湖北师范大学《量子力学》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《量子力学》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、关于气体分子运动论，对于理想气体分子的速率分布规律，以下关于麦克斯韦速率分布函数的特点和意义的阐述，不正确的是（）A.麦克斯韦速率分布函数反映了气体分子速率的分布情况B.温度越高，气体分子的平均速率越大C.最概然速率是指出现概率最大的速率D.气体分子的速率可以无限大2、在波动学中，两列频率相同、振幅相同、振动方向相同但传播方向相反的波叠加会形成驻波。以下关于驻波的特点，哪一项描述是不准确的？（）A.有些位置始终静止不动，称为波节B.相邻波节之间的距离为半个波长C.波腹处的振幅是波源振幅的两倍D.驻波的能量不随时间传播3、在热学中，一定质量的理想气体经历等压膨胀过程。已知气体的比热容为Cp，吸收的热量为Q。以下关于气体体积变化量与其他物理量的关系，哪一项推导是不正确的？（）A.利用热力学第一定律和等压过程的特点进行推导B.体积变化量与温度变化量成正比C.体积变化量与吸收的热量成正比D.体积变化量与比热容Cp无关4、在研究磁场对电流的作用时，安培力的大小可以用公式F=BIL计算。如果电流方向与磁场方向夹角为60°，安培力的大小是多少？（假设B、L不变）（）A.F/2B.√3F/2C.FD.√3F5、在光的衍射现象中，衍射条纹的宽度与波长、障碍物尺寸等因素有关。一束波长为λ的光通过一个宽度为a的狭缝发生衍射，若波长增大到2λ，其他条件不变，衍射条纹的宽度会如何变化？（）A.宽度不变B.宽度增大到原来的2倍C.宽度增大到原来的4倍D.宽度减小到原来的一半6、在光学领域，光的干涉和衍射现象是光的波动性的重要表现。对于杨氏双缝干涉实验，以下关于干涉条纹特点的描述，不正确的是？（）A.相邻明条纹或暗条纹之间的间距相等B.条纹的间距与入射光的波长成正比C.条纹的亮度分布是均匀的，与位置无关D.当双缝间距减小时，条纹间距增大7、在静电场中，电势能是一个重要的概念。以下关于电势能的特点，不正确的是？（）A.电势能是相对的，其值取决于零势能点的选择B.正电荷在电场中电势越高的地方电势能越大C.负电荷在电场中电势越低的地方电势能越大D.电荷在电场中某点的电势能与其电荷量的比值就是该点的电势8、在量子物理的原子结构模型中，对于玻尔模型和量子力学模型的区别与联系，以下关于电子轨道、能量量子化和电子跃迁的解释，不准确的是（）A.玻尔模型中电子轨道是固定的B.量子力学模型中电子运动状态用波函数描述C.两种模型都能很好地解释所有原子的光谱现象D.电子跃迁会吸收或放出特定频率的光子9、关于光学的知识，一束单色光从空气斜射入某种介质中，入射角为i，折射角为r，该介质的折射率n应该如何计算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi10、在相对论中，一个物体的运动速度接近光速时，其长度会发生收缩。以下关于长度收缩效应的描述，哪一项是不正确的？（）A.收缩只发生在运动方向上B.收缩的程度与速度的平方成正比C.对于静止的观察者，物体的长度会变短D.长度收缩是一种视觉错觉，实际上物体的长度不变11、在热力学中，理想气体的状态方程有着重要的应用。假设一定量的理想气体在初始状态时，压强为P1，体积为V1，温度为T1，经过绝热过程后，压强变为P2，体积变为V2，温度变为T2，且P2=2P1，V2=V1/2，那么T2与T1的比值是多少？（）A.2B.4C.8D.1612、在电磁学的电磁波理论中，对于电磁波的产生、传播特性和应用，以下关于电磁波的波长、频率、波速的关系以及电磁波在真空中和介质中的传播的描述，错误的是（）A.电磁波的波速等于波长与频率的乘积B.电磁波在真空中的传播速度是恒定的C.电磁波在介质中的波长比在真空中长D.不同频率的电磁波在真空中传播速度相同13、在静电场中，电势是描述电场能的性质的物理量。对于一个点电荷产生的电场，距离点电荷越远，电势如何变化？（）A.越高B.越低C.不变D.先升高后降低14、在电磁学中，一个边长为L的正方形导线框，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，若磁场的磁感应强度为B，线框转动平面与磁场方向垂直，那么线框中产生的感应电动势的最大值是多少？（）A.BL²ωB.2BL²ωC.√2BL²ωD.1/2BL²ω15、对于相对论性动能，当一个粒子的速度接近光速时，其动能的表达式与经典力学有很大差异，以下哪种说法能体现这种差异？（）A.动能与速度成正比B.动能与速度的平方成正比C.动能趋于无穷大D.动能增长速度逐渐变慢16、在光学的干涉实验中，用杨氏双缝干涉装置观察干涉条纹。