信阳师范大学《量子力学》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《量子力学》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25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、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3、在光学的薄透镜成像中，物距、像距和焦距之间存在一定的关系。当一个物体位于凸透镜前两倍焦距处时，所成的像的性质是怎样的？（）A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像C.正立、放大的虚像D.正立、缩小的虚像4、在研究带电粒子在磁场中的运动时，洛伦兹力起着决定性作用。一个带电量为q、质量为m的粒子，以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做匀速圆周运动。若粒子的速度增大到2v，圆周运动的半径会如何变化？（）A.半径不变B.半径增大到原来的2倍C.半径增大到原来的4倍D.半径减小到原来的一半5、在研究平抛运动时，水平方向和竖直方向的运动需要分别分析。一个物体以初速度v0水平抛出，经过时间t，水平位移为x，竖直位移为y。若初速度增大到2v0，其他条件不变，水平位移会如何变化？（）A.水平位移不变B.水平位移增大到原来的2倍C.水平位移增大到原来的4倍D.水平位移减小到原来的一半6、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)7、关于气体分子运动论，对于理想气体分子的速率分布规律，以下关于麦克斯韦速率分布函数的特点和意义的阐述，不正确的是（）A.麦克斯韦速率分布函数反映了气体分子速率的分布情况B.温度越高，气体分子的平均速率越大C.最概然速率是指出现概率最大的速率D.气体分子的速率可以无限大8、在电磁学中，位移电流的概念是麦克斯韦方程组的重要组成部分。以下关于位移电流的产生和特点，不正确的是？（）A.位移电流是由变化的电场产生的B.位移电流与传导电流一样会产生磁场C.位移电流在真空中也能存在D.位移电流的大小与电容器极板间的电压成正比9、在光的衍射现象中，衍射条纹的宽度与波长、障碍物尺寸等因素有关。一束波长为λ的光通过一个宽度为a的狭缝发生衍射，若波长增大到2λ，其他条件不变，衍射条纹的宽度会如何变化？（）A.宽度不变B.宽度增大到原来的2倍C.宽度增大到原来的4倍D.宽度减小到原来的一半10、在热学中，一定量的理想气体经历绝热自由膨胀过程，以下哪个物理量不变？（）A.温度B.内能C.压强D.熵11、对于固体物理的知识，以下关于晶体结构和晶格振动的特点，哪一项是正确的？（）A.晶体具有规则的周期性结构，晶格振动对晶体的热学性质没有影响B.晶体中的原子或分子在空间呈无序排列，晶格振动的频率与晶体的弹性常数无关C.晶体结构的类型众多，晶格振动会导致晶体产生热膨胀和热传导等现象D.晶格振动只在高温下对晶体的性质有作用，在低温时可以忽略不计12、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13、在牛顿运动定律的应用中，连接体问题是常见的类型。两个质量分别为m1和m2的物体，通过轻绳连接在光滑水平面上运动，拉力F作用在m1上。若绳子突然断裂，m2的加速度会如何变化？（）A.加速度变为0B.加速度不变C.加速度增大D.加速度减小14、在光学仪器中，显微镜和望远镜的原理和性能是重要的知识点。以下关于显微镜和望远镜的分辨本领，不正确的是？（）A.显微镜的分辨本领取决于物镜的数值孔径B.望远镜的分辨本领取决于物镜的口径C.增大显微镜的放大倍数可以提高分辨本领D.望远镜的分辨本领与目镜无关15、在光学的研究范畴，光的折射现象遵循一定的规律。当一束光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角为i，折射角为r。以下哪个公式能正确表示折射率n1和n2与入射角和折射角的关系？（）A.n1sini=n2sinrB.n1cosi=n2cosrC.n1/sini=n2/sinrD.n1/cosi=n2/cosr16、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17、在热力学定律的应用中，理想气体经历自由膨胀过程。此过程中，气体的温度会如何变化？（）A.升高B.降低C.不变D.可能升高也可能降低18、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19、在光学实验中，用分光计测量三棱镜的顶角。若测量过程中存在偏心误差，以下关于对测量结果的影响及修正方法，哪一项描述是不准确的？（）A.偏心误差会导致测量结果偏大或偏小B.可以通过多次测量取平均值来减小偏心误差的影响C.了解分光计的结构和原理有助于分析偏心误差D.偏心误差无法通过任何方法修正20、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21、在波动方程的求解中，边界条件和初始条件起着重要的作用。以下关于边界条件的类型，不准确的是？（）A.固定端边界条件B.自由端边界条件C.周期性边界条件D.无限大边界条件22、在光学的光的偏振现象中，自然光通过偏振片后会变成偏振光。如果一束自然光以60度的入射角入射到一块偏振片上，已知自然光的光强为I0，那么通过偏振片后的光强是多少？（）A.I0/2B.I0/4C.3I0/8D.I0/823、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24、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25、在量子力学中，波函数是描述微观粒子状态的重要概念。以下关于波函数的物理意义，不正确的是？（）A.波函数的模的平方表示粒子在空间某点出现的概率密度B.波函数本身可以直接测量C.波函数满足一定的边界条件和归一化条件D.波函数的相位具有重要的物理意义二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在热力学中，焦耳实验为建立热力学第一定律提供了重要的实验基础。请描述焦耳实验的装置和过程，解释实验结果如何证明了内能是状态函数，并说明热力学第一定律的数学表达式。2、（本题5分）对于一个在复合场中做复杂运动的带电粒子，如何综合运用力学和电磁学知识来分析其运动轨迹和能量变化？3、（本题5分）阐述广义相对论的主要内容及引力场方程，分析其在天体物理学中的应用。4、（本题5分）在电磁学中，讨论电感元件对交流电路的影响？三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一均匀磁场中，有一面积为S的矩形线圈，线圈平面与磁场方向夹角为θ，磁感应强度随时间均匀变化，变化率为dB/dt，求线圈中的感应电动势。2、（本题5分）一质量分布均匀的细杆，长度为L，质量为M，绕一端在竖直平面内转动。计算转动惯量，并求出细杆在重力作用下的摆动周期。3、（本题5分）一长直密绕螺线管，长度为L，匝数为N₁，通有电流I₁，在其内部放置一匝数为N₂的小线圈，求小线圈中的感应电动势。4、（本题5分）一质量为m的小球以速度v₀与一质量为M的静止光滑凹面发生弹性碰撞，凹面形状为y=-ax²，求碰撞后小球的速度大小和方向。5、（本题5分）在一个均匀磁场中，有一个边长为L的正三角形导线框，其平面与磁场方向垂直，磁感应强度B随时间t均匀变化。已知导线框边长L、磁感应强度变化率d