吉林大学《量子力学》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《量子力学》2023-2024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30个小题，每小题1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、在刚体的定轴转动中，角动量守恒定律在很多情况下都适用。以下关于角动量守恒的条件，不准确的是？（）A.系统所受合外力矩为零B.系统所受合外力为零C.内力对转轴的力矩之和为零D.角动量守恒定律在微观和宏观领域都适用2、在光学的干涉实验中，用杨氏双缝干涉装置观察干涉条纹。若光源由单色光换成白光，以下关于干涉条纹的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.中央条纹仍为白色B.其他条纹变为彩色C.条纹间距不变D.条纹的清晰度降低3、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4、在电磁学的电磁波理论中，对于电磁波的产生、传播特性和应用，以下关于电磁波的波长、频率、波速的关系以及电磁波在真空中和介质中的传播的描述，错误的是（）A.电磁波的波速等于波长与频率的乘积B.电磁波在真空中的传播速度是恒定的C.电磁波在介质中的波长比在真空中长D.不同频率的电磁波在真空中传播速度相同5、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6、在相对论中，长度收缩效应是指物体沿运动方向的长度会变短。一个长度为L0的物体，在相对观察者以速度v运动时，观察者测得的长度L会如何变化？（）A.L=L0B.L>L0C.L<L0D.无法确定7、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8、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.4Q9、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10、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11、在量子力学的概念中，对于微观粒子的波粒二象性，以下关于粒子的波动性和粒子性表现及相互关系的解释，不正确的是（）A.电子在双缝干涉实验中表现出波动性B.微观粒子的位置和动量可以同时精确测定C.粒子的波动性在某些条件下明显，粒子性在另一些条件下明显D.波粒二象性是微观粒子的基本属性12、在波动光学的薄膜干涉中，增透膜和增反膜的原理基于光的干涉。对于垂直入射的光，要使某波长的光在薄膜表面反射时产生相消干涉，薄膜的厚度应该满足什么条件？（）A.厚度为该波长的四分之一B.厚度为该波长的二分之一C.厚度为该波长的整数倍D.厚度为该波长的半整数倍13、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14、对于光的折射现象，当一束光从空气斜射入水中时，以下关于入射角、折射角以及光速变化的描述，不准确的是（）A.入射角大于折射角B.光在水中的传播速度变慢C.折射角的大小取决于入射角和两种介质的折射率D.入射角增大时，折射角不变15、关于磁场对电流的作用，一根长为L的直导线，通有电流I，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，导线所受安培力的大小与以下哪个因素无关？（）A.导线的材料B.导线的放置方向C.电流的大小D.磁场的方向16、在光学成像中，薄透镜成像公式描述了物距、像距和焦距之间的关系。以下关于薄透镜成像的特点，不准确的是？（）A.当物距大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像B.当物距等于焦距时，不能成像C.像的大小和正倒只与物距有关，与焦距无关D.薄透镜可以成实像也可以成虚像17、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18、在量子物理中，电子的轨道概念与经典物理中的有很大不同。按照玻尔的氢原子理论，电子在特定的轨道上运动时，具有怎样的能量特点？（）A.能量连续变化B.能量离散取值C.能量与轨道半径成正比D.能量与轨道半径成反比19、在热学中，一定质量的理想气体经历等容变化过程。若气体吸收的热量为Q，压强的变化量为Δp，以下关于气体内能的变化量，哪一项计算是不正确的？（）A.内能的变化量等于QB.内能的变化量等于(Δp/p)×(m/M)×R×T，其中m为气体质量，M为气体摩尔质量，R为普适气体常量，T为温度C.内能的变化量与气体的体积无关D.内能的变化量与气体的压强成正比20、在振动和波动的综合问题中，驻波是一种特殊的现象。以下关于驻波的特点，不正确的是？（）A.驻波中各点的振幅不同，有些点始终静止B.相邻两波节之间的各点振动相位相同C.驻波的频率与波源的频率相同D.驻波不传播能量21、在研究物体的振动时，阻尼振动是一种常见的情况。一个做阻尼振动的物体，其振幅逐渐减小。在阻尼振动过程中，物体的周期和频率会如何变化？（）A.周期不变，频率不变B.周期不变，频率减小C.周期增大，频率减小D.周期减小，频率增大22、在电磁学中，一个长直螺线管内部的磁场均匀分布。若已知螺线管的匝数、电流和长度，以下关于磁场强度的计算，哪一项是不准确的？（）A.磁场强度与电流成正比B.磁场强度与匝数成正比C.磁场强度与螺线管长度无关D.可以通过安培环路定理计算磁场强度23、在量子力学中，不确定关系限制了我们同时精确测量粒子的位置和动量。对于一个微观粒子，如果其位置的不确定量为Δx，那么其动量的不确定量Δp至少为多少？（）A.h/(2πΔx)B.h/(4πΔx)C.h/(8πΔx)D.h/(16πΔx)24、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25、在静电场中，电场线可以形象地描述电场的分布。关于电场线的性质，以下说法正确的是：（）A.电场线是闭合曲线B.电场线的疏密表示电场强度的大小C.电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷D.以上说法都不正确26、在电磁学中，对于一个平行板电容器，若两极板间的距离增大，同时保持极板上的电荷量不变。以下关于电容器的电容和两极板间电压的变化，哪一项说法是不正确的？（）A.电容减小，电压增大B.电容与极板间距成反比，所以间距增大电容必然减小C.电荷量不变时，电容减小会导致电压降低D.可以通过电容的定义式和决定式来分析电压的变化27、在相对论的框架下，对于高速运动物体的长度收缩和时间膨胀现象，以下关于其产生条件和影响因素的描述，不准确的是（）A.物体运动速度越快，长度收缩越明显B.时间膨胀只在接近光速时才显著C.长度收缩和时间膨胀与观察者的参考系有关D.对于低速运动物体，长度收缩和时间膨胀可以忽略不计28、在电磁学中，自感现象是一种特殊的电磁感应现象。一个电感为L的线圈，通过的电流为I。若电流在极短时间内从I变为0，线圈两端产生的自感电动势的大小为多少？（）A.0B.LC.LID.无法确定29、在波动学中，波的叠加原理指出，几列波在同一介质中传播时会相互叠加。两列频率相同、振幅相等、振动方向相同的波在相遇区域会形成什么现象？（）A.干涉B.衍射C.折射D.反射30、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.无法确定二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在量子场论中，规范场的量子化是构建理论的重要步骤，阐述规范场量子化的方法、困难和解决途径，以及在量子电动力学和量子色动力学中的应用。2、（本题5分）论述热力学中的热扩散和热传导的耦合现象，解释热扩散系数、热导率的关系和热扩散方程，以及在多相流和传热传质中的应用。3、（本题5分）深入研究静电场中的带电粒子在电场中的运动规律，分析其受力情况、运动方程和在示波器、加速器等设备中的应用。4、（本题5分）牛顿万有引力定律在天体力学中有着广泛应用，详细论述其内容、推导过程以及在解释行星运动、卫星轨道等方面的成功和局限性。5、（本题5分）电磁学中的边值问题在求解电磁场分布时经常遇到，探讨边值问题的类型（如第一类、第二类边值问题）、解法和在实际电磁系统（如波导、电容器）中的应用。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）随着天体物理学中的引力波探测，探讨引力波的产生机制、探测原理和实验进展，以及引力波天文学的发展前景。2、（本题5分）简述光电效应的现象及规律，分析光电效应在现代科技中的应用。3、（本题5分）在光学中，解释菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的区别，并讨论在什么条件下可以近似看作夫琅禾费衍射？4、（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？5、（本题5分）在量子力学中，