北京師范大學(xué)《量子統(tǒng)計(jì)物理》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁北京師范大學(xué)《量子統(tǒng)計(jì)物理》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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)，以下哪種說法是正確的？（）A.顯微鏡通過物鏡形成放大的實(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)2、在熱學(xué)中，熱傳遞的方式包括傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。一個(gè)高溫物體與低溫物體接觸，通過熱傳導(dǎo)進(jìn)行熱量傳遞。若高溫物體與低溫物體的接觸面積增大一倍，熱傳導(dǎo)的速率會(huì)如何變化？（）A.速率不變B.速率增大一倍C.速率增大兩倍D.速率增大四倍3、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)匝數(shù)為N的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度D.線圈的電阻4、在量子物理中，泡利不相容原理是描述原子中電子排布的重要原理。以下關(guān)于泡利不相容原理的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.解釋了原子的殼層結(jié)構(gòu)B.確定了每個(gè)原子軌道最多能容納的電子數(shù)C.可以預(yù)測(cè)元素的化學(xué)性質(zhì)D.對(duì)原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響5、在相對(duì)論中，質(zhì)能方程E=mc2揭示了質(zhì)量和能量的等價(jià)性。當(dāng)一個(gè)物體的速度接近光速時(shí)，其動(dòng)能的增加與速度的關(guān)系是怎樣的？（）A.動(dòng)能與速度成正比B.動(dòng)能與速度的平方成正比C.動(dòng)能的增加變得越來越困難D.動(dòng)能的增加變得越來越容易6、在量子場(chǎng)論的初步介紹中，關(guān)于場(chǎng)的量子化和粒子的產(chǎn)生與湮滅，以下哪種表述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.量子場(chǎng)論認(rèn)為場(chǎng)是連續(xù)的，不存在粒子的產(chǎn)生和湮滅過程B.場(chǎng)的量子化使得粒子可以在真空中自發(fā)地產(chǎn)生和消失，這與能量守恒定律相矛盾C.量子場(chǎng)論通過對(duì)場(chǎng)進(jìn)行量子化處理，成功解釋了粒子的產(chǎn)生與湮滅現(xiàn)象，并且與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符D.粒子的產(chǎn)生與湮滅只在微觀尺度上發(fā)生，對(duì)宏觀物理現(xiàn)象沒有任何影響7、在電磁學(xué)的知識(shí)體系中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質(zhì)。一個(gè)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果磁通量在極短時(shí)間內(nèi)從Φ1變化到Φ2，以下哪個(gè)表達(dá)式能正確計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t8、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，角動(dòng)量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動(dòng)量守恒的條件，不準(zhǔn)確的是？（）A.系統(tǒng)所受合外力矩為零B.系統(tǒng)所受合外力為零C.內(nèi)力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動(dòng)量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用9、在光學(xué)的薄透鏡成像中，物距、像距和焦距之間存在一定的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)物體位于凸透鏡前兩倍焦距處時(shí)，所成的像的性質(zhì)是怎樣的？（）A.倒立、放大的實(shí)像B.倒立、縮小的實(shí)像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像10、在振動(dòng)學(xué)中，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的振動(dòng)形式。以下關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征，不正確的是？（）A.回復(fù)力與位移成正比且方向相反B.