中國礦業(yè)大學(xué)《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頁中國礦業(yè)大學(xué)《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、在光學(xué)的折射現(xiàn)象中，當(dāng)光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，有可能發(fā)生全反射。對(duì)于一定的入射角，哪種情況下更容易發(fā)生全反射？（）A.光密介質(zhì)的折射率較大B.光疏介質(zhì)的折射率較大C.入射角較小D.以上都不對(duì)2、對(duì)于氣體分子動(dòng)理論，以下關(guān)于理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀解釋，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.理想氣體的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)容器壁的碰撞產(chǎn)生的，溫度與分子的平均動(dòng)能無關(guān)B.理想氣體的壓強(qiáng)和溫度都與氣體分子的平均動(dòng)能成正比，分子的平均動(dòng)能越大，壓強(qiáng)和溫度越高C.理想氣體的壓強(qiáng)取決于分子的密度和平均速度，溫度只與分子的勢(shì)能有關(guān)D.氣體分子動(dòng)理論無法解釋理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀本質(zhì)，只是一種經(jīng)驗(yàn)性的理論3、關(guān)于光學(xué)的知識(shí)，一束單色光從空氣斜射入某種介質(zhì)中，入射角為i，折射角為r，該介質(zhì)的折射率n應(yīng)該如何計(jì)算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi4、在量子物理中，對(duì)于微觀粒子的波粒二象性，以下關(guān)于粒子的波動(dòng)性和粒子性的關(guān)系，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.在某些情況下表現(xiàn)出波動(dòng)性，在某些情況下表現(xiàn)出粒子性B.波動(dòng)性和粒子性不能同時(shí)表現(xiàn)出來C.波動(dòng)性和粒子性是微觀粒子的固有屬性D.對(duì)微觀粒子的描述需要同時(shí)考慮波動(dòng)性和粒子性5、在近代物理中，關(guān)于電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，當(dāng)逐個(gè)發(fā)射電子時(shí)，以下關(guān)于屏上形成的干涉條紋的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.隨著發(fā)射電子數(shù)量的增加，逐漸呈現(xiàn)出干涉條紋B.單個(gè)電子也能與自身發(fā)生干涉C.干涉條紋的出現(xiàn)表明電子具有波動(dòng)性D.干涉條紋的位置和強(qiáng)度與電子的發(fā)射時(shí)間有關(guān)6、在光學(xué)成像中，薄透鏡成像公式描述了物距、像距和焦距之間的關(guān)系。以下關(guān)于薄透鏡成像的特點(diǎn)，不準(zhǔn)確的是？（）A.當(dāng)物距大于兩倍焦距時(shí)，成倒立縮小的實(shí)像B.當(dāng)物距等于焦距時(shí)，不能成像C.像的大小和正倒只與物距有關(guān)，與焦距無關(guān)D.薄透鏡可以成實(shí)像也可以成虛像7、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向夾角為θ，以下關(guān)于透過偏振片后的光強(qiáng)，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.光強(qiáng)與cos2θ成正比B.當(dāng)θ=0時(shí)，光強(qiáng)最大C.可以通過馬呂斯定律計(jì)算光強(qiáng)D.光強(qiáng)與入射光的波長有關(guān)8、在量子物理中，氫原子的能級(jí)是量子化的。當(dāng)氫原子從n=3的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)，會(huì)發(fā)射出一個(gè)光子，該光子的波長大約是多少？（）A.656nmB.486nmC.434nmD.122nm9、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)匝數(shù)為N的線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？（）A.線圈的面積B.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度D.線圈的電阻10、在研究簡諧振動(dòng)時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動(dòng)，其振動(dòng)方程為x=Asin(ωt+φ)。若彈簧的勁度系數(shù)增大，而其他條件不變。以下關(guān)于振動(dòng)周期的變化，哪一項(xiàng)判斷是不準(zhǔn)確的？（）A.振動(dòng)周期減小，因?yàn)橹芷谂c勁度系數(shù)的平方根成反比B.可以通過簡諧振動(dòng)的周期公式來分析周期的變化C.振幅不變的情況下，勁度系數(shù)增大必然導(dǎo)致周期縮短D.振動(dòng)周期的變化與初始相位φ無關(guān)11、在機(jī)械波的學(xué)習(xí)中，波的傳播特性需要深入理解。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0時(shí)刻的波形如圖所示。