西南交通大学《量子力学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《量子力学》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、在量子物理中，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的关系，哪一项描述是不准确的？（）A.在某些情况下表现出波动性，在某些情况下表现出粒子性B.波动性和粒子性不能同时表现出来C.波动性和粒子性是微观粒子的固有属性D.对微观粒子的描述需要同时考虑波动性和粒子性2、关于光学的知识，一束单色光从空气斜射入某种介质中，入射角为i，折射角为r，该介质的折射率n应该如何计算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi3、在相对论力学中，相对论动量和相对论能量的表达式与经典力学有所不同。以下关于相对论动量和能量的关系，不准确的是？（）A.相对论能量和相对论动量满足一定的关系式B.当速度远小于光速时，相对论动量和能量近似等于经典力学中的表达式C.相对论能量总是大于相对论动量D.相对论动量和能量的表达式只适用于高速运动的粒子4、在电磁学领域，法拉第电磁感应定律描述了感应电动势与磁通量变化之间的关系。当一个闭合线圈在均匀磁场中以恒定速度转动时，如果磁场的磁感应强度突然增大一倍，而线圈的转动速度不变，那么感应电动势会发生怎样的变化？（）A.增大一倍B.增大两倍C.增大四倍D.保持不变5、对于简谐振动的能量，一个做简谐振动的系统，其能量与振幅的平方成正比。当振幅增大时，以下哪个物理量也会增大？（）A.振动周期B.振动频率C.振动速度的最大值D.振动的初相位6、在刚体定轴转动中，转动惯量是描述刚体转动惯性的物理量，以下哪种情况会使刚体的转动惯量增大？（）A.质量分布靠近转轴B.质量分布远离转轴C.转轴位置改变D.刚体的角速度增大7、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8、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9、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.4Q10、在相对论的框架下，一个高速运动的粒子的质量会随着其速度的增加而增大。当速度接近光速时，以下关于粒子质量的变化趋势，哪一项描述是不准确的？（）A.质量增加的幅度越来越大，趋向于无穷大B.可以通过相对论质量公式来定量计算质量的变化C.速度越接近光速，质量增加越缓慢D.质量的变化与粒子的静止质量和速度有关11、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12、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13、在光学的折射定律中，对于光线从一种介质斜射入另一种介质时的折射情况，以下关于入射角和折射角的正弦值之比与介质折射率的关系，描述不准确的是（）A.入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于两种介质的相对折射率B.折射率大的介质中，光线偏折程度大C.折射率与光在介质中的传播速度有关D.不同频率的光在同一介质中的折射率相同14、在热力学过程中，关于等压过程、等容过程和等温过程的特点及内能、做功和热量的变化，以下解释错误的是（）A.等压过程中，系统做功等于压强与体积变化的乘积B.等容过程中，系统不做功C.等温过程中，内能不变D.等容过程中，热量的变化等于内能的变化15、在磁场对电流的作用中，对于安培力的大小、方向的判断以及磁力矩的计算，以下说法错误的是（）A.安培力的大小与电流大小、导线长度和磁感应强度有关B.安培力的方向用左手定则判断C.当载流导线与磁场方向平行时，安培力最大D.磁力矩等于安培力与力臂的乘积16、在电学实验中，测量电阻的方法有多种。以下关于伏安法测电阻的误差分析，不准确的是？（）A.电流表内接法适用于测量大电阻，误差主要来自电压表的分流B.电流表外接法适用于测量小电阻，误差主要来自电流表的分压C.无论采用哪种接法，测量值总是大于真实值D.合理选择测量电路可以减小误差17、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18、在电学实验中，测量电阻是常见的操作。用伏安法测量一个未知电阻R的阻值，实验中电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA。若采用电流表外接法，测量值会比真实值偏大还是偏小？（）A.偏大B.偏小C.相等D.无法确定19、在量子力学中，对于一个微观粒子的波函数，其满足薛定谔方程。以下关于薛定谔方程的求解和应用，哪一项描述是不准确的？（）A.薛定谔方程的解可以给出粒子的可能状态B.求解过程通常需要特定的边界条件C.对于复杂的系统，精确求解薛定谔方程往往很困难D.薛定谔方程只适用于非相对论情况20、在量子力学的范畴内，对于一个处于定态的微观粒子，其概率密度分布不随时间改变，以下哪种说法能准确描述这一特性？（）A.粒子的位置和动量能同时确定B.粒子的能量是不确定的C.粒子在空间各处出现的概率是恒定的D.粒子的运动状态是不确定的二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）对于一个处于斜面上的物体，已知斜面的倾角、物体与斜面之间的摩擦系数和物体的质量，如何分析物体的受力情况并计算其加速度？2、（本题5分）在研究光的量子性时，说明光子的能量和动量与光的频率和波长的关系，并举例说明其在光电效应和康普顿散射中的体现。3、（本题5分）解释在静电场中电介质的极化现象，说明极化强度与电场强度的关系。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一束单色光照射在双缝上，在屏上形成了间距为0.50mm的干涉条纹。已知双缝间距为0.10mm，双缝到屏的距离为1.0m，光的波长为500nm。计算两缝之间的距离差。2、（本题5分）一理想气体进行绝热自由膨胀，体积从V1增大到V2。已知该气体的初始温度为T1，摩尔热容比为γ。计算气体膨胀后的温度T2，并分析此过程中内能、熵的变化。3、（本题5分）一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子质量为m，在光滑水平面上做简谐运动。已知振子在t=0时刻位于平衡位置，速度为v₀，振幅为A。写出振子的位移表达式，并计算t=T/4（T为振动周期）时刻振子的位移、速度和加速度。4、（本题5分）在一个LC振荡电路中，电感L=10mH，电容C=1μF，初始时电容器充电至电压U0=100V。计算电路的振荡频率、电流的最大值以及能量在电感和电容之间的转换过程。5、（本题5分）一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k