上海紐約大學(xué)《量子力學(xué)導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《量子力學(xué)導(dǎo)論》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在振動(dòng)的合成中，兩個(gè)同方向、同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成后的振動(dòng)仍然是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。以下關(guān)于合振動(dòng)的特點(diǎn)，不正確的是？（）A.合振動(dòng)的振幅等于分振動(dòng)振幅之和B.合振動(dòng)的初相位由分振動(dòng)的初相位決定C.當(dāng)分振動(dòng)的相位差為零時(shí)，合振動(dòng)的振幅最大D.當(dāng)分振動(dòng)的相位差為π時(shí)，合振動(dòng)的振幅最小2、在熱力學(xué)中，理想氣體的絕熱過(guò)程是指沒(méi)有熱量交換的過(guò)程。在絕熱壓縮過(guò)程中，氣體的溫度會(huì)：（）A.升高B.降低C.不變D.無(wú)法確定3、對(duì)于熱力學(xué)第一定律，一定質(zhì)量的理想氣體在絕熱容器中被壓縮，其內(nèi)能會(huì)如何改變？（）A.內(nèi)能不變B.內(nèi)能減小C.內(nèi)能增大D.無(wú)法確定4、在光學(xué)的反射定律中，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)，且反射角等于入射角。當(dāng)入射角增大時(shí)，反射角會(huì)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(xué)中，對(duì)于一個(gè)平行板電容器，若兩極板間的距離增大，同時(shí)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(xiàng)說(shuō)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(shí)，電容減小會(huì)導(dǎo)致電壓降低D.可以通過(guò)電容的定義式和決定式來(lái)分析電壓的變化6、在波動(dòng)光學(xué)的多縫衍射中，光柵衍射條紋的特點(diǎn)與單縫衍射和雙縫干涉都有關(guān)系。當(dāng)光柵的縫數(shù)增加時(shí)，主極大的寬度會(huì)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(xué)的知識(shí)體系中，庫(kù)侖定律描述了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力。有兩個(gè)電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷，距離為r，它們之間的庫(kù)侖力大小如何計(jì)算？（）A.F=kq1q2/rB.F=kq1q2/r2C.F=kq12q22/rD.F=kq12q22/r28、在光學(xué)的衍射現(xiàn)象中，當(dāng)單色光通過(guò)單縫時(shí)，在屏幕上形成的衍射條紋的特點(diǎn)是什么？（）A.中央條紋寬而亮，兩側(cè)條紋對(duì)稱分布且逐漸變暗變窄B.中央條紋窄而暗，兩側(cè)條紋對(duì)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(wú)規(guī)律分布9、在光學(xué)的偏振現(xiàn)象中，一束自然光通過(guò)偏振片后變成了偏振光。若偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向夾角為θ，以下關(guān)于透過(guò)偏振片后的光強(qiáng)，哪一項(xiàng)計(jì)算是不正確的？（）A.光強(qiáng)與cos2θ成正比B.當(dāng)θ=0時(shí)，光強(qiáng)最大C.可以通過(guò)馬呂斯定律計(jì)算光強(qiáng)D.光強(qiáng)與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)10、關(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)論，對(duì)于理想氣體分子的速率分布規(guī)律，以下關(guān)于麥克斯韋速率分布函數(shù)的特點(diǎn)和意義的闡述，不正確的是（）A.麥克斯韋速率分布函數(shù)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(xiàn)概率最大的速率D.氣體分子的速率可以無(wú)限大11、對(duì)于量子力學(xué)的基本概念，以下關(guān)于波粒二象性和不確定性原理的理解，哪一項(xiàng)是恰當(dāng)?shù)?？（）A.波粒二象性指出微觀粒子有時(shí)表現(xiàn)為粒子，有時(shí)表現(xiàn)為波，不確定性原理則限制了我們同時(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)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(shí)精確測(cè)量粒子的位置和動(dòng)量，但測(cè)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(duì)宏觀物體沒(méi)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(wú)法統(tǒng)一解釋微觀粒子的行為12、在牛頓力學(xué)的研究中，物體的運(yùn)動(dòng)遵循一定的規(guī)律。一個(gè)質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個(gè)水平恒力F的作用，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，它的速度會(huì)發(fā)生變化。以下關(guān)于速度變化量的計(jì)算，哪個(gè)公式是正確的？（）A.Δv=F/mB.Δv=FtC.Δv=Ft/mD.Δv=mFt13、在熱力學(xué)過(guò)程中，等壓過(guò)程和等容過(guò)程具有不同的特點(diǎn)。以下關(guān)于等壓過(guò)程和等容過(guò)程的比較，不正確的是？（）A.在等壓過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外做功等于壓力與體積變化的乘積B.在等容過(guò)程中，系統(tǒng)不對(duì)外做功C.等壓過(guò)程中內(nèi)能的變化與等容過(guò)程中內(nèi)能的變化相同D.等壓過(guò)程和等容過(guò)程的熱容量不同14、在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)是令人驚奇的現(xiàn)象。