上海紐約大學《量子力學導論》2023-2024學年第一學期期末試卷

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《量子力學導論》2023-2024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20個小題，每小題2分，共40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、在振動的合成中，兩個同方向、同頻率的簡諧振動合成后的振動仍然是簡諧振動。以下關于合振動的特點，不正確的是？（）A.合振動的振幅等于分振動振幅之和B.合振動的初相位由分振動的初相位決定C.當分振動的相位差為零時，合振動的振幅最大D.當分振動的相位差為π時，合振動的振幅最小2、在熱力學中，理想氣體的絕熱過程是指沒有熱量交換的過程。在絕熱壓縮過程中，氣體的溫度會：（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定3、對于熱力學第一定律，一定質量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內能會如何改變？（）A.內能不變B.內能減小C.內能增大D.無法確定4、在光學的反射定律中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線兩側，且反射角等于入射角。當入射角增大時，反射角會如何變化？（）A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小5、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6、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系。當光柵的縫數增加時，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7、在靜電學的知識體系中，庫侖定律描述了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力。有兩個電荷量分別為q1和q2的點電荷，距離為r，它們之間的庫侖力大小如何計算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r28、在光學的衍射現象中，當單色光通過單縫時，在屏幕上形成的衍射條紋的特點是什么？（）A.中央條紋寬而亮，兩側條紋對稱分布且逐漸變暗變窄B.中央條紋窄而暗，兩側條紋對稱分布且逐漸變亮變寬C.條紋等寬等亮，均勻分布D.條紋無規(guī)律分布9、在光學的偏振現象中，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方向夾角為θ，以下關于透過偏振片后的光強，哪一項計算是不正確的？（）A.光強與cos2θ成正比B.當θ=0時，光強最大C.可以通過馬呂斯定律計算光強D.光強與入射光的波長有關10、關于氣體分子運動論，對于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關于麥克斯韋速率分布函數的特點和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數反映了氣體分子速率的分布情況B.溫度越高，氣體分子的平均速率越大C.最概然速率是指出現概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無限大11、對于量子力學的基本概念，以下關于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項是恰當的？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時表現為粒子，有時表現為波，不確定性原理則限制了我們同時精確測量粒子的位置和動量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精確測量粒子的位置和動量，但測量精度有限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12、在牛頓力學的研究中，物體的運動遵循一定的規(guī)律。一個質量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平恒力F的作用，經過時間t后，它的速度會發(fā)生變化。以下關于速度變化量的計算，哪個公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt13、在熱力學過程中，等壓過程和等容過程具有不同的特點。以下關于等壓過程和等容過程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過程中，系統(tǒng)對外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過程中，系統(tǒng)不對外做功C.等壓過程中內能的變化與等容過程中內能的變化相同D.等壓過程和等容過程的熱容量不同14、在狹義相對論中，長度收縮和時間膨脹效應是令人驚奇的現象。以下關于長度收縮和時間膨脹的描述，不準確的是？（）A.運動的物體在運動方向上長度會收縮B.運動的時鐘會變慢，即時間膨脹C.長度收縮和時間膨脹效應只在接近光速時才明顯D.長度收縮和時間膨脹是相對的，取決于觀察者的參考系15、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，未衰變的原子核數目占原原子核數目的比例是多少？（）A.1/2B.1/4C.1/8D.1/1616、在電磁感應中，一個矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，產生的交流電的頻率為50Hz。如果線圈的面積增大一倍，轉速增大一倍，其他條件不變，那么交流電的頻率變?yōu)槎嗌伲浚ǎ〢.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz17、在研究光的折射現象時，一束光線從空氣斜射入水中。假設入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關于折射角的大小，哪一項描述是不準確的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過折射率和入射角，利用折射定律計算得出C.折射角一定大于0度且小于45度D.折射角的具體度數與光的波長無關18、在物理光學中，對于光的衍射現象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現象的應用的描述，錯誤的是（）A.衍射條紋中央亮紋寬度最寬B.障礙物或孔隙的尺寸與光的波長相當或更小時發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現象證明了光具有波動性D.衍射現象在光學儀器的分辨率提高方面沒有作用19、對于光的偏振現象，以下關于自然光、偏振光的產生和檢驗方法以及偏振光的應用，表述錯誤的是（）A.自然光通過偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動方向在垂直于傳播方向的平面內是固定的C.可以用偏振片檢驗光是否為偏振光D.光的偏振現象在通信領域沒有應用20、對于熱力學過程中的可逆過程和不可逆過程，以下關于其區(qū)別和判斷標準，哪一項是準確的？（）A.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于過程是否能夠反向進行，只要能夠反向進行的過程就是可逆過程B.可逆過程是一種理想過程，在實際中不存在，不可逆過程則是普遍存在的，判斷標準是看過程是否引起了外界的變化C.可逆過程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過程和不可逆過程的區(qū)別在于能量轉化的效率，效率高的是可逆過程，效率低的是不可逆過程二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在電磁學中，安培環(huán)路定理是計算磁場的重要工具。請解釋安培環(huán)路定理的內容和適用條件，說明如何運用安培環(huán)路定理來計算具有對稱性的磁場分布，并舉例說明其在求解無限長直導線和螺線管磁場中的應用。2、（本題5分）請詳細闡述狹義相對論中的長度收縮效應，推導其數學表達式，解釋其物理意義，并舉例說明其在高速運動物體測量中的應用。3、（本題5分）分析相對論中的引力紅移和藍移現象，探討其在天體物理學中的應用。三、計算題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）一個橫截面積為S的氣缸，內有一定質量的理想氣體，活塞可無摩擦地移動。初始時氣體壓強為p0，溫度為T0，緩慢加熱氣體，使氣體體積增大為原來的2倍，同時壓強增大為原來的1.5倍。計算加熱后氣體的溫度。2、（本題5分）在光滑的水平軌道上，有兩個質量分別為m1和m2的滑塊，中間用一根輕質彈簧連接，彈簧的彈性系數為k。現給m1一個初速度v0，求彈簧壓縮到最短時系統(tǒng)的動能損失和彈簧的最大彈性勢能。3、（本題5分）一均勻磁場B垂直于紙面，有一長為L的金屬棒在紙面內以一端為軸，角速度ω勻速轉動。已知棒上各點的速度不同，求棒兩端的電動勢。4、（本題5分）在一個絕熱容器中，有一定質量的理想氣體，初始狀態(tài)壓強為p1、體積為V1、溫度為T1。經過絕熱壓縮，氣體的體積變?yōu)閂2。計算壓縮后氣體的壓強和溫度。5、（本題5分