湖北師范大學(xué)《量子信息導(dǎo)論》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《量子信息導(dǎo)論》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在電磁感應(yīng)的現(xiàn)象研究中，關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的內(nèi)涵及應(yīng)用，以下哪種描述是恰當(dāng)?shù)?？（）A.法拉第電磁感應(yīng)定律指出，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，楞次定律則確定了感應(yīng)電流的方向，總是阻礙磁通量的變化B.法拉第電磁感應(yīng)定律只適用于閉合回路中的磁通量變化，楞次定律對于復(fù)雜的電磁感應(yīng)現(xiàn)象無法給出準(zhǔn)確的電流方向判斷C.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動勢的大小和方向只由法拉第電磁感應(yīng)定律決定，楞次定律沒有實(shí)際作用D.法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律都是經(jīng)驗(yàn)定律，缺乏理論基礎(chǔ)和嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)2、關(guān)于靜電場中的電介質(zhì)，對于電介質(zhì)的極化現(xiàn)象、極化強(qiáng)度和電介質(zhì)對電場的影響，以下說法不準(zhǔn)確的是（）A.電介質(zhì)在電場中會發(fā)生極化B.極化強(qiáng)度與外加電場強(qiáng)度成正比C.插入電介質(zhì)會使電場強(qiáng)度減小D.電介質(zhì)的極化是瞬間完成的3、在研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中，通過測量水平位移和豎直位移來計(jì)算初速度。如果實(shí)驗(yàn)中忽略了空氣阻力的影響，實(shí)際測量的初速度會比真實(shí)值：（）A.偏大B.偏小C.相等D.無法確定4、在牛頓力學(xué)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(yùn)動情況，以下描述不準(zhǔn)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(yùn)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5、在波動光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，一束光通過一個狹縫后發(fā)生衍射。若狹縫寬度減小，同時保持其他條件不變。以下關(guān)于衍射條紋的寬度和強(qiáng)度的變化，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.衍射條紋寬度增大B.衍射條紋強(qiáng)度減弱C.可以通過衍射的理論分析條紋的變化D.衍射條紋的變化與光的頻率無關(guān)6、在研究簡諧振動時，一個質(zhì)量為m的物體在彈簧的作用下做簡諧振動，其振動方程為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)于振動周期的變化，哪一項(xiàng)判斷是不準(zhǔn)確的？（）A.振動周期減小，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.振動周期的變化與初始相位φ無關(guān)7、在光學(xué)的折射現(xiàn)象中，斯涅爾定律描述了入射角和折射角與兩種介質(zhì)折射率的關(guān)系。以下關(guān)于斯涅爾定律的應(yīng)用，不正確的是？（）A.可以用于計(jì)算光線在不同介質(zhì)界面的折射角B.當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，折射角小于入射角C.光在同種均勻介質(zhì)中傳播時，斯涅爾定律不適用D.斯涅爾定律只適用于可見光，對其他電磁波不適用8、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(diǎn)，不正確的是？（）A.電勢能是相對的，其值取決于零勢能點(diǎn)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(fù)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(diǎn)的電勢能與其電荷量的比值就是該點(diǎn)的電勢9、在波動學(xué)中，機(jī)械波的波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定。對于在同一均勻介質(zhì)中傳播的橫波和縱波，以下關(guān)于它們波速的比較，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.橫波波速大于縱波波速B.橫波波速小于縱波波速C.橫波波速等于縱波波速D.無法比較10、在波動學(xué)的研究中，機(jī)械波的傳播具有一定的特性。一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，其波源的振動方程為y=Asin(ωt)，波速為v。在t時刻，x處質(zhì)點(diǎn)的振動位移y與哪些因素有關(guān)？（）A.只與t有關(guān)B.只與x有關(guān)C.與t和x都有關(guān)D.與t和x都無關(guān)11、在量子物理的原子結(jié)構(gòu)模型中，對于玻爾模型和量子力學(xué)模型的區(qū)別與聯(lián)系，以下關(guān)于電子軌道、能量量子化和電子躍遷的解釋，不準(zhǔn)確的是（）A.玻爾模型中電子軌道是固定的B.量子力學(xué)模型中電子運(yùn)動狀態(tài)用波函數(shù)描述C.兩種模型都能很好地解釋所有原子的光譜現(xiàn)象D.