以下關(guān)于長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹的描述，不準(zhǔn)確的是？（）A.運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度會(huì)收縮B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘會(huì)變慢，即時(shí)間膨脹C.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)只在接近光速時(shí)才明顯D.長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹是相對(duì)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(mén)，經(jīng)過(guò)時(shí)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.1/1616、在電磁感應(yīng)中，一個(gè)矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電的頻率為50Hz。如果線圈的面積增大一倍，轉(zhuǎn)速增大一倍，其他條件不變，那么交流電的頻率變?yōu)槎嗌?？（）A.50HzB.100HzC.200HzD.400Hz17、在研究光的折射現(xiàn)象時(shí)，一束光線從空氣斜射入水中。假設(shè)入射角為45度，水的折射率為1.33。以下關(guān)于折射角的大小，哪一項(xiàng)描述是不準(zhǔn)確的？（）A.折射角小于入射角，且小于45度B.折射角可以通過(guò)折射率和入射角，利用折射定律計(jì)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(shù)與光的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)18、在物理光學(xué)中，對(duì)于光的衍射現(xiàn)象，例如單縫衍射和圓孔衍射，以下關(guān)于衍射條紋的特征、衍射條件和衍射現(xiàn)象的應(yīng)用的描述，錯(cuò)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(zhǎng)相當(dāng)或更小時(shí)發(fā)生明顯衍射C.光的衍射現(xiàn)象證明了光具有波動(dòng)性D.衍射現(xiàn)象在光學(xué)儀器的分辨率提高方面沒(méi)有作用19、對(duì)于光的偏振現(xiàn)象，以下關(guān)于自然光、偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn)方法以及偏振光的應(yīng)用，表述錯(cuò)誤的是（）A.自然光通過(guò)偏振片可以變成偏振光B.偏振光的振動(dòng)方向在垂直于傳播方向的平面內(nèi)是固定的C.可以用偏振片檢驗(yàn)光是否為偏振光D.光的偏振現(xiàn)象在通信領(lǐng)域沒(méi)有應(yīng)用20、對(duì)于熱力學(xué)過(guò)程中的可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程，以下關(guān)于其區(qū)別和判斷標(biāo)準(zhǔn)，哪一項(xiàng)是準(zhǔn)確的？（）A.可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程的區(qū)別在于過(guò)程是否能夠反向進(jìn)行，只要能夠反向進(jìn)行的過(guò)程就是可逆過(guò)程B.可逆過(guò)程是一種理想過(guò)程，在實(shí)際中不存在，不可逆過(guò)程則是普遍存在的，判斷標(biāo)準(zhǔn)是看過(guò)程是否引起了外界的變化C.可逆過(guò)程中系統(tǒng)和外界的熵都不變，不可逆過(guò)程中系統(tǒng)的熵增加，外界的熵不變D.可逆過(guò)程和不可逆過(guò)程的區(qū)別在于能量轉(zhuǎn)化的效率，效率高的是可逆過(guò)程，效率低的是不可逆過(guò)程二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）在電磁學(xué)中，安培環(huán)路定理是計(jì)算磁場(chǎng)的重要工具。請(qǐng)解釋安培環(huán)路定理的內(nèi)容和適用條件，說(shuō)明如何運(yùn)用安培環(huán)路定理來(lái)計(jì)算具有對(duì)稱性的磁場(chǎng)分布，并舉例說(shuō)明其在求解無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線和螺線管磁場(chǎng)中的應(yīng)用。2、（本題5分）請(qǐng)?jiān)敿?xì)闡述狹義相對(duì)論中的長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，推導(dǎo)其數(shù)學(xué)表達(dá)式，解釋其物理意義，并舉例說(shuō)明其在高速運(yùn)動(dòng)物體測(cè)量中的應(yīng)用。3、（本題5分）分析相對(duì)論中的引力紅移和藍(lán)移現(xiàn)象，探討其在天體物理學(xué)中的應(yīng)用。三、計(jì)算題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）一個(gè)橫截面積為S的氣缸，內(nèi)有一定質(zhì)量的理想氣體，活塞可無(wú)摩擦地移動(dòng)。初始時(shí)氣體壓強(qiáng)為p0，溫度為T(mén)0，緩慢加熱氣體，使氣體體積增大為原來(lái)的2倍，同時(shí)壓強(qiáng)增大為原來(lái)的1.5倍。計(jì)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(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的滑塊，中間用一根輕質(zhì)彈簧連接，彈簧的彈性系數(shù)為k?，F(xiàn)給m1一個(gè)初速度v0，求彈簧壓縮到最短時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能損失和彈簧的最大彈性勢(shì)能。3、（本題5分）一均勻磁場(chǎng)B垂直于紙面，有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒在紙面內(nèi)以一端為軸，角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知棒上各點(diǎn)的速度不同，求棒兩端的電動(dòng)勢(shì)。4、（本題5分）在一個(gè)絕熱容器中，有一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)壓強(qiáng)為p1、體積為V1、溫度為T(mén)1。經(jīng)過(guò)絕熱壓縮，氣體的體積變?yōu)閂2。計(jì)算壓縮后氣體的壓強(qiáng)和溫度。5、（本題5分