振動(dòng)的頻率與振幅無關(guān)C.振動(dòng)的能量與振幅的平方成正比D.簡(jiǎn)諧振動(dòng)一定是等幅振動(dòng)，不存在阻尼11、在熱學(xué)中，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。以下關(guān)于理想氣體內(nèi)能的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.一定質(zhì)量的理想氣體，溫度升高，內(nèi)能一定增加B.理想氣體絕熱膨脹，內(nèi)能一定減小C.理想氣體等壓壓縮，內(nèi)能一定減小D.理想氣體等溫變化，內(nèi)能一定不變，但對(duì)外做功12、在靜電場(chǎng)中，一個(gè)帶電量為Q的點(diǎn)電荷周圍存在電場(chǎng)。若在距離點(diǎn)電荷r處放置一個(gè)試探電荷q，以下關(guān)于試探電荷所受電場(chǎng)力的大小和方向，哪一項(xiàng)說法是不正確的？（）A.電場(chǎng)力的大小與r的平方成反比B.電場(chǎng)力的方向沿兩點(diǎn)電荷連線且背離點(diǎn)電荷C.可以根據(jù)庫侖定律計(jì)算電場(chǎng)力的大小D.電場(chǎng)力的大小與試探電荷的電量成正比13、在光學(xué)的全反射現(xiàn)象中，當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于臨界角，就會(huì)發(fā)生全反射。對(duì)于某種介質(zhì)，臨界角為45度，當(dāng)入射角為60度時(shí)，反射光和折射光的強(qiáng)度比是多少？（）A.無窮大B.2:1C.1:1D.1:014、在光學(xué)的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。當(dāng)光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，且n1>n2時(shí)，如果入射角逐漸增大，那么折射角會(huì)如何變化？（）A.一直增大B.先增大后減小C.增大到一定程度后變?yōu)?0度D.保持不變15、在光學(xué)的折射定律中，折射率是關(guān)鍵參數(shù)。一束光線從玻璃射入空氣中，玻璃的折射率為n，入射角為i。若玻璃的折射率增大，入射角不變，折射光線會(huì)如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述固體的熱膨脹現(xiàn)象及原因，分析熱膨脹在工程中的應(yīng)用。2、（本題5分）解釋在聲學(xué)中聲阻抗的概念，說明其與聲波傳播和反射的關(guān)系。3、（本題5分）結(jié)合熱力學(xué)中的理想氣體絕熱過程，分析其過程方程、絕熱指數(shù)的物理意義，推導(dǎo)絕熱過程中的功和內(nèi)能變化。4、（本題5分）在光學(xué)中，解釋平面鏡成像的特點(diǎn)和規(guī)律？三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)分析靜磁場(chǎng)中的安培環(huán)路定理在計(jì)算復(fù)雜磁場(chǎng)分布中的應(yīng)用，舉例說明并闡述解題的關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng)。2、（本題5分）光學(xué)中的折射定律在各種光學(xué)器件和系統(tǒng)中起著基礎(chǔ)作用，論述折射定律的內(nèi)容、推導(dǎo)過程以及其在透鏡、棱鏡等光學(xué)元件中的應(yīng)用。3、（本題5分）全面論述熱力學(xué)中的熵的概念和熵增加原理在判斷自發(fā)過程和不可逆過程中的應(yīng)用，舉例說明并分析相關(guān)物理過程。4、（本題5分）從物理角度分析等離子體中的波現(xiàn)象，包括等離子體波的類型、色散關(guān)系和激發(fā)機(jī)制，論述等離子體波在核聚變、空間物理和等離子體診斷中的應(yīng)用。5、（本題5分）在量子場(chǎng)論的框架下，分析電磁場(chǎng)的量子化過程，論述光子的產(chǎn)生和湮滅算符的物理意義，以及量子場(chǎng)論在解釋微觀物理現(xiàn)象中的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。四、計(jì)算題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、（本題10分）一個(gè)半徑為R的均勻帶電圓環(huán)，電荷線密度為λ，在其圓心處放置一個(gè)電荷量為q的點(diǎn)電荷。求點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力，并分析當(dāng)圓環(huán)半徑R變化時(shí)電場(chǎng)力的大小如何變化。2、（本題10分）一個(gè)質(zhì)量為0.10kg的小球，在豎直平面內(nèi)做半徑為0.40m的圓周運(yùn)動(dòng)。在最高點(diǎn)時(shí)，小球的速度為2.0m/s，重力加速度g取10m/s2。計(jì)算小球在最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力和在