華南理工大學《量子力學基礎(chǔ)》2022-2023學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁華南理工大學《量子力學基礎(chǔ)》

2022-2023學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在波動光學中，楊氏雙縫干涉實驗是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實驗。在實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D2、在熱力學過程中，可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否存在耗散。一個熱機經(jīng)歷可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)，哪種循環(huán)的效率更高？（）A.可逆循環(huán)B.不可逆循環(huán)C.效率相同D.取決于工作物質(zhì)3、對于磁場的安培環(huán)路定理，以下關(guān)于其內(nèi)容和應(yīng)用中的注意事項，哪一個是準確的？（）A.安培環(huán)路定理指出，在穩(wěn)恒磁場中，磁感應(yīng)強度沿任何閉合回路的線積分等于穿過該回路所包圍面積的電流代數(shù)和的μ0倍，但該定理不能用于求解非對稱電流分布產(chǎn)生的磁場B.安培環(huán)路定理適用于任何磁場，只要知道回路所包圍的電流，就可以直接求出磁感應(yīng)強度C.應(yīng)用安培環(huán)路定理時，不需要考慮磁場的對稱性和電流的分布情況D.安培環(huán)路定理中的電流必須是傳導(dǎo)電流，不包括位移電流4、在電磁感應(yīng)的現(xiàn)象研究中，關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的內(nèi)涵及應(yīng)用，以下哪種描述是恰當?shù)模浚ǎ〢.法拉第電磁感應(yīng)定律指出，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，楞次定律則確定了感應(yīng)電流的方向，總是阻礙磁通量的變化B.法拉第電磁感應(yīng)定律只適用于閉合回路中的磁通量變化，楞次定律對于復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象無法給出準確的電流方向判斷C.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動勢的大小和方向只由法拉第電磁感應(yīng)定律決定，楞次定律沒有實際作用D.法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律都是經(jīng)驗定律，缺乏理論基礎(chǔ)和嚴格的數(shù)學推導(dǎo)5、在光學成像的原理中，對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，以下描述不準確的是（）A.薄透鏡成像公式適用于各種類型的透鏡B.像的虛實、正倒和大小與物距和焦距有關(guān)C.當物距大于兩倍焦距時，成倒立縮小的實像D.透鏡的焦距越短，成像的放大倍數(shù)越大6、在電磁學的磁場中，畢奧-薩伐爾定律用于計算電流產(chǎn)生的磁場。對于一段長度為L的直導(dǎo)線，通有電流I，距離導(dǎo)線為r處一點的磁感應(yīng)強度大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與I和r有關(guān)B.只與I、r和L有關(guān)C.與I、r、L以及導(dǎo)線的形狀有關(guān)D.與I、r、L、導(dǎo)線的形狀以及周圍介質(zhì)有關(guān)7、關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內(nèi)B.光的強度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化8、在電磁學的知識體系中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象的本質(zhì)。一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果磁通量在極短時間內(nèi)從Φ1變化到Φ2，以下哪個表達式能正確計算感應(yīng)電動勢的大小？（）A.E=(Φ2-Φ1)B.E=(Φ2-Φ1)/tC.E=-(Φ2-Φ1)D.E=-(Φ2-Φ1)/t9、在靜電場的高斯定理應(yīng)用中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，通過高斯面計算電場強度時，與高斯面的半徑有怎樣的關(guān)系？（）A.電場強度與高斯面半徑成正比B.電場強度與高斯面半徑成反比C.電場強度與高斯面半徑的平方成正比D.在球外，電場強度與高斯面半徑的平方成反比10、在研究牛頓運動定律時，一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經(jīng)過時間t后，它的速度會發(fā)生怎樣的變化？（）A.速度不變B.速度增加Ft/mC.速度增加F/mtD.速度增加mFt11、在電學中，一個電容器充電后與電源斷開，然后將兩極板間的距離增大，那么電容器的電容、電壓和電場強度會如何變化？（）A.電容減小，電壓增大，電場強度不變B.電容增大，電壓減小，電場強度減小C.電容不變，電壓不變，電場強度不變D.電容減小，電壓不變，電場強度減小12、在電磁學中，一個長直螺線管內(nèi)部的磁場均勻分布。若已知螺線管的匝數(shù)、電流和長度，以下關(guān)于磁場強度的計算，哪一項是不準確的？（）A.磁場強度與電流成正比B.磁場強度與匝數(shù)成正比C.磁場強度與螺線管長度無關(guān)D.可以通過安培環(huán)路定理計算磁場強度13、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過程違反了熱力學第二定律的克勞修斯表述？（）A.熱從高溫物體自發(fā)傳給低溫物體B.功完全轉(zhuǎn)化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.