武汉大学物理学院2011—2012学年第一学期高等量子力学考试试题
武汉大学物理学院2011—2012学年第一学期考试试题
（B 卷）
1、两个态矢量1ψ和1ψ满足关系2211122=ψψψψψψ。请证明：12=ψψ或12
=-ψψ2、设一维自由粒子的哈密顿量为2
=2p H m
，其中p 是动量算符，质量m 为常数与时间无关。（1）请写出演化算符()U t 及其满足的方程。
（2）求出算符()()1U t xU t -随时间变化的表达式。
3、（1）请写出绕x 轴转动φ角的算符()y
D φ。
（2）证明该转动算符为幺正算符。请计算出将这个转动算符作用到平面波()
exp /ixp ?上的具体形式4、设一维谐振子的哈密顿量为22=+22
p k H x m ，其中x 和p 分别为坐标算符和动量算符，其他的量为常数，与时间无关。其本征态为n ，0,1,2...n =，。
(1)用谐振子的产生和消灭算符表示其哈密顿量。
(2)计算动量算符的矩阵元m p n 。
5、设一维费米子的哈密顿量为202i i j i i j
P H V x x m >=+??。
（1）在坐标表象中下计算出哈密顿量的二次量子化形式
（2）计算出场算符（即坐标表象中的消灭算符）在海森堡绘景中所满足的运动方程。
6、设系统的哈密顿量H 与时间无关。
（1）请写出推迟自由格林函数算符()+0G E 和超前自由格林函数算符()-0G E ，以及有其表示的李普曼-史温格方程。
（2）请写出()+0G E 和()-0G E 在坐标表象中的矩阵元。
用该矩阵元写出李普曼-史温格方程在坐标表象中的形式。
研究生2005吉林大学量子力学真题
2005年吉林大学硕士研究生入学试题 一、[25分] 一维线性谐振子 [222 1)(x m x V ω=] 初始时刻的状态为： )()(5 1)(52)0,(210x C x x x ???Ψ++=， 其中，)(x n ?为谐振子的正交归一化能量本征函数。 １）若在)0,(x Ψ态上测量能量的平均值为ω=2 3，试求系数C 。 ２）写出时刻振子的波函数，并求出此时测量能量的取值不小于平均 值的几率。 0>t ３）求时刻振子宇称的可取值、取值几率和平均值。 0>t 二、[25分] 在位场)0()()(00>=V x V x V δ中，质量为的粒子从m ∞?处向右运动，试问能量E 如何取值，粒子刚好能有一半的几率被反射回来？ 三、[25分] 已知力学量的本征值谱和正交归一化本征态矢系分别为和 Q ?}{n q }{|>n (，)。现有算符方程，其中"3,2,1=n 0≠n q >>=ψ?||?Q >ψ|为已知态矢。 １）在表象中求出态矢Q >?|的表达式。 ２）若以和分别表示投影到?P ?ψ P ?>?|和>ψ|上的投影算符，试求出它们在表象中的矩阵表示之间的关系。 Q ３）试给出算符的定义，并论证其合理性。 3/1?Q 四、[25分] 设一自旋粒子的能量算符为 2/1z y x S C S B S A H ????++= 其中A 、B 、C 均为实数。 １）求粒子的能量本征值和本征态矢。 ２）若粒子处在H ?的一个本征态上，求粒子自旋分量向上的几率。 y
五、[25分] 设两个质量为m 、自旋为的全同粒子通过位势 2/12212)4()(r b s s a r V ???=G G = 作用，其中r 为两粒子间距离，1s G 和2s G 分别为两粒子的自旋算符，a 为大于 零的实数。 １）为使两粒子束缚在一起，b 应如何取值？ ２）若取，试求基态能量和简并度。 2/3=b ３）若0=b ，求处于基态时两粒子间距离的均方根。 六、[25分] 设体系能量算符为 且有 ,'???0H H H +=,||?)0(0 >>=i E i H i ,|ij j i δ>=<);2,1(=i ;2|1|1|'?>+>>=b a H 、b 均为实数，且为小量。 ,2|1|2|'?>?>>=a b H a １） 若，求体系能级至二级近似，并求出一级近似态矢量。 )0(2)0(1 E E ≠２） 若，求体系能级至一级近似，并求出零级近似态矢量。 )0(2)0(1E E =
