郑州大学《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题号一二三四总分得分批阅人一、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、关于光的色散现象，一束白光通过三棱镜后会被分解成不同颜色的光，以下哪种颜色的光偏折程度最大？（）A.红光B.绿光C.蓝光D.紫光2、在电磁学中，安培环路定理用于计算磁场的分布。对于一个无限长直载流导线，通过安培环路定理计算其周围的磁场强度，与到导线距离的关系是怎样的？（）A.与距离成正比B.与距离成反比C.与距离的平方成正比D.与距离的平方成反比3、在原子核物理中，半衰期是描述放射性元素衰变快慢的物理量。某放射性元素的半衰期为T，经过时间2T后，未衰变的原子核数目占原原子核数目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/164、在电磁感应现象中，一个闭合回路中的磁通量发生变化时会产生感应电动势，以下哪种情况会导致磁通量发生变化？（）A.磁场强度不变，回路面积改变B.回路面积不变，磁场强度改变C.磁场强度和回路面积同时改变D.以上情况均可5、在电学实验中，用伏安法测量一个未知电阻的阻值。若实验中电流表采用内接法，电压表内阻为Rv，电流表内阻为Ra，测量值为Rx'。以下关于测量值与真实值的关系，哪一项分析是不准确的？（）A.测量值大于真实值，因为电流表分压B.真实值可以通过相关公式计算得出C.当Rv远大于Rx且Ra较小时，测量误差较小D.测量值与电源的电动势无关6、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7、在电磁学中，法拉第电磁感应定律揭示了电磁现象之间的重要联系。以下关于法拉第电磁感应定律的描述，哪一项是不准确的？（）A.感应电动势的大小与穿过闭合回路的磁通量的变化率成正比B.即使回路不闭合，只要磁通量发生变化，也会产生感应电动势C.感应电动势的方向总是阻碍磁通量的变化D.磁通量变化越快，感应电动势就一定越大，与回路的电阻无关8、在电磁感应中，一个匝数为N的线圈在磁场中转动，产生的感应电动势的大小与以下哪个因素无关？（）A.线圈的面积B.磁场的磁感应强度C.线圈转动的角速度D.线圈的电阻9、在近代物理中，关于原子核的放射性衰变，一个放射性原子核经过一定时间发生衰变。以下关于衰变规律和半衰期的描述，哪一项是不正确的？（）A.衰变的概率与时间成正比B.半衰期是指原子核衰变一半所需的时间C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期与外界条件无关10、在电磁感应现象中，自感和互感都是重要的概念。对于两个相邻的线圈，其中一个线圈中的电流发生变化时，在另一个线圈中产生的感应电动势与它们之间的互感系数以及电流变化率之间有怎样的关系？（）A.感应电动势与互感系数和电流变化率都成正比B.感应电动势与互感系数成正比，与电流变化率成反比C.感应电动势与互感系数成反比，与电流变化率成正比D.感应电动势与互感系数和电流变化率都成反比11、在刚体的定轴转动中，对于转动惯量的概念和计算，以及角动量守恒定律的应用条件和结果，以下说法不正确的是（）A.转动惯量与刚体的质量分布和转轴位置有关B.质量分布离转轴越远，转动惯量越大C.角动量守恒定律只适用于合外力矩为零的情况D.系统的转动惯量改变时，角动量一定改变12、在磁场中，一根通有电流I、长度为L的直导线，垂直于磁场方向放置，若磁感应强度为B，那么导线所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.无法确定13、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14、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15、在热力学的领域，理想气体的状态方程具有重要的意义。对于一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，温度升高时其体积会发生变化。以下关于体积变化的描述，哪一项是正确的？（）A.体积增大B.体积减小C.体积不变D.体积的变化取决于气体的种类16、在电磁学的磁场对电流的作用中，安培力的大小与电流强度、导线长度、磁感应强度以及电流与磁场的夹角有关。当电流与磁场垂直时，一段长度为L的直导线通有电流I，在磁感应强度为B的匀强磁场中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ17、对于电磁振荡，在LC振荡电路中，电容器放电完毕时，以下哪个物理量达到最大值？（）A.电容器的电荷量B.电路中的电流C.电感中的自感电动势D.电容器两极板间的电压18、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19、关于静电场中的电势，在一个点电荷形成的电场中，等势面的形状是什么？（）A.圆形B.椭圆形C.球面D.不规则曲面20、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21、在相对论中，质速关系表明物体的质量会随着速度的增加而增加。以下关于质速关系的理解，不准确的是？（）A.当物体的速度接近光速时，其质量会趋于无穷大B.质速关系是狭义相对论的重要推论之一C.质速关系说明在低速情况下，经典力学的质量概念仍然适用D.物体的质量增加是由于其动能的增加导致的22、在刚体定轴转动中，力矩的作用会改变刚体的转动状态。一个绕固定轴转动的刚体，受到多个力矩的作用，合力矩为零，则刚体的转动角速度会怎样变化？（）A.增大B.减小C.保持不变D.先增大后减小23、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24、关于热力学中的循环过程，对于正循环和逆循环的定义、热机效率和制冷系数的计算，以及卡诺循环的特点和效率极限的阐述，描述错误的是（）A.正循环对外做功，逆循环外界对系统做功B.热机效率和制冷系数都与工作物质无关C.卡诺循环是理想的可逆循环D.卡诺热机的效率可以达到100%25、在电磁感应现象中，感应电流的方向可以用楞次定律来判断。当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.无法确定26、关于波动方程，对于一列沿x轴正方向传播的简谐波的波动方程的物理意义和求解方法，以下理解不准确的是（）A.波动方程描述了任意时刻波线上各质点的位移B.已知波速和初始条件可以确定波动方程C.波动方程中的相位表示质点振动的状态D.波动方程只适用于机械波27、在热力学的研究中，理想气体经历绝热自由膨胀过程。在此过程中，以下关于气体的温度、压强和熵的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.温度不变B.压强减小C.熵增加D.熵的变化与气体的体积变化量成正比28、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29、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30、对于相对论性动能，当一个粒子的速度接近光速时，其动能的表达式与经典力学有很大差异，以下哪种说法能体现这种差异？（）A.动能与速度成正比B.动能与速度的平方成正比C.动能趋于无穷大D.动能增长速度逐渐变慢二、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）详细分析静磁场中的磁力矩和磁偶极矩的概念，阐述其物理意义、计算方法和在磁体在磁场中的运动和磁性材料中的应用。2、（本题5分）在量子光学中，分析光子的统计特性和量子态，论述光子数态、相干态和压缩态的物理意义和数学描述，以及其在激光物理和量子通信中的应用。3、（本题5分）详细论述牛顿运动定律在经典力学中的地位和作用，并举例说明其在实际问题中的应用以及局限性。4、（本题5分）在量子力学中，波粒二象性是一个核心概念，请详细论述其内涵、实验验证以及对我们理解微观世界的重要意义。5、（本题5分）量子力学中的量子态的演化遵循薛定谔方程，阐述含时薛定谔方程和不含时薛定谔方程的区别和应用场景，以及在量子态控制和量子计算中的意义。三、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在电磁学中，安培力和洛伦兹力分别描述了电流元和运动电荷在磁场中的受力情况。请解释安培力和洛伦兹力的关系，说明它们的计算公式和方向判断方法，并举例说明其在实际中的应用。2、（本题5分）在量子物理中，解释超导现象的微观机制？3、（本题5分）在波动光学的干涉和衍射实验中，论述双缝干涉实验、单缝衍射实验的实验装置、实验现象和结果分析。4、（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。5、（本题5分）在相