已知波速為v，經(jīng)過時(shí)間t，x=2m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，那么t的值是多少？（）A.1/vB.3/vC.5/vD.7/v12、在光學(xué)的成像問題中，凸透鏡成像具有多種情況。當(dāng)物體位于凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間時(shí)，所成的像是怎樣的？（）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13、在電磁學(xué)中，位移電流的概念是麥克斯韋方程組的重要組成部分。以下關(guān)于位移電流的產(chǎn)生和特點(diǎn)，不正確的是？（）A.位移電流是由變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的B.位移電流與傳導(dǎo)電流一樣會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)C.位移電流在真空中也能存在D.位移電流的大小與電容器極板間的電壓成正比14、對(duì)于熱學(xué)中的熱平衡定律，以下關(guān)于兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度變化、熱量傳遞和熵的變化的解釋，不正確的是（）A.最終達(dá)到熱平衡時(shí)，兩個(gè)物體溫度相同B.熱量從高溫物體傳遞到低溫物體C.熱平衡過程中總熵增加D.熱平衡定律只適用于固體之間的熱傳遞15、在光學(xué)領(lǐng)域，光的干涉和衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的重要表現(xiàn)。對(duì)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以下關(guān)于干涉條紋特點(diǎn)的描述，不正確的是？（）A.相鄰明條紋或暗條紋之間的間距相等B.條紋的間距與入射光的波長成正比C.條紋的亮度分布是均勻的，與位置無關(guān)D.當(dāng)雙縫間距減小時(shí)，條紋間距增大16、對(duì)于量子力學(xué)的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時(shí)表現(xiàn)為粒子，有時(shí)表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量B.波粒二象性意味著微觀粒子既是粒子又是波，不確定性原理表明我們可以同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量，但測(cè)量精度有限C.波粒二象性和不確定性原理只適用于微觀世界，對(duì)宏觀物體沒有任何意義D.微觀粒子的波粒二象性和不確定性原理是相互矛盾的，無法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為17、在熱力學(xué)的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.氣體內(nèi)能減小，因?yàn)榻^熱膨脹對(duì)外做功B.溫度降低，因?yàn)閮?nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對(duì)外做功的值等于內(nèi)能的減少量18、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.16F19、在熱力學(xué)的研究中，一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程。在此過程中，氣體的內(nèi)能、溫度和壓強(qiáng)都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因?yàn)榻^熱膨脹對(duì)外做功B.溫度降低，因?yàn)閮?nèi)能減小C.壓強(qiáng)減小，且與體積成反比D.氣體對(duì)外做功的值等于內(nèi)能的減少量20、在相對(duì)論中，當(dāng)一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，以下哪個(gè)物理量會(huì)變得接近于無窮大？（）A.物體的質(zhì)量B.物體的動(dòng)能C.物體的動(dòng)量D.物體的勢(shì)能21、在光學(xué)的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。當(dāng)光線從折射率為n1的介質(zhì)射向折射率為n2的介質(zhì)，且n1>n2時(shí)，如果入射角逐漸增大，那么折射角會(huì)如何變化？（）A.一直增大B.先增大后減小C.增大到一定程度后變?yōu)?0度D.保持不變22、在光學(xué)部分，光的折射現(xiàn)象是重要的知識(shí)點(diǎn)。一束光線從空氣斜射入水中，入射角為i，折射角為r。若光線在水中的傳播速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，入射角不變，此時(shí)折射角會(huì)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23、對(duì)于靜電場(chǎng)的性質(zhì)，以下關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的概念以及它們之間的關(guān)系，哪一個(gè)是正確的？（）A.電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，電勢(shì)是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總是指向電勢(shì)降低的方向B.電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)沒有直接關(guān)系，它們分別獨(dú)立描述電場(chǎng)的不同特性，電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)一定高C.