以上都不違反14、在磁場中，一根通有電流I、長度為L的直導(dǎo)線，垂直于磁場方向放置，若磁感應(yīng)強度為B，那么導(dǎo)線所受的安培力大小是多少？（）A.BILB.0C.BIL/2D.無法確定15、在光學的折射定律中，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16、在電學中，電容是描述電容器儲存電荷能力的物理量。以下關(guān)于電容的決定因素，不正確的是？（）A.電容器的電容與極板間的距離成反比B.電容器的電容與極板的正對面積成正比C.電容器的電容與極板間的介質(zhì)有關(guān)D.電容器所帶電荷量越多，電容越大17、在電場的高斯定理的理解中，關(guān)于其表述和適用條件，以下哪種說法是恰當?shù)?？（）A.電場的高斯定理表明，通過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B.高斯定理適用于任何電場，包括變化的電場，但對于非對稱的電場，應(yīng)用高斯定理求解電場強度比較困難C.電場的高斯定理可以直接求出任意電場中某點的電場強度，不需要考慮電場的對稱性D.高斯定理只適用于均勻電場，對于非均勻電場無法應(yīng)用18、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動中，角動量守恒定律在很多情況下都適用。以下關(guān)于角動量守恒的條件，不準確的是？（）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)力對轉(zhuǎn)軸的力矩之和為零D.角動量守恒定律在微觀和宏觀領(lǐng)域都適用19、在量子物理中，泡利不相容原理指出在一個原子中，不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的量子態(tài)。那么在一個原子的同一軌道上，最多能容納幾個電子？（）A.1B.2C.3D.420、關(guān)于熱力學過程中的絕熱過程和等溫過程，以下對于絕熱壓縮和等溫壓縮過程中壓強變化、內(nèi)能變化和做功情況的分析，不正確的是（）A.絕熱壓縮過程壓強增加較快B.等溫壓縮過程內(nèi)能不變C.絕熱壓縮過程外界對系統(tǒng)做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.絕熱壓縮和等溫壓縮過程外界做功相同21、對于光的偏振現(xiàn)象，以下關(guān)于自然光、偏振光的產(chǎn)生和檢驗方法以及偏振光的應(yīng)用，表述錯誤的是（）A.自然光通過偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動方向在垂直于傳播方向的平面內(nèi)是固定的C.可以用偏振片檢驗光是否為偏振光D.光的偏振現(xiàn)象在通信領(lǐng)域沒有應(yīng)用22、對于靜電場中的高斯定理，以下對于通過閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)電荷代數(shù)和之間關(guān)系的理解，不正確的是（）A.高斯定理反映了靜電場是有源場B.電通量只與曲面內(nèi)的電荷有關(guān)，與曲面外的電荷無關(guān)C.無論曲面形狀如何，只要閉合曲面內(nèi)電荷代數(shù)和不變，電通量就不變D.高斯定理只適用于對稱性電場23、在電磁學中，安培力的大小與電流、磁場等因素有關(guān)。一根長度為L的直導(dǎo)線，通有電流I，垂直放入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，導(dǎo)線所受安培力的大小為F。若將導(dǎo)線長度增加到2L，電流增大到2I，磁場的磁感應(yīng)強度增大到2B，此時導(dǎo)線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.2FB.4FC.8FD.16F24、在熱力學過程中，卡諾循環(huán)具有重要的理論意義。以下關(guān)于卡諾循環(huán)效率的描述，不準確的是？（）A.卡諾循環(huán)效率只與高溫熱源和低溫熱源的溫度有關(guān)B.提高高溫熱源溫度或降低低溫熱源溫度可以提高卡諾循環(huán)效率C.卡諾循環(huán)效率可以達到100%D.實際熱機的效率總是低于卡諾循環(huán)效率25、在熱學中，一定量的理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程，以下哪個物理量不變？（）A.溫度B.內(nèi)能C.壓強D.熵二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）分析磁通量的概念及計算方法，探討磁通量在電磁學中的重要意義。2、（本題5分）對于一個在豎直方向上做振動的彈簧振子，已知彈簧的彈性系數(shù)和振子的質(zhì)量，如何分析振子在不同位置的速度、加速度和勢能？3、（本題5分）在量子力學中，解釋隧道效應(yīng)的物理機制，并討論其在半導(dǎo)體器件和掃描隧道顯微鏡等領(lǐng)域的應(yīng)用？4、（本題5分）解釋在研究熱傳遞過程中熱導(dǎo)率的概念，說明其影響因素和在材料科學中的應(yīng)用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一均勻細桿可繞一端點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，桿長為L，質(zhì)量為m，初始時桿處于水平位置，無初速度釋放。求桿轉(zhuǎn)到與豎直方向成θ角時的角速度和角加速度。2、（本題5分）在相對論中，一靜止長度為L0的桿沿x軸方向以速度v運動。計算觀察者測量到的桿的長度，并分析當速度接近光速時長度的變化趨勢。3、（本題5分）一均勻帶電的球體，半徑為R，電荷量為Q，求球體內(nèi)外的電場強度分布和電勢分布。4、（本題5分）一均勻帶電球體，半徑為R，帶電荷量為Q，球心處有一點電荷q。計算點電荷受到的庫侖力，并討論當球體電荷量變化時庫侖力的變化。5、（本題5分）一個質(zhì)量為M的楔形物體放在水平地面上，楔形物體的斜面光滑，傾角為θ。一個質(zhì)量為m的小物塊放在楔形物體的斜面上，由靜止開始下