广东培正学院《量子力学专题讲座》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《量子力学专题讲座》2023-2024学年第二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、在相对论力学中，对于物体的动能和质能关系，以下关于高速运动物体的动能表达式、质能方程的意义和应用的阐述，错误的是（）A.高速运动物体的动能不再是经典力学中的表达式B.质能方程表明质量和能量可以相互转化C.质能方程为核能的利用提供了理论基础D.物体的速度越大，其动能与经典力学计算结果差异越小2、在牛顿力学的研究中，对于一个物体在光滑水平面上受到水平力作用时的运动情况，以下描述不准确的是（）A.物体的加速度与所受的力成正比B.力消失后，物体将保持匀速直线运动C.物体的速度会一直线性增加D.物体的质量越大，加速度越小3、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（）4、在热学中，一定质量的理想气体经历等温压缩过程。以下关于气体的压强、体积和内能的变化，哪一项分析是不正确的？（）A.压强增大B.体积减小C.内能不变D.内能的变化与压强的变化成正比5、在研究静电平衡的导体时，导体内部的电场强度为零。如果在导体内部放入一个电荷，导体内部的电场强度会如何变化？（）A.仍为零B.不为零C.无法确定D.以上都不对6、关于相对论性动量和能量，当一个粒子的速度接近光速时，其动量和能量的表达式与经典力学有很大的不同，以下哪种情况能体现这种差异？（）A.动量随速度增加而线性增加B.能量与速度无关C.动量和能量都趋于无穷大D.能量不仅取决于动量还与速度有关7、在量子物理的原子结构模型中，对于玻尔模型和量子力学模型的区别与联系，以下关于电子轨道、能量量子化和电子跃迁的解释，不准确的是（）A.玻尔模型中电子轨道是固定的B.量子力学模型中电子运动状态用波函数描述C.两种模型都能很好地解释所有原子的光谱现象D.电子跃迁会吸收或放出特定频率的光子8、在研究带电粒子在磁场中的运动时，一个电荷量为q、质量为m的带电粒子以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，它将做什么运动？（）A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀速圆周运动D.平抛运动9、在研究磁场对电流的作用时，安培力的大小可以用公式F=BIL计算。如果电流方向与磁场方向夹角为60°，安培力的大小是多少？（假设B、L不变）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F10、关于相对论性质量，当一个物体的速度接近光速时，其质量会怎样变化？（）A.保持不变B.逐渐减小C.逐渐增大D.先增大后减小11、在波动学中，驻波是由两列振幅、频率和传播方向相同，但相位相反的波叠加形成的。对于一根两端固定的弦上产生的驻波，其波长与弦长之间存在怎样的关系？（）A.波长等于弦长的整数倍B.波长等于弦长的半整数倍C.波长与弦长无关D.波长是弦长的两倍12、对于光的偏振现象，以下关于自然光、偏振光的产生和检验方法以及偏振光的应用，表述错误的是（）A.自然光通过偏振片可以变成偏振光B.偏振光的振动方向在垂直于传播方向的平面内是固定的C.可以用偏振片检验光是否为偏振光D.光的偏振现象在通信领域没有应用13、在刚体力学的研究中，转动惯量是描述刚体转动特性的重要物理量。对于一个质量分布均匀的细圆环，其半径为R，质量为M，关于其绕圆心轴的转动惯量，以下哪个表达式是正确的？（）A.MR²B.2MR²C.1/2MR²D.1/4MR²14、在光学的偏振现象研究中，自然光通过偏振片后会变成偏振光。如果让两偏振片的偏振化方向夹角逐渐增大，透过两偏振片的光强会怎样变化？（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小15、在光学的干涉和衍射实验中，光源的相干性对实验结果有重要影响。以下关于光源相干性的描述，不准确的是？（）A.相干性好的光源可以产生清晰的干涉和衍射条纹B.普通光源的相干性较差，因为其发光是随机的C.激光具有很好的相干性，适用于高精度的干涉和衍射实验D.光源的相干性只与光源的波长有关，与其他因素无关二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）说明理想气体状态方程的表达式及各物理量的含义，分析其在气体性质研究中的应用。2、（本题5分）阐述热力学过程中的功、热量和内能的变化关系，分析其在热力学分析中的重要性。3、（本题5分）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。请推导薄透镜成像公式，并说明凸透镜和凹透镜成像的特点及区别？4、（本题5分）光的偏振现象表明了光的横波特性。请解释光的偏振原理，说明如何产生和检测偏振光，并举例说明其在通信和光学仪器中的应用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）深入研究量子力学中波粒二象性的概念，解释其对微观世界粒子行为的描述以及在现代物理学中的重要应用。2、（本题5分）电磁感应现象是电磁学中的重要内容，探讨其发现过程、规律和产生条件，论述电磁感应在发电机、变压器等设备中的应用和原理。3、（本题5分）在流体力学中，分析涡旋的产生、运动和演化，论述涡旋的物理特性、数学描述，以及涡旋在流体流动和湍流研究中的作用和应用。4、（本题5分）深入探讨光的偏振现象，阐述其产生机制、分类和在通信、光学材料等领域的应用。5、（本题5分）波动光学中的多光束干涉现象在干涉仪和高分辨率光谱学中有重要应用，分析多光束干涉的原理、特点和计算方法，论述其实际应用中的优势和局限性。四、计算题（本大题共4个小题，共40分)1、（本题10分）一理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1增大到V2，已知气体的初始温度为T1，比热容比为γ。计算气体膨胀后的温度。2、（本题10分）一电子在均匀电场和均匀磁场中运动，电场强度为E，磁场强度为B，电子的初速度为v0。计算电子的运动轨迹，并讨论在不同条件下运动的特点。3、（