武汉大学C2016大学物理C期末试卷(A)
武汉大学2015—2016学年下学期 大学物理C 期末试卷（A 卷） 命题人：黄慧明 审题人：沈黄晋，艾志伟 姓名 学号 班号 成绩 . 一．填空题（共10题，每题4分，共40分） 1．一质点的运动表达式为2()8m 4r t ti t j ，该质点在任意时刻t 的速度为 ，加速度为 。 2．质量2m kg 的质点沿x 轴运动，其加速度为22(53)m/s a x i 。如果该质点在0x 处时速度00 v ，则它运动到4m x 处时速度的大小为 。 3．一质点在力(32)F t i N ()的作用下由静止开始运动，在03 秒内，力的冲量为 。 4．（理工专业学生做）如图所示，一长为l 质量为m 的匀质细杆OA 可绕通过其一端O 且与杆垂直的水平光滑固定轴转动。将 细杆从与水平方向成o 60的位置无初转速地将其释放，则当杆转至水平位置时的角加速度为 ，此时A 端的线加速度为 。（细杆对轴的转动惯量为2 13 I ml ） 4 ．（医学药学专业学生做）某近视眼的远点在眼前0.5m 处，欲 使他能看清远物，应配屈光度为 的 （凸或凹透镜）。 5．如图所示，电场强度为E 的均匀电场与半径为a 的半球面的轴线平行，则通过此半球面的电通量为： 。 6．一根无限长的载流导线被弯曲成如图所示形状，其中bc 段是半径为R 的半圆弧，cd 段与ab 段垂直，导线中的电流强度为I ，则半圆弧圆心处的磁感应强度的大小为： 。 7．如图所示，把一半径为R 的半圆形导线ab 置于磁感强度为B 的均匀磁场中，当导线以速率v 水平向右平动时，导线中感应电动势的大小为 ， 端电势较高。 a b a E
武汉大学大学物理B教学内容
《大学物理B》(上) 教学内容(54学时) 教材：《大学基础物理》(第二版)科学出版社(教学范围从第1章至第12章，有下划线部分为教学内容) 《大学物理B》(下) 教学内容(54学时) 教材：《大学基础物理》(第二版)科学出版社 (教学范围从第13章至第26章，有下划线部分为教学内容) 第１章质点运动学 1.1质点运动的描述 1.1.1 参考系坐标系质点 1.1.2 位置矢量运动表达式 1.1.3 位移速度 1.1.4加速度 1.1.5两类基本问题 1.2 圆周运动的角量表示角量与线量的关系 1.2.1 切向加速度和法向加速度 1.2.2 圆周运动的角量表示 1.2.3 角量与线量的关系 1.3 相对运动（不单独命题，掌握简单应用） 思考题习题思考与探索 第2章牛顿运动定律 2.1 牛顿运动定律 2.1.1 牛顿第一定律 2.1.2牛顿第二定律 2.1.3牛顿第三定律 2.2 物理量的单位和量纲（建议自学） 2.2.1国际单位制 2.2.2量纲 2.3 常见力与基本力 2.3.1 基本力 2.3.2 常见力 2.4 牛顿运动定律的应用 2.4.1第一类典型问题 (积分类型) 2.4.2第二类典型问题 (求导类型) 2.5 非惯性系惯性力
2.5.1非惯性系 2.5.2平动惯性力和离心惯性力**2.5.3科里奥利力 思考题习题思考与探索 第3章运动的守恒定律 3.1 动量动量定理动量守恒定律 3.1.1冲量动量质点动量定理 3.1.2 质点系动量定理 3.1.3 动量守恒定律3.2质心质心运动定理（只讲不考） 3.2.1质心 3.2.2质心运动定理 3.3 角动量角动量定理角动量守恒定律 3.3.1 质点的角动量 3.3.2 质点角动量定理及角动量守恒定律 3.3.3 质点系角动量定理及角动量守恒定律 3.4 功质点动能定理 3.4.1 功 3.4.2 功率 3.4.3质点动能定理 3.5 保守力势能 3.5.1 保守力与非保守力势能 3.5.2常见保守力的功及其势能形式 3.5.3 势能曲线3.6 功能原理机械能守恒定律 3.6.1质点系动能定理 3.6.2 功能原理 3.6.3机械能守恒定律 3.7碰撞 3.7.1 恢复系数 3.7.2 完全弹性碰撞 3.7.3完全非弹性碰撞 3.8 能量守恒定律*对称性与守恒定律 3.8.1能量守恒定律*3.8.2对称性与守恒定律 思考题习题思考与探索 第4章刚体力学 4.1 刚体的基本运动 4.1.1 平动 4.1.2 转动 4.2 刚体定轴转动的描述 4.2.1 刚体转动的角速度及角加速度 4.2.2 匀变速转动的公式 4.3 力矩转动定律转动惯量 4.3.1 力矩 4.3.2 转动定律 4.3.3 转动惯量**4.3.4平行轴定理正交轴定理
