西安交通大學(xué)《量子光學(xué)與量子信息導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁西安交通大學(xué)

《量子光學(xué)與量子信息導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30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)測元素的化學(xué)性質(zhì)D.對原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響2、在電磁學(xué)中，對于一個(gè)平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時(shí)保持極板上的電荷量不變。以下關(guān)于電容器的電容和兩極板間電壓的變化，哪一項(xiàng)說法是不正確的？（）（）A.電容減小，電壓增大B.電容與極板間距成反比，所以間距增大電容必然減小C.電荷量不變時(shí)，電容減小會(huì)導(dǎo)致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化3、在波動(dòng)學(xué)中，多普勒效應(yīng)描述了波源和觀察者相對運(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4、在研究電阻的串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，總電阻的計(jì)算方法不同。有三個(gè)電阻R1、R2、R3，分別為2Ω、3Ω、4Ω，將它們并聯(lián)，總電阻為多少？（）A.9/11ΩB.12/11ΩC.13/11ΩD.1Ω5、在靜電學(xué)的知識體系中，庫侖定律描述了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力。有兩個(gè)電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計(jì)算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r26、關(guān)于相對論性動(dòng)量和能量，當(dāng)一個(gè)粒子的速度接近光速時(shí)，其動(dòng)量和能量的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有很大的不同，以下哪種情況能體現(xiàn)這種差異？（）A.動(dòng)量隨速度增加而線性增加B.能量與速度無關(guān)C.動(dòng)量和能量都趨于無窮大D.能量不僅取決于動(dòng)量還與速度有關(guān)7、在光學(xué)的折射定律中，對于光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)的折射情況，以下關(guān)于入射角和折射角的正弦值之比與介質(zhì)折射率的關(guān)系，描述不準(zhǔn)確的是（）A.入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的相對折射率B.折射率大的介質(zhì)中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質(zhì)中的傳播速度有關(guān)D.不同頻率的光在同一介質(zhì)中的折射率相同8、在電磁學(xué)的磁場對電流的作用中，一段通有電流的導(dǎo)線在磁場中受到安培力的作用。當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時(shí)，安培力的大小與哪些因素有關(guān)？（）A.只與電流大小有關(guān)B.只與磁場強(qiáng)度有關(guān)C.與電流大小和磁場強(qiáng)度都有關(guān)D.與電流大小、磁場強(qiáng)度和導(dǎo)線長度都有關(guān)9、在熱力學(xué)第三定律的探討中，關(guān)于絕對零度不可達(dá)到的原理和其意義，以下哪種描述是正確的？（）A.熱力學(xué)第三定律指出，絕對零度可以通過有限的步驟達(dá)到，只是目前的技術(shù)還無法實(shí)現(xiàn)B.絕對零度不可達(dá)到意味著在任何過程中，系統(tǒng)的溫度都不可能降低到絕對零度，這反映了熱現(xiàn)象的方向性和有限性C.熱力學(xué)第三定律對實(shí)際的熱學(xué)過程沒有任何指導(dǎo)意義，只是一種理論上的假設(shè)D.絕對零度不可達(dá)到是因?yàn)樵诮咏^對零度時(shí)，物質(zhì)的性質(zhì)會(huì)發(fā)生奇異的變化，使得進(jìn)一步降溫變得不可能10、對于光學(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)象對光通信沒有影響11、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用伏安法測量一個(gè)未知電阻的阻值。若實(shí)驗(yàn)中電流表采用內(nèi)接法，電壓表內(nèi)阻為Rv，電流表內(nèi)阻為Ra，測量值為Rx'。以下關(guān)于測量值與真實(shí)值的關(guān)系，哪一項(xiàng)分析是不準(zhǔn)確的？（）A.測量值大于真實(shí)值，因?yàn)殡娏鞅矸謮築.真實(shí)值可以通過相關(guān)公式計(jì)算得出C.當(dāng)Rv遠(yuǎn)大于Rx且Ra較小時(shí)，測量誤差較小D.測量值與電源的電動(dòng)勢無關(guān)12、在研究帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，它將做什么運(yùn)動(dòng)？（）A.勻速直線運(yùn)動(dòng)B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.平拋運(yùn)動(dòng)13、在光學(xué)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(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14、在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，測量電阻是常見的操作。用伏安法測量一個(gè)未知電阻R的阻值，實(shí)驗(yàn)中電壓表的內(nèi)阻為RV，電流表的內(nèi)阻為RA。若采用電流表外接法，測量值會(huì)比真實(shí)值偏大還是偏?。浚ǎ〢.偏大B.偏小C.相等D.無法確定15、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是等價(jià)的。克勞修斯表述指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。那么，要實(shí)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(zhì)C.等待足夠長的時(shí)間D.以上都不對二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在電磁學(xué)中，討論電動(dòng)勢的定義和種類？2、（本題5分）在量子力學(xué)中，氫原子的能級結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的研究內(nèi)容。請解釋氫原子能級的量子化特點(diǎn)，推導(dǎo)氫原子能級公式，并說明其在原子光譜和激光技術(shù)中的應(yīng)用。3、（本題5分）說明量子力學(xué)中的量子隧穿時(shí)間的概念及研究意義，分析量子隧穿時(shí)間在量子力學(xué)中的重要性。三、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在量子力學(xué)中，波粒二象性是一個(gè)核心概念，請?jiān)敿?xì)論述波粒二象性的實(shí)驗(yàn)證據(jù)、物理意義以及其對現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的深遠(yuǎn)影響。2、（本題5分）在流體力學(xué)中，分析渦旋的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)和演化，論述渦旋的物理特性、數(shù)學(xué)描述，以及渦旋在流體流動(dòng)和湍流研究中的作用和應(yīng)用。3、（本題5分）波動(dòng)光學(xué)中的偏振現(xiàn)象在許多領(lǐng)域有重要應(yīng)用，分析偏振光的產(chǎn)生方法、特性以及在通信、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)中的具體應(yīng)用實(shí)例。4、（本題5分）相對論力學(xué)對經(jīng)典力學(xué)進(jìn)行了修正和拓展，請深入探討相對論力學(xué)中的質(zhì)能等價(jià)原理，包括其數(shù)學(xué)表達(dá)式、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及在能源和天體物理中的應(yīng)用。5、（本題5分）論述固體物理中晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及分類，分析其對材料性能的影響。四、計(jì)算題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）在一個(gè)折射率為n的介質(zhì)中，有一束平行光垂直照射到一個(gè)凸透鏡上，凸透鏡的焦距為f。已知介質(zhì)折射率n和凸透鏡焦距f，求平行光經(jīng)過凸透鏡后的會(huì)聚點(diǎn)位置。2、（本題10分）