北京化工大學(xué)《量子力學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級(jí)專(zhuān)業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級(jí)專(zhuān)業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫(xiě)、漏寫(xiě)或字跡不清者，成績(jī)按零分記?！堋狻€…………第1頁(yè)，共1頁(yè)北京化工大學(xué)

《量子力學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在研究動(dòng)量守恒定律時(shí)，系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零是重要條件。在光滑水平面上，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的小球發(fā)生正碰，碰撞前速度分別為v1和v2，碰撞后速度分別為v1'和v2'。若m1=m2，且碰撞為完全彈性碰撞，碰撞后兩球的速度會(huì)如何變化？（）A.v1'=v2，v2'=v1B.v1'=v1，v2'=v2C.v1'=0，v2'=v1+v2D.無(wú)法確定2、在相對(duì)論力學(xué)中，對(duì)于物體的動(dòng)能和質(zhì)能關(guān)系，以下關(guān)于高速運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能表達(dá)式、質(zhì)能方程的意義和應(yīng)用的闡述，錯(cuò)誤的是（）A.高速運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能不再是經(jīng)典力學(xué)中的表達(dá)式B.質(zhì)能方程表明質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化C.質(zhì)能方程為核能的利用提供了理論基礎(chǔ)D.物體的速度越大，其動(dòng)能與經(jīng)典力學(xué)計(jì)算結(jié)果差異越小3、關(guān)于靜電場(chǎng)中的電勢(shì)，在一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，等勢(shì)面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面4、在波動(dòng)光學(xué)的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點(diǎn)與單縫衍射和雙縫干涉都有關(guān)系。當(dāng)光柵的縫數(shù)增加時(shí)，主極大的寬度會(huì)如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬5、在電場(chǎng)的高斯定理的理解中，關(guān)于其表述和適用條件，以下哪種說(shuō)法是恰當(dāng)?shù)?？（）A.電場(chǎng)的高斯定理表明，通過(guò)任意閉合曲面的電通量等于該閉合曲面所包圍的電荷量除以真空電容率，只適用于靜電場(chǎng)B.高斯定理適用于任何電場(chǎng)，包括變化的電場(chǎng)，但對(duì)于非對(duì)稱(chēng)的電場(chǎng)，應(yīng)用高斯定理求解電場(chǎng)強(qiáng)度比較困難C.電場(chǎng)的高斯定理可以直接求出任意電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，不需要考慮電場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性D.高斯定理只適用于均勻電場(chǎng)，對(duì)于非均勻電場(chǎng)無(wú)法應(yīng)用6、在研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動(dòng)周期的變化，哪一項(xiàng)判斷是不準(zhǔn)確的？（）（）A.振動(dòng)周期減小，因?yàn)橹芷谂c勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過(guò)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期公式來(lái)分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動(dòng)周期的變化與初始相位φ無(wú)關(guān)7、在熱力學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。一定質(zhì)量的理想氣體，在體積不變的情況下吸收熱量，其溫度會(huì)如何變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低8、在量子物理的原子結(jié)構(gòu)模型中，對(duì)于玻爾模型和量子力學(xué)模型的區(qū)別與聯(lián)系，以下關(guān)于電子軌道、能量量子化和電子躍遷的解釋?zhuān)粶?zhǔn)確的是（）A.玻爾模型中電子軌道是固定的B.量子力學(xué)模型中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用波函數(shù)描述C.兩種模型都能很好地解釋所有原子的光譜現(xiàn)象D.電子躍遷會(huì)吸收或放出特定頻率的光子9、在光學(xué)成像的原理中，對(duì)于薄透鏡成像公式的推導(dǎo)、適用條件以及像的性質(zhì)和特點(diǎn)，以下描述不準(zhǔn)確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類(lèi)型的透鏡B.像的虛實(shí)、正倒和大小與物距和焦距有關(guān)C.當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大10、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向可以用楞次定律來(lái)判斷。當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無(wú)法確定11、在量子力學(xué)中，波函數(shù)是描述微觀粒子狀態(tài)的重要概念。以下關(guān)于波函數(shù)的物理意義，不正確的是？（）A.波函數(shù)的模的平方表示粒子在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率密度B.波函數(shù)本身可以直接測(cè)量C.波函數(shù)滿(mǎn)足一定的邊界條件和歸一化條件D.波函數(shù)的相位具有重要的物理意義12、在光學(xué)儀器的原理分析中，關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的放大原理和分辨本領(lǐng)，以下哪種說(shuō)法是正確的？（）A.顯微鏡通過(guò)物鏡形成放大的實(shí)像，目鏡再將其放大為虛像，其分辨本領(lǐng)取決于物鏡的數(shù)值孔徑；望遠(yuǎn)鏡通過(guò)物鏡形成縮小的實(shí)像，目鏡將其放大為虛像，分辨本領(lǐng)取決于目鏡的焦距B.顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的放大原理相同，都是通過(guò)物鏡和目鏡的組合將物體放大，分辨本領(lǐng)只與物鏡的質(zhì)量有關(guān)C.顯微鏡的放大倍數(shù)越高，分辨本領(lǐng)越強(qiáng)；望遠(yuǎn)鏡的口徑越大，分辨本領(lǐng)越弱D.顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)與入射光的波長(zhǎng)、光學(xué)系統(tǒng)的缺陷等因素?zé)o關(guān)13、在量子力學(xué)中，對(duì)于一個(gè)微觀粒子的波函數(shù)，其歸一化條件的物理意義是什么？（）A.保證波函數(shù)的連續(xù)性B.保證波函數(shù)的單值性C.表示粒子在空間出現(xiàn)的概率總和為1D.表示粒子的能量守恒14、在熱學(xué)中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮過(guò)程。以下關(guān)于氣體的壓強(qiáng)、體積和內(nèi)能的變化，哪一項(xiàng)分析是不正確的？（）A.壓強(qiáng)增大B.體積減小C.內(nèi)能不變D.內(nèi)能的變化與壓強(qiáng)的變化成正比15、在波動(dòng)學(xué)的研究中，機(jī)械波的傳播具有一定的特性。