吉林大学高等量子力学习题答案共11页word资料
高等量子力学习题和解答 ? 量子力学中的对称性 1、 试证明：若体系在线性变换Q ?下保持不变，则必有0]?,?[=Q H 。这里H ?为 体系的哈密顿算符，变换Q ?不显含时间，且存在逆变换1?-Q 。进一步证明，若Q ?为幺正的，则体系可能有相应的守恒量存在。 解：设有线性变换Q ?，与时间无关；存在逆变换1?-Q 。在变换 若体系在此变换下不变，即变换前后波函数满足同一运动方程 ?''?t t i H i H ?ψ=ψ?ψ=ψ h h 进而有 2、 令坐标系xyz O -绕z 轴转θd 角，试写出几何转动算符)(θd R z e ρ的矩阵表示。 解： 'cos sin 'sin cos 'O xyz z d x x d y d y x d y d z z θθθθθ -=+=-+=考虑坐标系绕轴转角 用矩阵表示 '10'10'00 1x d x y d y z z θθ?????? ? ???=- ? ??? ? ?????? ??? 还可表示为 '()z e r R d r θ=r 3、 设体系的状态可用标量函数描述，现将坐标系绕空间任意轴n ρ 转θ d 角， 在此转动下，态函数由),,(z y x ψ变为),,(),()',','(z y x d n U z y x ψθψρ =。试导出转动算符),(θd n U ρ 的表达式，并由此说明，若体系在转动),(θd n U ρ 下保持不变，则体系的轨道角动量为守恒量。 解：从波函数在坐标系旋转变换下的变化规律，可导出旋转变换算符
()z e U d θr 利用 (')()()z e r U d r θψ=ψ 及 (')()r Rr ψ=ψr r 可得 ()1z e z i U d d L θθ=-r h 通过连续作无穷多次无穷小转动可得到有限大小的转动算符 绕任意轴n 转θ角的转动算符为 1U U U -+=? 为幺正算符 若 (')()()z e r U d r θψ=ψr r r 则必有 1 (')()()()()[,] z z e e z H r U d H r U d i H r d H L θθθ-==+r r r r r h 若哈密顿量具有旋转对称性，就有[,]0z H L =→角动量守恒 4、 设某微观粒子的状态需要用矢量函数描述，试证明该粒子具有内禀自旋 1=S 。 解：矢量函数在旋转变换下 后式代入前式 '(')(')[](')[](')x x y y x y z z r r e d e r d e e r e θθψ=ψ++ψ-++ψr r r r r r r r r r 又 '(')'(')'(')'(')x x y y z z r r e r e r e ψ=ψ+ψ+ψr r r r r r r r 比较得 '(')(')(') ?[1]()[1]()[1]()() x x y z x z y z x y r r d r i i d L r d d L r i d L r d r θθ θθθθψ=ψ-ψ=-ψ--ψ=-ψ-ψr r r r r h h r r h 类似可得 ?'(')()[1]()?'(')[1]()y x z y z z z i r d r d L r i r d L r θθθψ=ψ+-ψψ=-ψr r r h r r h
武汉大学大学物理B(上)考试试卷
