鄭州大學《量子力學》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁鄭州大學

《量子力學》2021-2022學年第一學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、關于光的色散現(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2、在電磁學中，安培環(huán)路定理用于計算磁場的分布。對于一個無限長直載流導線，通過安培環(huán)路定理計算其周圍的磁場強度，與到導線距離的關系是怎樣的？（）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，經過時間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、在電磁感應現(xiàn)象中，一個閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時會產生感應電動勢，以下哪種情況會導致磁通量發(fā)生變化？（）A.磁場強度不變，回路面積改變B.回路面積不變，磁場強度改變C.磁場強度和回路面積同時改變D.以上情況均可5、在電學實驗中，用伏安法測量一個未知電阻的阻值。若實驗中電流表采用內接法，電壓表內阻為Rv，電流表內阻為Ra，測量值為Rx'。以下關于測量值與真實值的關系，哪一項分析是不準確的？（）A.測量值大于真實值，因為電流表分壓B.真實值可以通過相關公式計算得出C.當Rv遠大于Rx且Ra較小時，測量誤差較小D.測量值與電源的電動勢無關6、在電磁學領域，法拉第電磁感應定律描述了感應電動勢與磁通量變化之間的關系。當一個閉合線圈在均勻磁場中以恒定速度轉動時，如果磁場的磁感應強度突然增大一倍，而線圈的轉動速度不變，那么感應電動勢會發(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、在電磁學中，法拉第電磁感應定律揭示了電磁現(xiàn)象之間的重要聯(lián)系。以下關于法拉第電磁感應定律的描述，哪一項是不準確的？（）A.感應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，也會產生感應電動勢C.感應電動勢的方向總是阻礙磁通量的變化D.磁通量變化越快，感應電動勢就一定越大，與回路的電阻無關8、在電磁感應中，一個匝數(shù)為N的線圈在磁場中轉動，產生的感應電動勢的大小與以下哪個因素無關？（）A.線圈的面積B.磁場的磁感應強度C.線圈轉動的角速度D.線圈的電阻9、在近代物理中，關于原子核的放射性衰變，一個放射性原子核經過一定時間發(fā)生衰變。以下關于衰變規(guī)律和半衰期的描述，哪一項是不正確的？（）A.衰變的概率與時間成正比B.半衰期是指原子核衰變一半所需的時間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10、在電磁感應現(xiàn)象中，自感和互感都是重要的概念。對于兩個相鄰的線圈，其中一個線圈中的電流發(fā)生變化時，在另一個線圈中產生的感應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系？（）A.感應電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成正比B.感應電動勢與互感系數(shù)成正比，與電流變化率成反比C.感應電動勢與互感系數(shù)成反比，與電流變化率成正比D.感應電動勢與互感系數(shù)和電流變化率都成反比11、在剛體的定軸轉動中，對于轉動慣量的概念和計算，以及角動量守恒定律的應用條件和結果，以下說法不正確的是（）A.轉動慣量與剛體的質量分布和轉軸位置有關B.質量分布離轉軸越遠，轉動慣量越大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)的轉動慣量改變時，角動量一定改變12、在磁場中，一根通有電流I、長度為L的直導線，垂直于磁場方向放置，若磁感應強度為B，那么導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，一個高速運動的粒子的質量會隨著其速度的增加而增大。當速度接近光速時，以下關于粒子質量的變化趨勢，哪一項描述是不準確的？（）A.質量增加的幅度越來越大，趨向于無窮大B.可以通過相對論質量公式來定量計算質量的變化C.速度越接近光速，質量增加越緩慢D.質量的變化與粒子的靜止質量和速度有關14、在光學的折射定律中，對于光線從一種介質斜射入另一種介質時的折射情況，以下關于入射角和折射角的正弦值之比與介質折射率的關系，描述不準確的是（）A.入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于兩種介質的相對折射率B.折射率大的介質中，光線偏折程度大C.折射率與光在介質中的傳播速度有關D.不同頻率的光在同一介質中的折射率相同15、在熱力學的領域，理想氣體的狀態(tài)方程具有重要的意義。對于一定質量的理想氣體，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16、在電磁學的磁場對電流的作用中，安培力的大小與電流強度、導線長度、磁感應強度以及電流與磁場的夾角有關。當電流與磁場垂直時，一段長度為L的直導線通有電流I，在磁感應強度為B的勻強磁場中，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，以下哪個物理量達到最大值？