》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《量子信息导论》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批阅人一、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、在电磁感应的现象研究中，关于法拉第电磁感应定律和楞次定律的内涵及应用，以下哪种描述是恰当的？（）A.法拉第电磁感应定律指出，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，楞次定律则确定了感应电流的方向，总是阻碍磁通量的变化B.法拉第电磁感应定律只适用于闭合回路中的磁通量变化，楞次定律对于复杂的电磁感应现象无法给出准确的电流方向判断C.电磁感应现象中，感应电动势的大小和方向只由法拉第电磁感应定律决定，楞次定律没有实际作用D.法拉第电磁感应定律和楞次定律都是经验定律，缺乏理论基础和严格的数学推导2、关于静电场中的电介质，对于电介质的极化现象、极化强度和电介质对电场的影响，以下说法不准确的是（）A.电介质在电场中会发生极化B.极化强度与外加电场强度成正比C.插入电介质会使电场强度减小D.电介质的极化是瞬间完成的3、在研究平抛运动的实验中，通过测量水平位移和竖直位移来计算初速度。如果实验中忽略了空气阻力的影响，实际测量的初速度会比真实值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定4、在牛顿力学的研究中，对于一个物体在光滑水平面上受到水平力作用时的运动情况，以下描述不准确的是（）A.物体的加速度与所受的力成正比B.力消失后，物体将保持匀速直线运动C.物体的速度会一直线性增加D.物体的质量越大，加速度越小5、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6、在研究简谐振动时，一个质量为m的物体在弹簧的作用下做简谐振动，其振动方程为x=Asin(ωt+φ)。若弹簧的劲度系数增大，而其他条件不变。以下关于振动周期的变化，哪一项判断是不准确的？（）A.振动周期减小，因为周期与劲度系数的平方根成反比B.可以通过简谐振动的周期公式来分析周期的变化C.振幅不变的情况下，劲度系数增大必然导致周期缩短D.振动周期的变化与初始相位φ无关7、在光学的折射现象中，斯涅尔定律描述了入射角和折射角与两种介质折射率的关系。以下关于斯涅尔定律的应用，不正确的是？（）A.可以用于计算光线在不同介质界面的折射角B.当光从光疏介质射向光密介质时，折射角小于入射角C.光在同种均匀介质中传播时，斯涅尔定律不适用D.斯涅尔定律只适用于可见光，对其他电磁波不适用8、在静电场中，电势能是一个重要的概念。以下关于电势能的特点，不正确的是？（）A.电势能是相对的，其值取决于零势能点的选择B.正电荷在电场中电势越高的地方电势能越大C.负电荷在电场中电势越低的地方电势能越大D.电荷在电场中某点的电势能与其电荷量的比值就是该点的电势9、在波动学中，机械波的波速由介质的性质决定。对于在同一均匀介质中传播的横波和纵波，以下关于它们波速的比较，哪一项是正确的？（）A.横波波速大于纵波波速B.横波波速小于纵波波速C.横波波速等于纵波波速D.无法比较10、在波动学的研究中，机械波的传播具有一定的特性。一列沿x轴正方向传播的简谐波，其波源的振动方程为y=Asin(ωt)，波速为v。在t时刻，x处质点的振动位移y与哪些因素有关？（）A.只与t有关B.只与x有关C.与t和x都有关D.与t和x都无关11、在量子物理的原子结构模型中，对于玻尔模型和量子力学模型的区别与联系，以下关于电子轨道、能量量子化和电子跃迁的解释，不准确的是（）A.玻尔模型中电子轨道是固定的B.量子力学模型中电子运动状态用波函数描述C.两种模型都能很好地解释所有原子的光谱现象D.电子跃迁会吸收或放出特定频率的光子12、在热力学第二定律的表述中，克劳修斯表述和开尔文表述都揭示了热现象的方向性。以下哪种过程违反了热力学第二定律的克劳修斯表述？（）A.热从高温物体自发传给低温物体B.功完全转化为热C.热从低温物体传给高温物体而不产生其他影响D.以上都不违反13、在原子核物理中，比结合能越大，原子核越稳定。以下哪种原子核的比结合能最大？（）A.氢原子核B.氦原子核C.铀原子核D.铁原子核14、在光学的偏振现象研究中，自然光通过偏振片后会变成偏振光。如果让两偏振片的偏振化方向夹角逐渐增大，透过两偏振片的光强会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小15、在波动光学的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理来减少反射光，增加透射光。对于一种折射率为1.38的薄膜材料，要使其在波长为550nm的光下起到增透效果，薄膜的最小厚度应该是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm16、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17、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18、在波动光学中，光栅衍射是一种重要的衍射现象。以下关于光栅衍射条纹的特点，不准确的是？（）A.光栅衍射条纹是等间距的B.光栅常数越小，衍射条纹越宽C.光栅衍射条纹的亮度分布不均匀D.增加光栅的缝数，条纹会变得更加尖锐明亮19、在热力学的研究中，一定质量的理想气体经历绝热膨胀过程。在此过程中，气体的内能、温度和压强都发生了变化。以下关于这些变化的描述，哪一项是不准确的？（）A.气体内能减小，因为绝热膨胀对外做功B.温度降低，因为内能减小C.压强减小，且与体积成反比D.气体对外做功的值等于内能的减少量20、关于简谐振动，对于一个水平弹簧振子的运动，以下关于振幅、周期、频率和相位等物理量的意义和变化规律的叙述，错误的是（）A.振幅表示振子偏离平衡位置的最大距离B.周期和频率只与振子的质量和弹簧的劲度系数有关C.相位描述振子在不同时刻的运动状态D.振子通过平衡位置时，速度最大，加速度为零二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）随着量子霍尔效应的发现，探讨其物理机制、实验现象和在精密测量及量子计算中的应用前景。2、（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。3、（本题5分）对于一个在磁场中运动的导体棒，已知磁场强度、导体棒的长度和速度，如何计算导体棒产生的感应电动势？4、（本题5分）在波动光学中，偏振光的产生方式有哪些？解释偏振光的特性以及在实际中的应用，如在立体电影和偏振光显微镜中的应用。5、（本题5分）结合量子力学中的不确定性原理，解释其物理内涵，推导位置和动量、能量和时间的不确定关系，并举例说明其应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个绝热容器中，有一定量的理想气体，初始压强为P₁=1×10^5Pa，体积为V₁=0.01m³，经过绝热压缩，体积变为V₂=0.005m³。计算气体的终态压强P₂以及绝热过程中外界对气体所做的功。2、（本题5分）在一个串联电路中，电源电动势为12V，内阻为1.0Ω，电阻R1为5.0Ω，R2为10.0Ω。计算电路中的电流、R1两端的电压和电源的输出功率。3、（本题5分）一长直导线通有电流I，在其垂直方向距离为d处有一平行的金属棒，金属棒长度为L，以速度v平行于导线运动。计算金属棒中的动生电动势，并分析其方向。4、（本题5分）一个质量为m的物体在半径为R的光滑半球形碗内做小幅度摆动。计算摆动的周期，并分析当半径和质量变化时周期的变化规律。5、（本题5分）在一个静电场中，有一个半径为R的空心导体球，球内有一点电荷q。计算球外的电场强度和电势分布，并讨论当电荷位置变化时电场和电势的变化。四、论述题（本大题共3个小题，共3