2013年大学物理B （上）期中考试试卷 考试时长：90分钟 专业 班号 学号 姓名 1、（本题15分）一质量为m 的质点在O-xy 平面上运动，其位置矢量为 j t b i t a r ωωsin cos +=(SI) 式中a 、b 、ω 是正值常量，且a ＞b ． 试求： （1）质点在任意时刻的速率v ，以及在A 点(a ，0)时和B 点(0，b )时的速度A v 和B v ； （2）当质点从A 点运动到B 点的过程中，合外力所做的功； （3）质点在任一时刻对于坐标原点的角动量。 2、（本题15分）已知一质量为m 的质点在x 轴上运动，质点只受到指向原点的引力的作用，引力大小与质点离原点的距离x 的平方成反比，即2 /x k f -=，k 是比例常数．设质点在 0x x =时的速率为0v ，且向x 轴正方向运动，（0x 、0v 均大于零）。试求 （1）质点能到达的最远位置坐标m ax x ； （2）当质点在该引力的作用下，由0x 处运动到20x 处时引力做的功； （3）若以0x 处为该引力场的零势能点，求质点在20x 处的引力势能。 3、（本题15分）发射地球同步卫星时，先要让卫星在一个大的椭圆形转移轨道上运动若干圈，如图所示。设卫星质量kg 500=m ，椭圆轨道近地点的高度为 km 14001=h ，远地点的高度（也就是同步轨道的高度）km 000 362=h 。当卫星在转移轨道上运动到远 地点时再利用火箭推力使之进入同步轨道。已知：地球赤道半径km 6378=R ，地球质量 =M 5.982410?kg ，万有引力常量G 2211kg m N 1067.6--???=。试求： （结果保留3位有效数字） （1）以无限远处为引力势能的零势能点，求卫星在同步轨道上运动时的机械能。 （2）卫星在转移轨道上运动时，它在近地点的速率1v 和远地点的速率2v 。 4．（本题12分）质量为1m 和2m 的两物体A 、B 分别悬挂在如图所示的组合轮两端。设两轮的半径分别为R 和r ，转动惯量为别为1I 和2I ，轮轴上的摩擦可以忽略不计，轮与绳之间没有相对滑动，轻绳不可伸长。试求两物体的加速度和绳的张力。 转移轨道
武汉大学物理化学期末试题题库剖析
一、选择题 ( 共 3题 15分 ) 1. 5 分 (3611) 3611 H 2S 2O 8可由电解法制取，阳极反应为：2H 2SO 4 → H 2S 2O 8 + 2H + + 2e - ，阳极副反应为O 2的析出。阴极析氢效率为100%，已知电解产生H 2，O 2的气体体积分别为9.0 L 和2.24 L （标准态下），则生成H 2S 2O 8的物质的量为： （ ） (A) 0.1 mol (B) 0.2 mol (C) 0.3 mol (D) 0.4 mol 2. 5 分 (7149) 7149 试由管孝男速率方程式 d θ /d t ＝ k a p θ -μ －k d θ γ 导出弗伦德利希吸附等温式 V =k p 1/ n 式中 n ＝μ＋γ 3. 5 分 (7150) 7150 试由叶洛维奇速率方程式 d θ /d t ＝k a p e － g θ －k d e h θ 导出 乔姆金吸附等温式 θ ＝1/α ln(A 0p ) 式中 α =g +h ， A 0=k a /k d 二、填空题 ( 共 7题 35分 ) 4. 5 分 (4453) 4453 可将反应 Ag ++ Cl -─→ AgCl(s) 设计成电池为 。 已知 25℃时电池的 E ?= 0.576 V ，则电池反应的 ?r G m $ (298.15 K) = ， AgCl(s) 的活度积 K sp = ，电池反应达平衡时，电动势 E 等于 ______ 。 5. 5 分 (5841) 5841 反应 A + 2B → P 的反应机理如下∶ A + B 11 k k - C ， C + B 2k ??→P 其中 A ，B 为反应物，P 为产物，C 为高活性中间物，则： d c p /d t = ，在 ______________ 条件下，总反应表现为二级。 6. 5 分 (7652) 7652 用渗透压法测大分子化合物的摩尔质量属于 _____ 均摩尔质量；用光散射法得到的 摩尔质量属于 ____ 均摩尔质量；沉降速度法得到 _____ 均摩尔质量；粘度法测得的 称为粘均摩尔质量，一般近似地认为它属于 ____ 均摩尔质量。 请填：(A) 质均 (B) 数均 (C) Ｚ均 或 (D) 平均 7. 5 分 (4860) 4860
高等量子力学考试知识点
