鄭州大學(xué)《量子力學(xué)》2021-2022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頁鄭州大學(xué)

《量子力學(xué)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)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30個(gè)小題，每小題1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、關(guān)于光的色散現(xiàn)象，一束白光通過三棱鏡后會被分解成不同顏色的光，以下哪種顏色的光偏折程度最大？（）A.紅光B.綠光C.藍(lán)光D.紫光2、在電磁學(xué)中，安培環(huán)路定理用于計(jì)算磁場的分布。對于一個(gè)無限長直載流導(dǎo)線，通過安培環(huán)路定理計(jì)算其周圍的磁場強(qiáng)度，與到導(dǎo)線距離的關(guān)系是怎樣的？（）A.與距離成正比B.與距離成反比C.與距離的平方成正比D.與距離的平方成反比3、在原子核物理中，半衰期是描述放射性元素衰變快慢的物理量。某放射性元素的半衰期為T，經(jīng)過時(shí)間2T后，未衰變的原子核數(shù)目占原原子核數(shù)目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/164、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，一個(gè)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，以下哪種情況會導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場強(qiáng)度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場強(qiáng)度改變C.磁場強(qiáng)度和回路面積同時(shí)改變D.以上情況均可5、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勢無關(guān)6、在電磁學(xué)領(lǐng)域，法拉第電磁感應(yīng)定律描述了感應(yīng)電動勢與磁通量變化之間的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)閉合線圈在均勻磁場中以恒定速度轉(zhuǎn)動時(shí)，如果磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度突然增大一倍，而線圈的轉(zhuǎn)動速度不變，那么感應(yīng)電動勢會發(fā)生怎樣的變化？（）A.增大一倍B.增大兩倍C.增大四倍D.保持不變7、在電磁學(xué)中，法拉第電磁感應(yīng)定律揭示了電磁現(xiàn)象之間的重要聯(lián)系。以下關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.感應(yīng)電動勢的大小與穿過閉合回路的磁通量的變化率成正比B.即使回路不閉合，只要磁通量發(fā)生變化，也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢C.感應(yīng)電動勢的方向總是阻礙磁通量的變化D.磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢就一定越大，與回路的電阻無關(guān)8、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.線圈轉(zhuǎn)動的角速度D.線圈的電阻9、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)10、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對于兩個(gè)相鄰的線圈，其中一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與它們之間的互感系數(shù)以及電流變化率之間有怎樣的關(guān)系？（）A.感應(yīng)電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應(yīng)電動勢與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應(yīng)電動勢與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應(yīng)電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成反比11、在剛體的定軸轉(zhuǎn)動中，對于轉(zhuǎn)動慣量的概念和計(jì)算，以及角動量守恒定律的應(yīng)用條件和結(jié)果，以下說法不正確的是（）A.轉(zhuǎn)動慣量與剛體的質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)B.質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動慣量越大C.角動量守恒定律只適用于合外力矩為零的情況D.系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量改變時(shí)，角動量一定改變12、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(qiáng)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13、在相對論的框架下，一個(gè)高速運(yùn)動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當(dāng)速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.質(zhì)量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質(zhì)量公式來定量計(jì)算質(zhì)量的變化C.速度越接近光速，質(zhì)量增加越緩慢D.質(zhì)量的變化與粒子的靜止質(zhì)量和速度有關(guān)14、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15、在熱力學(xué)的領(lǐng)域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質(zhì)量的理想氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，溫度升高時(shí)其體積會發(fā)生變化。以下關(guān)于體積變化的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.體積增大B.體積減小C.體積不變D.體積的變化取決于氣體的種類16、在電磁學(xué)的磁場對電流的作用中，安培力的大小與電流強(qiáng)度、導(dǎo)線長度、磁感應(yīng)強(qiáng)度以及電流與磁場的夾角有關(guān)。當(dāng)電流與磁場垂直時(shí)，一段長度為L的直導(dǎo)線通有電流I，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，所受安培力的大小是多少？（）A.BILB.BIL/2C.BILsinθD.BILcosθ17、對于電磁振蕩，在LC振蕩電路中，電容器放電完畢時(shí)，以下哪個(gè)物理量達(dá)到最大值？（）A.電容器的電荷量B.電路中的電流C.電感中的自感電動勢D.電容器兩極板間的電壓18、在相對論的框架下，對于高速運(yùn)動物體的長度收縮和時(shí)間膨脹現(xiàn)象，以下關(guān)于其產(chǎn)生條件和影響因素的描述，不準(zhǔn)確的是（）A.物體運(yùn)動速度越快，長度收縮越明顯B.時(shí)間膨脹只在接近光速時(shí)才顯著C.長度收縮和時(shí)間膨脹與觀察者的參考系有關(guān)D.