西安交通大學(xué)《高等量子力學(xué)》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頁西安交通大學(xué)

《高等量子力學(xué)》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)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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、關(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)論，對(duì)于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關(guān)于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點(diǎn)和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無限大2、在量子物理中，光子的能量與頻率有關(guān)。一個(gè)光子的頻率為ν，其能量為E。若光子的頻率變?yōu)?ν，能量會(huì)變?yōu)槎嗌?？（）A.2EB.E/2C.4ED.E/43、對(duì)于光學(xué)中的光的散射現(xiàn)象，以下關(guān)于瑞利散射和米氏散射的特點(diǎn)、產(chǎn)生條件以及在大氣光學(xué)中的應(yīng)用，表述錯(cuò)誤的是（）A.瑞利散射強(qiáng)度與波長的四次方成反比B.米氏散射的強(qiáng)度與波長關(guān)系不大C.天空呈現(xiàn)藍(lán)色是瑞利散射的結(jié)果D.光的散射現(xiàn)象對(duì)光通信沒有影響4、在近代物理中，關(guān)于原子核的放射性衰變，一個(gè)放射性原子核經(jīng)過一定時(shí)間發(fā)生衰變。以下關(guān)于衰變規(guī)律和半衰期的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.衰變的概率與時(shí)間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時(shí)間C.不同的放射性原子核半衰期不同D.半衰期與外界條件無關(guān)5、關(guān)于波動(dòng)方程，已知一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波的波速為v，波長為λ，頻率為f，那么其波動(dòng)方程可以表示為什么形式？（）A.y=Asin(2πft-2πx/λ)B.y=Asin(2πft+2πx/λ)C.y=Acos(2πft-2πx/λ)D.y=Acos(2πft+2πx/λ)6、在波動(dòng)光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理來減少反射光，增加透射光。對(duì)于一種折射率為1.38的薄膜材料，要使其在波長為550nm的光下起到增透效果，薄膜的最小厚度應(yīng)該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm7、在磁場(chǎng)對(duì)電流的作用中，對(duì)于安培力的大小、方向的判斷以及磁力矩的計(jì)算，以下說法錯(cuò)誤的是（）A.安培力的大小與電流大小、導(dǎo)線長度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)B.安培力的方向用左手定則判斷C.當(dāng)載流導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力最大D.磁力矩等于安培力與力臂的乘積8、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的線圈在均勻磁場(chǎng)B中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em為多少？（）A.Em=NBSωB.Em=NBSω2C.Em=BSωD.Em=BSω29、在波動(dòng)光學(xué)中，光柵衍射是一種重要的衍射現(xiàn)象。以下關(guān)于光柵衍射條紋的特點(diǎn)，不準(zhǔn)確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數(shù)越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數(shù)，條紋會(huì)變得更加尖銳明亮10、在電磁學(xué)中，安培力的大小與電流、磁場(chǎng)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到2B，此時(shí)導(dǎo)線所受安培力的大小變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.2FB.4FC.8FD.16F11、在電磁學(xué)中，一個(gè)邊長為L的正方形導(dǎo)線框，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線框轉(zhuǎn)動(dòng)平面與磁場(chǎng)方向垂直，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值是多少？（）A.BL2ωB.2BL2ωC.√2BL2ωD.1/2BL2ω12、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13、在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)能是一個(gè)重要的概念。以下關(guān)于電勢(shì)能的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.電勢(shì)能是相對(duì)的，其值取決于零勢(shì)能點(diǎn)的選擇B.正電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越高的地方電勢(shì)能越大C.負(fù)電荷在電場(chǎng)中電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大D.電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能與其電荷量的比值就是該點(diǎn)的電勢(shì)14、對(duì)于光的偏振現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生原因和應(yīng)用領(lǐng)域，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.光的偏振現(xiàn)象是由于光的橫波特性導(dǎo)致的，廣泛應(yīng)用于攝影、通信、液晶顯示等領(lǐng)域B.光的偏振只與光的傳播方向有關(guān)，與光源和介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，其應(yīng)用范圍有限C.偏振現(xiàn)象使得光的能量發(fā)生損失，因此在大多數(shù)情況下應(yīng)盡量避免D.光的偏振無法通過人工方法產(chǎn)生，只能在自然條件下觀察到15、在相對(duì)論中，對(duì)于一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，其質(zhì)量會(huì)隨著速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量的增加趨勢(shì)是怎樣的？（）A.質(zhì)量增加得越來越慢B.質(zhì)量增加得越來越快C.質(zhì)量保持不變D.質(zhì)量先增加得快，后增加得慢16、在熱力學(xué)中，熵是一個(gè)反映系統(tǒng)混亂程度的熱力學(xué)量。對(duì)于一個(gè)絕熱不可逆過程，系統(tǒng)的熵是如何變化的？（）A.不變B.減小C.增大D.可能增大也可能減小17、在電磁學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于一個(gè)變化的磁場(chǎng)在其周圍空間產(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18、在熱力學(xué)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(xué)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19、在波動(dòng)學(xué)中，多普勒效應(yīng)描述了波源和觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)頻率的變化。當(dāng)波源和觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率會(huì)怎樣變化？（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低20、在剛體力學(xué)中，一剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I，角速度為ω。若對(duì)剛體施加一個(gè)恒定的合外力矩M，經(jīng)過一段時(shí)間t。以下關(guān)于角速度的變化，哪一項(xiàng)表述是不準(zhǔn)確的？（）A.角速度的增加量為Mt/IB.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，角速度的增加越慢C.合外力矩越大，角速度的變化越快D.角速度的變化與剛體的初始角速度無關(guān)二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）對(duì)于一個(gè)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒，已知磁場(chǎng)強(qiáng)度、導(dǎo)體棒的長度和速度，如何計(jì)算導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？2、（本題5分）闡述在熱力學(xué)中克勞修斯不等式的意義和應(yīng)用，說明其與熵增加原理的關(guān)系。3、（本題5分）在相對(duì)論中，討論相對(duì)論質(zhì)量增加的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法？三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一束光從水中射向空氣，水的折射率為1.33，入射角為45°。計(jì)算折射角和發(fā)生全反射的臨界角。2、（本題5分）一長直導(dǎo)線通有變化的電流I=I0*cos(ωt)，在其附近有一匝數(shù)為N的矩形線圈，邊長分別為L1和L2，線圈與導(dǎo)線平行且距離為d。計(jì)算線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并分析其變化規(guī)律。3、（本題5分）一個(gè)半徑為R的金屬球，帶電量為Q，球外有一點(diǎn)電荷q，距離球心為r（r>R）。計(jì)算點(diǎn)電荷受到的庫侖力，并分析當(dāng)球的電量和點(diǎn)電荷位置變化時(shí)力的變化。4、（本題5分）一個(gè)理想氣體進(jìn)行絕熱膨脹，體積從V1增大到V2。已知?dú)怏w的初始?jí)簭?qiáng)P1、初始溫度T1、體積V1和V2，以及氣體的比熱容比γ，求氣體的末態(tài)壓強(qiáng)P2和溫度T2。5、（本題5分）在一個(gè)LC并聯(lián)電路中，電感L=20mH，電容C