1、黑体辐射： 任何物体总在吸收投射在它身上的辐射。物体吸收的辐射能量与投射到物体上的辐射能之比称为该物体的吸收系数。如果一个物体能吸收投射到它表面上的全部辐射，即吸收系数为1时，则称这个物体为黑体。 光子可以被物质发射和吸收。黑体向辐射场发射或吸收能量hv的过程就是发射或吸收光子的过程。 2、光电效应（条件）： 当光子照射到金属的表面上时，能量为hv的光子被电子吸收。 临界频率v0满足 （1）存在临界频率v0，当入射光的频率v 7、一维无限深势阱（P31） 8、束缚态：粒子只能束缚在空间的有限区域，在无穷远处波函数为零的状态。 一维无限深势阱给出的波函数全部是束缚态波函数。 从（2.4.6）式还可证明，当n分别是奇数和偶数时，满足 即n是奇数时，波函数是x的偶函数，我们称这时的波函数具有偶宇称；当n是偶数时，波函数是x的奇函数，我们称这时的波函数具有奇宇称。 9、谐振子（P35） 10、在量子力学中，常把一个能级对应多个相互独立的能量本征函数，或者说，多个相互独立的能量本征函数具有相同能量本征值的现象称为简并，而把对应的本征函数的个数称为简并度。但对一维非奇性势的薛定谔方程，可以证明一个能量本征值对应一个束缚态，无简并。 11、半壁无限高（P51例2） 12、玻尔磁子 13、算符 对易子 厄米共轭算符 厄米算符：若，则称算符为自厄米共轭算符，简称厄米算符 性质：（1）两厄米算符之和仍为厄米算符 （2）当且仅当两厄米算符和对易时，它们之积才为厄米算符，因为 只在时，，才有，即仍为厄米算符 第1章 质点运动学 一、选择题 题1.1 ： 答案：[B] 提示：明确?r 与r ?的区别 题1.2： 答案：[A] 题1.3：答案：[D]提示：A 与规定的正方向相反的加速运动， B 切向加速度， C 明确标、矢量的关系，加速度是 d dt v 题1.4： 答案：[C]提示： 2 1 r r r ?= -，12 ,R R r j r i ==-，21v v v ?=-，12,v v v i v j =-=- 题1.5： 答案：[D] 提示：t=0时，x=5；t=3时，x=2得位移为-3m ； 仅从式x=t 2-4t+5=(t-2)2 +1，抛物线的对称轴为2，质点有往返 题1.6： 答案：[D]提示：a=2t=d dt v ，2224t v tdt t ==-?，02 t x x vdt -=?，即可得D 项 题1.7： 答案：[D] 北 v 风 v 车1v 车2 提示： 21=2v v 车车，理清=+v v v 绝相对牵的关系 二、填空题 题1.8： 答案： 匀速(直线)，匀速率 题1.9： 答案：2 915t t -，0.6 提示： 2915dx v t t dt ==-，t=0.6时，v=0 题1.10： 答案：（1）21192 y x =- （2）24t -i j 4-j （3）411+i j 26-i j 3S 提示： (1) 联立2 2192x t y t =??=-?，消去t 得：21192y x =-，dx dy dt dt =+v i j (2) t=1s 时，24t =-v i j ，4d dt = =-v a j (3) t=2s 时，代入22(192)x y t t =+=+-r i j i j 中得411+i j t=1s 到t=2s ，同样代入()t =r r 可求得26r ?=-i j ， r 和v 垂直，即0?=r v ，得t=3s 题1.11： 答案：2 12/m s 提示：2(2)2412(/)dv d x a v x m s dt dt ===== 题1.12： 答案：1/m s 提示： 200 t dv v v dt t dt =+=?，11/t v m s ==，20 1332t v dt t R θπ===? ，r π?== 题1.13： 答案：2 015()2 t v t gt -+- i j 提示： 先对2 0(/2)v t g t =-r j 求导得，0()y v gt =-v j 与5=v i 合成得05()v g t =- +-v i j 合 2 01=5()2 t v t gt -+-∴?r v i j t 合 合dt= 题1.14： 答案：8, 2 64t 提示：8dQ v R Rt dt τ==，88a R τ==，2 264n dQ a R t dt ?? == ??? 