上海邦德職業(yè)技術(shù)學院《量子力學（I）》2023-2024學年第二學期期末試卷

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《量子力學（I）》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共30個小題，每小題1分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在相對論中，當一個物體的運動速度接近光速時，以下哪個物理量會變得接近于無窮大？（）A.物體的質(zhì)量B.物體的動能C.物體的動量D.物體的勢能2、在狹義相對論中，對于同時的相對性概念，以下關(guān)于在不同慣性參考系中觀察兩個事件是否同時發(fā)生的判斷，描述不準確的是（）A.在一個參考系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個參考系中一定不同時發(fā)生B.同時的相對性是由于光速不變原理導致的C.當兩個參考系的相對速度較小時，同時的相對性不明顯D.同時的相對性與觀察者的運動狀態(tài)有關(guān)3、在電磁學中，對于一個平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時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，電容減小會導致電壓降低D.可以通過電容的定義式和決定式來分析電壓的變化4、在剛體力學的研究中，轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動特性的重要物理量。對于一個質(zhì)量分布均勻的細圓環(huán)，其半徑為R，質(zhì)量為M，關(guān)于其繞圓心軸的轉(zhuǎn)動慣量，以下哪個表達式是正確的？（）A.MR2B.2MR2C.1/2MR2D.1/4MR25、關(guān)于熱力學第一定律，對于一個封閉系統(tǒng)經(jīng)歷絕熱過程時，以下關(guān)于內(nèi)能變化、外界做功和熱量傳遞的表述，不正確的是（）A.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換B.外界對系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能增加C.系統(tǒng)對外界做功，系統(tǒng)內(nèi)能減小D.內(nèi)能的變化量等于外界做功的大小，與系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關(guān)6、在熱力學的研究中，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、溫度和壓強都發(fā)生了變化。以下關(guān)于這些變化的描述，哪一項是不準確的？（）（）A.氣體內(nèi)能減小，因為絕熱膨脹對外做功B.溫度降低，因為內(nèi)能減小C.壓強減小，且與體積成反比D.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量7、在波動光學中，楊氏雙縫干涉實驗是研究光的干涉現(xiàn)象的經(jīng)典實驗。在實驗中，兩縫間距為d，屏到雙縫的距離為D，波長為λ的單色光垂直入射，若要使干涉條紋間距變大，以下哪種方法可行？（）A.減小d，增大DB.增大d，減小DC.減小λ，增大dD.增大λ，減小D8、在靜電場中，電勢能是一個重要的概念。以下關(guān)于電勢能的特點，不正確的是？（）A.電勢能是相對的，其值取決于零勢能點的選擇B.正電荷在電場中電勢越高的地方電勢能越大C.負電荷在電場中電勢越低的地方電勢能越大D.電荷在電場中某點的電勢能與其電荷量的比值就是該點的電勢9、在狹義相對論中，同時的相對性是一個重要概念。在一個慣性系中同時發(fā)生的兩個事件，在另一個相對運動的慣性系中是否一定同時發(fā)生？（）A.一定同時發(fā)生B.一定不同時發(fā)生C.可能同時發(fā)生，也可能不同時發(fā)生D.取決于兩個慣性系的相對速度大小10、在量子力學的范疇中，考慮一個處于定態(tài)的微觀粒子。若其波函數(shù)為ψ(x)，則在某一位置x處發(fā)現(xiàn)粒子的概率密度與波函數(shù)的模的平方成正比。以下關(guān)于概率密度的描述，哪一項是不正確的？（）A.概率密度反映了在該位置找到粒子的可能性大小B.波函數(shù)的相位對概率密度沒有影響C.不同位置的概率密度之和一定等于1D.概率密度的分布與測量的時間無關(guān)11、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.藍光D.紫光12、在熱力學的卡諾循環(huán)中，由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。如果卡諾熱機的高溫熱源溫度為T1，低溫熱源溫度為T2，其效率η可以表示為？（）A.1-T2/T1B.1-T1/T2C.T2/(T1-T2)D.(T1-T2)/T113、在熱力學中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的熱力學量。對于一個絕熱不可逆過程，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14、在研究靜電場的高斯定理時，通過一個閉合曲面的電通量與曲面內(nèi)包含的電荷量有什么關(guān)系？（）A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比15、在電磁學中，位移電流的概念是由麥克斯韋提出的。對于一個充滿均勻電介質(zhì)的平行板電容器，在充電過程中，位移電流與傳導電流的大小關(guān)系是怎樣的？（）A.位移電流大于傳導電流B.位移電流小于傳導電流C.位移電流等于傳導電流D.兩者大小沒有固定關(guān)系16、在相對論的框架下，一個高速運動的粒子的質(zhì)量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關(guān)于粒子質(zhì)量的變化趨勢，哪一（）17、在熱力學第二定律的學習中，對于一個熱機，從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W。以下關(guān)于熱機效率的表達式，哪一項是不正確的？（）A.η=W/Q1B.η=（Q1-Q2）/Q1C.熱機效率不可能達到100%D.熱機效率與工作物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)18、在光學的薄透鏡成像中，物距、像距和焦距之間存在一定的關(guān)系。