吉林师范大学《量子力学》2021-2022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页吉林师范大学《量子力学》

2021-2022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15个小题，每小题1分，共15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、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其波函数满足一定的方程。若已知粒子的势能函数为U(x)，且在某一区域内U(x)=0，那么在此区域内粒子的波函数满足怎样的方程？（）A.波动方程B.薛定谔方程C.拉普拉斯方程D.泊松方程2、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3、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.4/94、关于热力学第一定律，对于一个封闭系统经历绝热过程时，以下关于内能变化、外界做功和热量传递的表述，不正确的是（）A.绝热过程中，系统与外界没有热量交换B.外界对系统做功，系统内能增加C.系统对外界做功，系统内能减小D.内能的变化量等于外界做功的大小，与系统的初始状态无关5、在相对论中，长度收缩效应指出运动物体的长度在运动方向上会变短。如果一个物体在相对观察者以0.9c的速度运动时，其在运动方向上的长度变为原来的多少倍？（）A.0.1B.0.44C.0.9D.0.56、在波动光学的干涉和衍射实验中，对于杨氏双缝干涉实验和夫琅禾费单缝衍射实验的装置、条纹特点和物理意义，以下描述错误的是（）A.杨氏双缝干涉实验中条纹等间距B.夫琅禾费单缝衍射实验中中央亮纹最宽C.两个实验都证明了光的波动性D.干涉和衍射现象不能同时发生7、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8、在光学的研究中，光的折射现象遵循一定的规律。对于一束光线从空气斜射入水中，入射角为45度，已知水的折射率为1.33，那么折射角大约是多少度？（）A.30度B.32度C.35度D.40度9、在光学的反射定律中，入射角等于反射角。一束光线以入射角i照射到平面镜上，反射光线与入射光线的夹角为120°，入射角i的大小是多少？（）A.30°B.60°C.90°D.120°10、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于某种介质，临界角为45度，当入射角为60度时，反射光和折射光的强度比是多少？（）A.无穷大B.2:1C.1:1D.1:011、在光学的衍射现象中，当单色光通过单缝时，在屏幕上形成的衍射条纹的特点是什么？（）A.中央条纹宽而亮，两侧条纹对称分布且逐渐变暗变窄B.中央条纹窄而暗，两侧条纹对称分布且逐渐变亮变宽C.条纹等宽等亮，均匀分布D.条纹无规律分布12、在研究光的折射时，一束光从光密介质射向光疏介质，当入射角增大到一定程度时会发生全反射现象，以下哪种条件能使全反射更容易发生？（）A.增大光密介质的折射率B.减小光密介质的折射率C.增大光疏介质的折射率D.减小光的频率13、在电场的学习中，电场强度的概念至关重要。一个均匀带电的圆环，圆心处的电场强度为E。若将圆环的半径增大一倍，电荷分布不变，圆心处的电场强度会如何变化？（）A.电场强度不变B.电场强度增大一倍C.电场强度减小为原来的一半D.电场强度减小为原来的四分之一14、在刚体的转动中，角动量守恒定律有着重要的应用。一个旋转的飞轮，在不受外力矩作用时，其转动惯量发生变化，角速度会怎样相应地变化？（）A.角速度不变B.角速度增大C.角速度减小D.角速度与转动惯量成反比变化15、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4个小题，共20分)1、（本题5分）解释在研究热传递过程中热导率的概念，说明其影响因素和在材料科学中的应用。2、（本题5分）简述电磁波的特点及分类，分析不同类型电磁波在现代科技中的应用。3、（本题5分）解释在热学中热平衡的概念，说明达到热平衡的条件和在热力学计算中的应用。4、（本题5分）在量子物理中，解释不确定性原理的内容，并讨论其对微观粒子测量和描述的限制以及在实际中的应用？三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）热力学中的热机循环效率的提高是能源利用中的重要问题，深入探讨各种热机循环（如斯特林循环、埃里克森循环）的特点和效率提升的方法，以及在能源工程中的应用。2、（本题5分）全面论述电磁学中的位移电流的概念，分析其引入的意义、数学表达式以及在麦克斯韦方程组中的作用。3、（本题5分）从物理学原理出发，探讨超导现象，包括超导材料的特性、超导的微观机制以及超导在能源传输、磁悬浮等领域的应用前景和挑战。4、（本题5分）电磁学中的磁滞现象在磁性材料中经常出现，探讨磁滞回线的测量、磁滞损耗的计算和在电磁设备（如变压器、电动机）中的影响。5、（本题5分）探讨光学中的阿贝成像原理，论述其物理内涵、数学表述以及在显微镜设计和光学信息处理中的应用和改进。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一粗细均匀的U形管，左端封闭，右端开口，管内有一段水银柱将空气柱封闭在左管内。已知大气压强为76cmHg，左管内空气柱长度为20cm，温度为27℃。现将环境温度缓慢升高到87℃，求此时左管内空气柱的长度和水银柱移动的距离。2、（本题10分）在一个光滑的水平轨道上，有两个质量分别为M和m的滑块，用一根轻质弹簧连接，弹簧的弹性势能为Ep。现给M一个初速度v0，计算弹簧再次恢复原长时，M和m的速度大小。3、（本题10分）在一个杨氏双缝干涉实验中，用波长为