（）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，對于高速運動物體的長度收縮和時間膨脹現(xiàn)象，以下關于其產生條件和影響因素的描述，不準確的是（）A.物體運動速度越快，長度收縮越明顯B.時間膨脹只在接近光速時才顯著C.長度收縮和時間膨脹與觀察者的參考系有關D.對于低速運動物體，長度收縮和時間膨脹可以忽略不計19、關于靜電場中的電勢，在一個點電荷形成的電場中，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、在波動光學中，兩束相干光疊加產生干涉條紋，條紋間距與以下哪個因素有關？（）A.光的波長B.兩束光的強度差C.觀察屏到光源的距離D.以上因素均有關21、在相對論中，質速關系表明物體的質量會隨著速度的增加而增加。以下關于質速關系的理解，不準確的是？（）A.當物體的速度接近光速時，其質量會趨于無窮大B.質速關系是狹義相對論的重要推論之一C.質速關系說明在低速情況下，經典力學的質量概念仍然適用D.物體的質量增加是由于其動能的增加導致的22、在剛體定軸轉動中，力矩的作用會改變剛體的轉動狀態(tài)。一個繞固定軸轉動的剛體，受到多個力矩的作用，合力矩為零，則剛體的轉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、在波動方程的推導和應用中，關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刻質點的位移，波速只與介質的性質有關B.波動方程的解只取決于波源的振動情況，與介質的性質和傳播方向無關C.一維簡諧波的波動方程可以用于描述任何形式的波，包括電磁波和機械波，其波速在不同介質中相同D.波動方程的推導基于牛頓運動定律，只適用于機械波，對電磁波不適用24、關于熱力學中的循環(huán)過程，對于正循環(huán)和逆循環(huán)的定義、熱機效率和制冷系數(shù)的計算，以及卡諾循環(huán)的特點和效率極限的闡述，描述錯誤的是（）A.正循環(huán)對外做功，逆循環(huán)外界對系統(tǒng)做功B.熱機效率和制冷系數(shù)都與工作物質無關C.卡諾循環(huán)是理想的可逆循環(huán)D.卡諾熱機的效率可以達到100%25、在電磁感應現(xiàn)象中，感應電流的方向可以用楞次定律來判斷。當穿過閉合回路的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系是：（）A.相同B.相反C.垂直D.無法確定26、關于波動方程，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，以下理解不準確的是（）A.波動方程描述了任意時刻波線上各質點的位移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點振動的狀態(tài)D.波動方程只適用于機械波27、在熱力學的研究中，理想氣體經歷絕熱自由膨脹過程。在此過程中，以下關于氣體的溫度、壓強和熵的變化，哪一項描述是不準確的？（）A.溫度不變B.壓強減小C.熵增加D.熵的變化與氣體的體積變化量成正比28、在光學的薄透鏡成像中，物距、像距和焦距之間存在一定的關系。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29、在光學儀器中，顯微鏡和望遠鏡的原理和性能是重要的知識點。以下關于顯微鏡和望遠鏡的分辨本領，不正確的是？（）A.顯微鏡的分辨本領取決于物鏡的數(shù)值孔徑B.望遠鏡的分辨本領取決于物鏡的口徑C.增大顯微鏡的放大倍數(shù)可以提高分辨本領D.望遠鏡的分辨本領與目鏡無關30、對于相對論性動能，當一個粒子的速度接近光速時，其動能的表達式與經典力學有很大差異，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個小題，共25分)1、（本題5分）詳細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、計算方法和在磁體在磁場中的運動和磁性材料中的應用。2、（本題5分）在量子光學中，分析光子的統(tǒng)計特性和量子態(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)學描述，以及其在激光物理和量子通信中的應用。3、（本題5分）詳細論述牛頓運動定律在經典力學中的地位和作用，并舉例說明其在實際問題中的應用以及局限性。4、（本題5分）在量子力學中，波粒二象性是一個核心概念，請詳細論述其內涵、實驗驗證以及對我們理解微觀世界的重要意義。5、（本題5分）量子力學中的量子態(tài)的演化遵循薛定諤方程，闡述含時薛定諤方程和不含時薛定諤方程的區(qū)別和應用場景，以及在量子態(tài)控制和量子計算中的意義。三、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在電磁學中，安培力和洛倫茲力分別描述了電流元和運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系，說明它們的計算公式和方向判斷方法，并舉例說明其在實際中的應用。2、（本題5分）在量子物理中，解釋超導現(xiàn)象的微觀機制？3、（本題5分）在波動光學的干涉和衍射實驗中，論述雙縫干涉實驗、單縫衍射實驗的實驗裝置、實驗現(xiàn)象和結果分析。4、（本題5分）簡述電磁波的特點及分類，分析不同類型電磁波在現(xiàn)代科技中的應用。5、（本題5分）在相