若光源由单色光换成白光，以下关于干涉条纹的变化，哪一项描述是不准确的？（）A.中央条纹仍为白色B.其他条纹变为彩色C.条纹间距不变D.条纹的清晰度降低17、在波动光学中，薄膜干涉是一种常见的现象。一束光照射在厚度均匀的薄膜上，发生干涉现象。若薄膜的厚度增加，干涉条纹的间距会如何变化？（）A.间距不变B.间距增大C.间距减小D.无法确定18、在光学的薄透镜成像中，物距、像距和焦距之间存在一定的关系。当一个物体位于凸透镜前两倍焦距处时，所成的像的性质是怎样的？（）A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像C.正立、放大的虚像D.正立、缩小的虚像19、在电磁感应现象中，自感和互感都是重要的概念。对于两个相邻的线圈，其中一个线圈中的电流发生变化时，在另一个线圈中产生的感应电动势与它们之间的互感系数以及电流变化率之间有怎样的关系？（）A.感应电动势与互感系数和电流变化率都成正比B.感应电动势与互感系数成正比，与电流变化率成反比C.感应电动势与互感系数成反比，与电流变化率成正比D.感应电动势与互感系数和电流变化率都成反比20、在电场的学习中，电场强度的概念至关重要。一个均匀带电的圆环，圆心处的电场强度为E。若将圆环的半径增大一倍，电荷分布不变，圆心处的电场强度会如何变化？（）A.电场强度不变B.电场强度增大一倍C.电场强度减小为原来的一半D.电场强度减小为原来的四分之一21、在电学中，电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。以下关于电容的决定因素，不正确的是？（）A.电容器的电容与极板间的距离成反比B.电容器的电容与极板的正对面积成正比C.电容器的电容与极板间的介质有关D.电容器所带电荷量越多，电容越大22、在波动学中，多普勒效应描述了波源和观察者相对运动时频率的变化。当波源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会怎样变化？（）A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低23、对于热力学第一定律，一定质量的理想气体在绝热容器中被压缩，其内能会如何改变？（）A.内能不变B.内能减小C.内能增大D.无法确定24、在光学的折射定律中，入射角i和折射角r的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。当光线从折射率为n1的介质射向折射率为n2的介质，且n1>n2时，如果入射角逐渐增大，那么折射角会如何变化？（）A.一直增大B.先增大后减小C.增大到一定程度后变为90度D.保持不变25、在光学的全反射现象中，当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。对于给定的两种介质，临界角的大小与哪些因素有关？（）A.只与光密介质的折射率有关B.只与光疏介质的折射率有关C.与两种介质的折射率都有关D.与光的频率有关二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）在波动学中，解释波的叠加原理在多个波源情况下的应用？2、（本题5分）在波动光学中，光的干涉和衍射都涉及光的叠加原理。请解释光的叠加原理的内容，说明干涉和衍射现象中光的叠加方式的区别，并举例说明其在光学实验和实际应用中的体现。3、（本题5分）随着光学纤维通信技术的进步，探讨光纤的结构、导光原理和通信系统中的关键技术（如光源、调制解调），以及光纤通信的发展趋势。4、（本题5分）在热力学中，热机效率是衡量热机性能的重要指标。请解释热机效率的定义和计算公式，说明影响热机效率的因素，并举例说明如何提高热机的效率。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）一均匀带电圆环，半径为R，电荷线密度为λ，轴线上一点P到圆心的距离为x。求P点的电场强度和电势。2、（本题5分）有一无限大均匀带电平板，电荷面密度为σ，求平板两侧距离为d处的电场强度大小和方向。若在该处放置一个质量为m、带电量为q的点电荷，求点电荷所受的电场力。3、（本题5分）在一个LC振荡电路中，电容C=10μF，电感L=0.1H，初始时电容器充电到电压U=100V。求电路的振荡频率、电流的最大值以及电容器上电压随时间的变化规律。4、（本题5分）一个折射率为1.5的玻璃砖，放在空气中，一束光线从玻璃砖的一个表面入射，入射角为60°。计算光线在玻璃砖内发生折射时的折射角和在玻璃砖内传播的时间（假设玻璃砖的厚度为d）。5、（本题5分）一质量分布均匀的圆盘，半径为R，质量为M，绕通过圆心且垂直于盘面的轴转动。计算圆盘的转动惯量，并求出在扭矩作用下圆盘的角加速度。四、论述题（本大