對于低速運(yùn)動物體，長度收縮和時(shí)間膨脹可以忽略不計(jì)19、關(guān)于靜電場中的電勢，在一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場中，等勢面的形狀是什么？（）A.圓形B.橢圓形C.球面D.不規(guī)則曲面20、在波動光學(xué)中，兩束相干光疊加產(chǎn)生干涉條紋，條紋間距與以下哪個(gè)因素有關(guān)？（）A.光的波長B.兩束光的強(qiáng)度差C.觀察屏到光源的距離D.以上因素均有關(guān)21、在相對論中，質(zhì)速關(guān)系表明物體的質(zhì)量會隨著速度的增加而增加。以下關(guān)于質(zhì)速關(guān)系的理解，不準(zhǔn)確的是？（）A.當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，其質(zhì)量會趨于無窮大B.質(zhì)速關(guān)系是狹義相對論的重要推論之一C.質(zhì)速關(guān)系說明在低速情況下，經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)量概念仍然適用D.物體的質(zhì)量增加是由于其動能的增加導(dǎo)致的22、在剛體定軸轉(zhuǎn)動中，力矩的作用會改變剛體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動的剛體，受到多個(gè)力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉(zhuǎn)動角速度會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.保持不變D.先增大后減小23、在波動方程的推導(dǎo)和應(yīng)用中，關(guān)于一維簡諧波的波動方程及其解的物理意義，以下哪種表述是準(zhǔn)確的？（）A.一維簡諧波的波動方程描述了波的傳播規(guī)律，其解表示了在不同位置和時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移，波速只與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質(zhì)的性質(zhì)和傳播方向無關(guān)C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機(jī)械波，其波速在不同介質(zhì)中相同D.波動方程的推導(dǎo)基于牛頓運(yùn)動定律，只適用于機(jī)械波，對電磁波不適用24、關(guān)于熱力學(xué)中的循環(huán)過程，對于正循環(huán)和逆循環(huán)的定義、熱機(jī)效率和制冷系數(shù)的計(jì)算，以及卡諾循環(huán)的特點(diǎn)和效率極限的闡述，描述錯(cuò)誤的是（）A.正循環(huán)對外做功，逆循環(huán)外界對系統(tǒng)做功B.熱機(jī)效率和制冷系數(shù)都與工作物質(zhì)無關(guān)C.卡諾循環(huán)是理想的可逆循環(huán)D.卡諾熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%25、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向可以用楞次定律來判斷。當(dāng)穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向的關(guān)系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定26、關(guān)于波動方程，對于一列沿x軸正方向傳播的簡諧波的波動方程的物理意義和求解方法，以下理解不準(zhǔn)確的是（）A.波動方程描述了任意時(shí)刻波線上各質(zhì)點(diǎn)的位移B.已知波速和初始條件可以確定波動方程C.波動方程中的相位表示質(zhì)點(diǎn)振動的狀態(tài)D.波動方程只適用于機(jī)械波27、在熱力學(xué)的研究中，理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關(guān)于氣體的溫度、壓強(qiáng)和熵的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.溫度不變B.壓強(qiáng)減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比28、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29、在光學(xué)儀器中，顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的原理和性能是重要的知識點(diǎn)。以下關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)，不正確的是？（）A.顯微鏡的分辨本領(lǐng)取決于物鏡的數(shù)值孔徑B.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)取決于物鏡的口徑C.增大顯微鏡的放大倍數(shù)可以提高分辨本領(lǐng)D.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)與目鏡無關(guān)30、對于相對論性動能，當(dāng)一個(gè)粒子的速度接近光速時(shí)，其動能的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)有很大差異，以下哪種說法能體現(xiàn)這種差異？（）A.動能與速度成正比B.動能與速度的平方成正比C.動能趨于無窮大D.動能增長速度逐漸變慢二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）詳細(xì)分析靜磁場中的磁力矩和磁偶極矩的概念，闡述其物理意義、計(jì)算方法和在磁體在磁場中的運(yùn)動和磁性材料中的應(yīng)用。2、（本題5分）在量子光學(xué)中，分析光子的統(tǒng)計(jì)特性和量子態(tài)，論述光子數(shù)態(tài)、相干態(tài)和壓縮態(tài)的物理意義和數(shù)學(xué)描述，以及其在激光物理和量子通信中的應(yīng)用。3、（本題5分）詳細(xì)論述牛頓運(yùn)動定律在經(jīng)典力學(xué)中的地位和作用，并舉例說明其在實(shí)際問題中的應(yīng)用以及局限性。4、（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)論述其內(nèi)涵、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及對我們理解微觀世界的重要意義。5、（本題5分）量子力學(xué)中的量子態(tài)的演化遵循薛定諤方程，闡述含時(shí)薛定諤方程和不含時(shí)薛定諤方程的區(qū)別和應(yīng)用場景，以及在量子態(tài)控制和量子計(jì)算中的意義。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在電磁學(xué)中，安培力和洛倫茲力分別描述了電流元和運(yùn)動電荷在磁場中的受力情況。請解釋安培力和洛倫茲力的關(guān)系，說明它們的計(jì)算公式和方向判斷方法，并舉例說明其在實(shí)際中的應(yīng)用。2、（本題5分）在量子物理中，解釋超導(dǎo)現(xiàn)象的微觀機(jī)制？3、（本題5分）在波動光學(xué)的干涉和衍射實(shí)驗(yàn)中，論述雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、單縫衍射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果分析。4、（本題5分）簡述電磁波的特點(diǎn)及分類，分析不同類型電磁波在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用。5、（本題5分）在相