吉林大學《量子力學A》2021-2022學年第一學期期末試卷

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《量子力學A》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、在電磁感應中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉動，產生的感應電動勢的大小與以下哪個因素無關？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應強度C.線圈轉動的角速度D.線圈的電阻2、在熱學中，理想氣體的內能只與溫度有關。以下關于理想氣體內能的變化，不準確的是？（）A.一定質量的理想氣體，溫度升高，內能一定增加B.理想氣體絕熱膨脹，內能一定減小C.理想氣體等壓壓縮，內能一定減小D.理想氣體等溫變化，內能一定不變，但對外做功3、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的?？藙谛匏贡硎鲋赋觯瑹崃坎荒茏园l(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實現(xiàn)熱量從低溫物體傳到高溫物體，必須滿足什么條件？（）A.消耗外部能量B.改變物體的性質C.等待足夠長的時間D.以上都不對4、關于光的偏振現(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5、在剛體定軸轉動的研究中，一個質量分布不均勻的圓盤繞固定軸轉動。若已知圓盤的轉動慣量和角速度，以下關于圓盤的角動量和動能，哪一項計算是不準確的？（）A.角動量等于轉動慣量與角速度的乘積B.動能可以通過轉動慣量和角速度的平方計算C.改變轉動軸的位置，轉動慣量會發(fā)生變化，但角動量不變D.圓盤的動能與質量分布的均勻程度無關6、在熱力學第二定律的學習中，對于一個熱機，從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W。以下關于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質的性質無關7、在靜電場的高斯定理中，對于一個帶有均勻電荷分布的球體，若已知球體的電荷量和半徑，以下關于通過球面的電通量，哪一項分析是不準確的？（）A.電通量與球體的電荷量成正比B.電通量與球面的半徑無關C.可以通過高斯定理計算電通量D.電通量的大小與電場的分布有關8、在量子力學的領域，微觀粒子具有波粒二象性。對于一個具有一定動量p的微觀粒子，其對應的德布羅意波長λ可以通過哪個公式計算？（）A.λ=h/pB.λ=p/hC.λ=hpD.λ=h/(p2)9、在相對論力學中，質能方程E=mc2揭示了質量和能量的等價性。以下關于質能方程的理解，不準確的是？（）A.質量和能量可以相互轉化，且轉化過程中總能量守恒B.靜止物體也具有能量，其大小由質能方程給出C.質能方程表明質量就是能量，能量就是質量D.在核反應中，質量的虧損會釋放出巨大的能量10、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感是常見的概念。以下關于自感和互感系數(shù)的決定因素，不正確的是？（）A.自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)以及是否有鐵芯有關B.互感系數(shù)與兩個線圈的相對位置、匝數(shù)以及周圍介質有關C.兩個線圈靠得越近，互感系數(shù)越大D.自感系數(shù)和互感系數(shù)都與電流的變化率成正比11、在光學的折射現(xiàn)象中，斯涅爾定律描述了入射角和折射角與兩種介質折射率的關系。以下關于斯涅爾定律的應用，不正確的是？（）A.可以用于計算光線在不同介質界面的折射角B.當光從光疏介質射向光密介質時，折射角小于入射角C.光在同種均勻介質中傳播時，斯涅爾定律不適用D.斯涅爾定律只適用于可見光，對其他電磁波不適用12、對于電容和電容器，以下關于平行板電容器的電容大小與極板面積、極板間距和介質的關系，以及電容器的充電和放電過程的理解，不準確的是（）A.電容與極板面積成正比，與極板間距成反比B.介質的介電常數(shù)越大，電容越大C.電容器充電時電流逐漸減小，放電時電流逐漸增大D.電容器的電容大小與所加電壓無關13、在波動光學中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關于光的偏振的應用，不準確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強度B.可以通過偏振現(xiàn)象判斷光是自然光還是偏振光C.偏振光在通信領域有廣泛的應用D.光的偏振現(xiàn)象對所有光學儀器的性能都沒有影響14、在相對論中，一個物體的運動速度接近光速時，其長度會發(fā)生收縮。以下關于長度收縮效應的描述，哪一項是不正確的？（）A.收縮只發(fā)生在運動方向上B.收縮的程度與速度的平方成正比C.對于靜止的觀察者，物體的長度會變短D.長度收縮是一種視覺錯覺，實際上物體的長度不變15、在電場的學習中，電場強度的概念至關重要。一個均勻帶電的圓環(huán)，圓心處的電場強度為E。若將圓環(huán)的半徑增大一倍，電荷分布不變，圓心處的電場強度會如何變化？（）A.電場強度不變B.電場強度增大一倍C.電場強度減小為原來的一半D.電場強度減小為原來的四分之一二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）結合電磁學中的電磁場能量和能流，分析電磁場能量密度和能流密度的表達式，推導能量守恒定律在電磁場中的表達式，并舉例說明其應用。2、（本題5分）結合熱力學循環(huán)（如卡諾循環(huán)），分析其效率的計算方法、影響因素，以及在熱機和制冷機設計中的應用。3、（本題5分）簡述電場強度的定義及計算方法，舉例說明電場強度在實際問題中的應用。4、（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。三、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）光學中的干涉和衍射現(xiàn)象具有重要的理論和實際價值，分析其產生的條件、特點和相關實驗，論述它們在光學測量、成像等方面的應用。2、（本題5分）深入探討量子力學中的泡利不相容原理，解釋其物理意義和在原子結構、元素周期表等方面的重要應用。3、（本題5分）詳細論述熱力學系統(tǒng)中的自由能和吉布斯函數(shù)，解釋其物理意義、計算方法以及在判斷熱力學過程自發(fā)性和平衡條件中的作用。4、（本題5分）電磁學中的電感和電容在電路中起著重要作用，探討電感和電容的物理概念、計算方法和在交流電路中的特性，以及在濾波電路和儲能電路中的應用。5、（本題5分）相對論力學對經典力學進行了修正和拓展，請深入探討相對論力學中的質能等價原理，包括其數(shù)學表達式、實驗驗證以及在能源和天體物理中的應用。四、計算題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）在一個LC振蕩電路中，電感L為50μH，電容C為200pF。初始時電容器充電到電壓為10V。計算電路的振蕩頻率以及電容器電壓第一次達到最大值所需的時間。2、（本題10分）在一個由兩個電阻分別為R?和R?、兩個電感分別為L?和L?的線圈串聯(lián)組成的電路中，電源電動勢為E，內阻為r。求電路中的電流、各元件兩端的電壓以及儲存的磁場能量。3、（本題10分）