電勢(shì)的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小成正比，電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方電勢(shì)也一定為零D.電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都是標(biāo)量，它們的疊加遵循代數(shù)相加的原則24、在波動(dòng)光學(xué)中，光的偏振現(xiàn)象表明了光的橫波特性。以下關(guān)于光的偏振的應(yīng)用，不準(zhǔn)確的是？（）A.偏振片可以用于減少反射光的強(qiáng)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(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用D.光的偏振現(xiàn)象對(duì)所有光學(xué)儀器的性能都沒有影響25、在相對(duì)論力學(xué)中，考慮一個(gè)物體的動(dòng)能。當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，以下關(guān)于動(dòng)能的表達(dá)式和變化趨勢(shì)，哪一項(xiàng)分析是不準(zhǔn)確的？（）A.動(dòng)能的表達(dá)式與經(jīng)典力學(xué)中的不同B.動(dòng)能隨著速度的增加而急劇增大C.可以通過相對(duì)論的能量方程推導(dǎo)動(dòng)能的表達(dá)式D.當(dāng)速度較小時(shí)，相對(duì)論動(dòng)能與經(jīng)典動(dòng)能近似相等26、在近代物理中，電子通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性，以下哪種解釋能說明這一現(xiàn)象？（）A.電子與雙縫邊緣發(fā)生碰撞B.電子在雙縫間發(fā)生折射C.電子的運(yùn)動(dòng)遵循概率波規(guī)律D.電子受到雙縫間電場(chǎng)的作用27、關(guān)于熱力學(xué)中的循環(huán)過程，對(duì)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(duì)外做功，逆循環(huán)外界對(duì)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%28、在研究簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，回復(fù)力的特點(diǎn)需要明確。一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，回復(fù)力大小與位移大小成正比，方向相反。當(dāng)位移為最大位移的一半時(shí)，回復(fù)力的大小是最大回復(fù)力的多少倍？（）A.1/2B.√2/2C.1/√2D.1/429、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(cè)元素的化學(xué)性質(zhì)D.對(duì)原子核的結(jié)構(gòu)沒有影響30、在研究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用時(shí)，安培力的大小可以用公式F=BIL計(jì)算。如果電流方向與磁場(chǎng)方向夾角為60°，安培力的大小是多少？（假設(shè)B、L不變）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F二、論述題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）光學(xué)中的干涉和衍射現(xiàn)象具有重要的理論和實(shí)際價(jià)值，分析其產(chǎn)生的條件、特點(diǎn)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)，論述它們?cè)诠鈱W(xué)測(cè)量、成像等方面的應(yīng)用。2、（本題5分）分析熱力學(xué)中的卡諾循環(huán)的意義及應(yīng)用，探討其在熱機(jī)效率和能源利用中的作用。3、（本題5分）深入研究熱力學(xué)中的理想氣體狀態(tài)方程，闡述其推導(dǎo)過程、適用條件和在描述氣體性質(zhì)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。4、（本題5分）分析量子場(chǎng)論的基本概念和方法，討論其在現(xiàn)代物理學(xué)中的重要地位。5、（本題5分）深入探討量子力學(xué)中的量子糾纏現(xiàn)象，解釋其物理概念、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和在量子通信、量子計(jì)算中的應(yīng)用前景。三、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在相對(duì)論力學(xué)中，考慮一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的粒子與一個(gè)靜止的粒子發(fā)生碰撞。請(qǐng)分析在相對(duì)論框架下，碰撞前后能量和動(dòng)量的守恒情況，并與經(jīng)典力學(xué)中的結(jié)果進(jìn)行比較。2、（本題5分）闡述牛頓第三定律的內(nèi)涵，探討其在不同領(lǐng)域的具體實(shí)例及作用。3、（本題5分）分析楞次定律的內(nèi)涵及判斷感應(yīng)電流方向的方法，探討其在電磁感應(yīng)中的作用。4、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的長度收縮效應(yīng)，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達(dá)式