電子躍遷會吸收或放出特定頻率的光子12、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都揭示了熱現(xiàn)象的方向性。以下哪種過程違反了熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述？（）A.熱從高溫物體自發(fā)傳給低溫物體B.功完全轉(zhuǎn)化為熱C.熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其他影響D.以上都不違反13、在原子核物理中，比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。以下哪種原子核的比結(jié)合能最大？（）A.氫原子核B.氦原子核C.鈾原子核D.鐵原子核14、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象研究中，自然光通過偏振片后會變成偏振光。如果讓兩偏振片的偏振化方向夾角逐漸增大，透過兩偏振片的光強(qiáng)會怎樣變化？（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小15、在波動光學(xué)的薄膜干涉中，增透膜是利用光的干涉原理來減少反射光，增加透射光。對于一種折射率為1.38的薄膜材料，要使其在波長為550nm的光下起到增透效果，薄膜的最小厚度應(yīng)該是多少？（）A.99.6nmB.110.5nmC.125.7nmD.148.9nm16、在熱力學(xué)中，熵是一個反映系統(tǒng)混亂程度的物理量。以下關(guān)于熵的變化，不準(zhǔn)確的是？（）A.在絕熱可逆過程中，熵不變B.在絕熱不可逆過程中，熵增加C.熵增加原理適用于孤立系統(tǒng)D.熵的變化只與初末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)17、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(yùn)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18、在波動光學(xué)中，光柵衍射是一種重要的衍射現(xiàn)象。以下關(guān)于光柵衍射條紋的特點(diǎn)，不準(zhǔn)確的是？（）A.光柵衍射條紋是等間距的B.光柵常數(shù)越小，衍射條紋越寬C.光柵衍射條紋的亮度分布不均勻D.增加光柵的縫數(shù)，條紋會變得更加尖銳明亮19、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.氣體對外做功的值等于內(nèi)能的減少量20、關(guān)于簡諧振動，對于一個水平彈簧振子的運(yùn)動，以下關(guān)于振幅、周期、頻率和相位等物理量的意義和變化規(guī)律的敘述，錯誤的是（）A.振幅表示振子偏離平衡位置的最大距離B.周期和頻率只與振子的質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)C.相位描述振子在不同時刻的運(yùn)動狀態(tài)D.振子通過平衡位置時，速度最大，加速度為零二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）隨著量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，探討其物理機(jī)制、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和在精密測量及量子計(jì)算中的應(yīng)用前景。2、（本題5分）隨著光學(xué)纖維通信技術(shù)的進(jìn)步，探討光纖的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)光原理和通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)（如光源、調(diào)制解調(diào)），以及光纖通信的發(fā)展趨勢。3、（本題5分）對于一個在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體棒，已知磁場強(qiáng)度、導(dǎo)體棒的長度和速度，如何計(jì)算導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？4、（本題5分）在波動光學(xué)中，偏振光的產(chǎn)生方式有哪些？解釋偏振光的特性以及在實(shí)際中的應(yīng)用，如在立體電影和偏振光顯微鏡中的應(yīng)用。5、（本題5分）結(jié)合量子力學(xué)中的不確定性原理，解釋其物理內(nèi)涵，推導(dǎo)位置和動量、能量和時間的不確定關(guān)系，并舉例說明其應(yīng)用。三、計(jì)算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在一個絕熱容器中，有一定量的理想氣體，初始壓強(qiáng)為P?=1×10^5Pa，體積為V?=0.01m3，經(jīng)過絕熱壓縮，體積變?yōu)閂?=0.005m3。計(jì)算氣體的終態(tài)壓強(qiáng)P?以及絕熱過程中外界對氣體所做的功。2、（本題5分）在一個串聯(lián)電路中，電源電動勢為12V，內(nèi)阻為1.0Ω，電阻R1為5.0Ω，R2為10.0Ω。計(jì)算電路中的電流、R1兩端的電壓和電源的輸出功率。3、（本題5分）一長直導(dǎo)線通有電流I，在其垂直方向距離為d處有一平行的金屬棒，金屬棒長度為L，以速度v平行于導(dǎo)線運(yùn)動。計(jì)算金屬棒中的動生電動勢，并分析其方向。4、（本題5分）一個質(zhì)量為m的物體在半徑為R的光滑半球形碗內(nèi)做小幅度擺動。計(jì)算擺動的周期，并分析當(dāng)半徑和質(zhì)量變化時周期的變化規(guī)律。5、（本題5分）在一個靜電場中，有一個半徑為R的空心導(dǎo)體球，球內(nèi)有一點(diǎn)電荷q。計(jì)算球外的電場強(qiáng)度和電勢分布，并討論當(dāng)電荷位置變化時電場和電勢的變化。四、論述題（本大題共3個小題，共3