一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波，其波源的振動(dòng)方程為y=Asin(ωt)，波速為v。在t時(shí)刻，x處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移y與哪些因素有關(guān)？（）A.只與t有關(guān)B.只與x有關(guān)C.與t和x都有關(guān)D.與t和x都無(wú)關(guān)16、在剛體力學(xué)的研究中，關(guān)于剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響因素，以下哪種描述是準(zhǔn)確的？（）A.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律表明，剛體所受到的合外力矩等于剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的乘積，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只與剛體的質(zhì)量分布有關(guān)，與轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān)B.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律與牛頓第二定律類(lèi)似，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于剛體的質(zhì)量、形狀和轉(zhuǎn)軸位置，質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大C.剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一個(gè)固定不變的量，不受任何因素的影響，定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律在任何情況下都能精確描述剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)D.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律只適用于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，對(duì)于變速轉(zhuǎn)動(dòng)則不適用，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)沒(méi)有實(shí)質(zhì)作用17、在相對(duì)論力學(xué)中，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量和能量表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)的差異，以下哪種說(shuō)法是準(zhǔn)確的？（）A.相對(duì)論力學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量和能量表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)完全相同，只是在高速情況下進(jìn)行了修正B.相對(duì)論力學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量和能量不再是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，且能量與動(dòng)量的平方成正比C.相對(duì)論力學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量和能量表達(dá)式與速度無(wú)關(guān)，只與質(zhì)量有關(guān)D.相對(duì)論力學(xué)中的動(dòng)量和能量表達(dá)式在低速情況下與經(jīng)典力學(xué)近似相等，在高速情況下則有顯著差異18、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于一個(gè)變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g產(chǎn)生的電場(chǎng)，以下關(guān)于該感應(yīng)電場(chǎng)的性質(zhì)和特點(diǎn)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線B.感應(yīng)電場(chǎng)的方向與磁場(chǎng)變化率的方向有關(guān)C.感應(yīng)電場(chǎng)的強(qiáng)度與磁場(chǎng)變化的快慢成正比D.感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷不做功19、在電磁學(xué)中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對(duì)于一個(gè)充滿(mǎn)均勻電介質(zhì)的平行板電容器，在充電過(guò)程中，位移電流與傳導(dǎo)電流的大小關(guān)系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導(dǎo)電流B.位移電流小于傳導(dǎo)電流C.位移電流等于傳導(dǎo)電流D.兩者大小沒(méi)有固定關(guān)系20、關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過(guò)偏振片后變成偏振光，以下哪種說(shuō)法能正確描述偏振光的特點(diǎn)？（）A.光的振動(dòng)方向在一個(gè)平面內(nèi)B.光的強(qiáng)度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長(zhǎng)發(fā)生變化二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，如何通過(guò)分析電場(chǎng)強(qiáng)度的變化來(lái)確定粒子的加速度和速度的變化？2、（本題5分）分析熱力學(xué)中的熱機(jī)效率的計(jì)算方法及影響因素，探討熱機(jī)效率在熱力學(xué)中的重要意義。3、（本題5分）請(qǐng)全面論述波動(dòng)方程的初值問(wèn)題和邊值問(wèn)題，分析求解方法和物理意義，舉例說(shuō)明在弦振動(dòng)和聲波傳播中的應(yīng)用。4、（本題5分）在量子力學(xué)的諧振子模型中，論述其哈密頓量的形式、能級(jí)分布和波函數(shù)的特點(diǎn)，以及在微觀粒子振動(dòng)問(wèn)題中的應(yīng)用。5、（本題5分）隨著激光冷卻和捕獲原子技術(shù)的發(fā)展，探討其原理、實(shí)驗(yàn)方法和在原子物理學(xué)、量子信息科學(xué)中的應(yīng)用。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)做螺旋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為r=r?cosωti+r?sinωtj+vtk。求質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度以及軌跡方程。2、（本題5分）在夫瑯禾費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，縫寬為a，波長(zhǎng)為λ的平行光垂直入射，求中央明紋的寬度和第一級(jí)暗紋的位置。3、（本題5分）一均勻細(xì)棒，質(zhì)量為m，長(zhǎng)度為l，可繞通過(guò)一端且與棒垂直的軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)棒從水平位置由靜止開(kāi)始下擺，計(jì)算到達(dá)豎直位置時(shí)的角速度和角加速度。4、（本題5分）一長(zhǎng)直螺線管，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，匝數(shù)為N，通有電流I，在其外部套有一匝數(shù)為N?的線圈，求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。5、（本題5分）一電子在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度B隨位置變化。已知電子的初速度和初始位置，計(jì)算電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，并分析磁場(chǎng)變化對(duì)電子運(yùn)