當一個物體位于凸透鏡前兩倍焦距處時，所成的像的性質(zhì)是怎樣的？（）A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像19、在光學部分，光的折射現(xiàn)象是重要的知識點。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，此時折射角會如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定20、在波動光學的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點與單縫衍射和雙縫干涉都有關(guān)系。當光柵的縫數(shù)增加時，主極大的寬度會如何變化？（）A.變寬B.變窄C.不變D.先變窄后變寬21、在熱力學的領(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，在壓強不變的情況下，溫度升高時其體積會發(fā)生變化。以下關(guān)于體積變化的描述，哪一項是正確的？（）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22、對于光學儀器的分辨率，以下關(guān)于顯微鏡和望遠鏡的分辨率的限制因素、提高分辨率的方法以及與波長和孔徑的關(guān)系的解釋，不準確的是（）A.顯微鏡的分辨率受衍射現(xiàn)象限制B.增大孔徑可以提高望遠鏡的分辨率C.波長越短，光學儀器的分辨率越高D.分辨率只與儀器本身有關(guān)，與觀測環(huán)境無關(guān)23、在光學的折射定律中，折射率是關(guān)鍵參數(shù)。一束光線從玻璃射入空氣中，玻璃的折射率為n，入射角為i。若玻璃的折射率增大，入射角不變，折射光線會如何變化？（）A.折射角增大B.折射角減小C.折射角不變D.無法確定24、在熱力學第二定律的表述中，克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。對于一個熱機，從高溫熱源吸收的熱量為Q1，向低溫熱源放出的熱量為Q2，對外做功為W，如果該熱機的效率為50%，且Q1=100J，那么W的值是多少？（）A.25JB.50JC.75JD.100J25、關(guān)于光學的知識，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應該如何計算？（）A.sini/sinrB.sinr/siniC.cosi/cosrD.cosr/cosi26、關(guān)于相對論性動量和能量，當一個粒子的速度接近光速時，其動量和能量的表達式與經(jīng)典力學有很大的不同，以下哪種情況能體現(xiàn)這種差異？（）A.動量隨速度增加而線性增加B.能量與速度無關(guān)C.動量和能量都趨于無窮大D.能量不僅取決于動量還與速度有關(guān)27、關(guān)于光的偏振現(xiàn)象，自然光通過偏振片后變成偏振光，以下哪種說法能正確描述偏振光的特點？（）A.光的振動方向在一個平面內(nèi)B.光的強度不變C.光的頻率發(fā)生變化D.光的波長發(fā)生變化28、在電磁學的知識體系里，關(guān)于電磁波的產(chǎn)生和傳播特性，以下哪種表述是恰當?shù)?？（）A.電磁波只能由電荷的勻速運動產(chǎn)生，其傳播不需要介質(zhì)，在真空中的傳播速度與頻率無關(guān)B.電磁波可以由電荷的變速運動產(chǎn)生，其傳播需要介質(zhì)，在不同介質(zhì)中的傳播速度相同C.電磁波的產(chǎn)生與電荷的運動無關(guān)，其傳播速度在真空中恒定，但在不同介質(zhì)中會發(fā)生變化，且頻率越高，折射越明顯D.電磁波由周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)產(chǎn)生，在真空中以光速傳播，頻率不同的電磁波在同一介質(zhì)中的傳播速度不同29、對于固體物理的知識，以下關(guān)于晶體結(jié)構(gòu)和晶格振動的特點，哪一項是正確的？（）A.晶體具有規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，晶格振動對晶體的熱學性質(zhì)沒有影響B(tài).晶體中的原子或分子在空間呈無序排列，晶格振動的頻率與晶體的彈性常數(shù)無關(guān)C.晶體結(jié)構(gòu)的類型眾多，晶格振動會導致晶體產(chǎn)生熱膨脹和熱傳導等現(xiàn)象D.晶格振動只在高溫下對晶體的性質(zhì)有作用，在低溫時可以忽略不計30、在牛頓力學的研究中，對于一個物體在光滑水平面上受到水平力作用時的運動情況，以下描述不準確的是（）A.物體的加速度與所受的力成正比B.力消失后，物體將保持勻速直線運動C.物體的速度會一直線性增加D.物體的質(zhì)量越大，加速度越小二、論述題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在量子場論中，分析規(guī)范場的概念和作用，論述電磁場作為規(guī)范場的數(shù)學表述和物理意義，以及規(guī)范場論在粒子物理標準模型中的地位和應用。2、（本題5分）深入探討量子力學中的氫原子的量子態(tài)和能級結(jié)構(gòu)，解釋其數(shù)學模型、物理圖像和在原子光譜分析、量子化學中的應用。3、（本題5分）電動力學中的電磁波輻射理論對于天線設計和電磁輻射防護具有指導意義，分析電磁波輻射的條件、機制和輻射功率的計算方法。4、（本題5分）分析電磁學中的電磁波的傳播特性及應用，如無線電通信、雷達等，闡述其工作原理。5、（本題5分）詳細論述熱力學系統(tǒng)中的自由能和吉布斯函數(shù)，解釋其物理意義、計算方法以及在判斷熱力學過程自發(fā)性和平衡條件中的作用。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）結(jié)合熱力學中的焦耳定律，解釋其物理意義，推導在熱功轉(zhuǎn)換過程中的表達式，并舉例說明其應用。2、（本題5分）在光學中，解釋凸透鏡成像的作圖法和成像規(guī)律？3、（本題5分）請詳細闡述熱力學中的克勞修斯不等式，解釋其物理意義，推導其表達式，并舉例說明其在判斷不可逆過程中的應用。4、（本題5分）在光的折射現(xiàn)象中，當光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，入射角和折射角的大小關(guān)系如何？若入射角逐漸增大，會發(fā)生什么現(xiàn)象？5、（本題5分）對于一個在磁場中運動的導體棒，已知磁場強度、導體棒的長度和速度，如何計算導體棒產(chǎn)生的感應電動勢？四、計算題（本大題共2