三、计算题 题1.15： 1. 导语也成前言、导言，通常在学位论文或篇幅较长的论文中出现，导语应明确交待该领域的学术史，不能闭门造、车自说自话。下列哪个选项不属于导语基本要素 A. 研究方法 B. 研究的价值 C. 研究的计划 D. 研究所用材料的来源 2. 中国科协的一项调查发现，38.6%的科技工作者自认为对科研道德和学术规范缺乏足够了解，49.6%的科技工作者表示自己没有系统的了解和学习过科研道德和学术规范。这种现象所反映出在科学道德和学风问题中应该( ) A. 坚持教育引导 B. 加强制度规范 C. 强化监督约束 D. 坚持自我反省 3. 引文应当是作者在撰写论著时确实参考或引用过的文献，如果为了给人一种阅读了大量文献资料、研究基础扎实的印象，而故意在论著中加入大量实际没有参考或引用过的、或者与本文论题根本不相干的文献，做不相关引用、无效引用。这种行为属于 A. 过度他引 B. 不当自引 C. 模糊引注 D. 著而不引 4. 在合作研究中，故意隐瞒应共享的信息，不提供相关数据和资源等。根据相关加强科研规范的措施和意见，这种行为违反了科研人员须遵守科研规范中的( ) A. 诚实原则 B. 公开原则 C. 公正原则 D. 尊重知识产权 5. 1964年，新疆的一位年轻人郝天护给时任中国科学院力学研究所所长钱学森写信，指出钱学森近期发表的一边力学论文中有一处需要商榷，钱学森当时在力学界已是绝对权威，但收到来信后，不仅亲笔回信，承认了自己的错误，更鼓励郝天护将自己的观点写成文章，并推荐发表在《力学学报上》，这体现出钱学森作为一名合格科技工作者的( ) A. 严谨作风 B. 诚信品行 C. 责任意识 D. 人文素养 6. 解决科学道德和学风问题，关键在于抓好教育、制度和监督三个环节教育是( )，制度是( )监督是( )，惩防结合、标本兼治。 A. 基础关键保障 B. 基础保障关键 C. 核心手段保证 D. 手段保证核心 7. 科研规范是基于科研道德和科学共同体共识的，具有稳定性、连续性的规制和安排，因而具有文化的意义，要求研究者自觉遵守和共同维护。下列（不属于：题干错误）属于当代科技工作者应该坚持的规范是 A. 诚实原则B. 不伤害原则 C. 公正原则 D. 尊重原则 8.在一般学术性期刊中对于署名和单位地址下列描述不正确的是( ) A. 一个作者下写一个地址 B. 如果换了新地址，则应在脚注中写上新地址 C. 必须提供邮政编码 D. 必须提供作者全名，不可隐名发表 9. 学界公认的科研规范中，规定在保守国家秘密和保护知识产权的前提下，公开科研过程和结果相关信息，追求科研活动社会效益最大化。这条原则属于当代科研工作者应该坚持的 A. 公开原则 B. 诚实原则 C. 尊重知识产权原则 D. 声明与回避原则 10. 一搞多投是指同一作者，在法定或约定的禁止再投期间，或者在期限以外获知自己作品将要发表或已经发表，在期刊编辑和审稿人不知情的情况下，试图或已经在两种或多种期刊同时或相继发表内容相同或相近的论文。一稿多投的行为是严格被学界所禁止的行为。下列属于一稿多投行为的是 A. 不尊重科学和实验结果 B. 拼凑数据 C. 不尊重他人学术思想、学术观点 D. 将他人的论文翻译成外文发表在国际学术刊物上 11. 任鸿隽先生于1916 年在“科学精神论”一文中首次明确提出科学精神的概念“科学精神者何？求真理是已。”美国著名学者莱科维茨将科学精神概括为激情（enthusiasm）、创造性和诚信三个方面。可见，科学精神是在长期的科学实践活动中形成的、贯穿于科研活动全过程的共同信念、价值、态度和行为规范的总称。下列不属于科学精神的内涵的是 A. 求真精神 B. 理性的怀疑精神 C. 民主精神 D. 激情状态 12. 病态科学是科学研究者被其主观性错误所自我欺骗而导致的“科学式”的研究。在一定意义上看，病态科学实属科学的常态。下列情况不属于病态科学的是 A. 主观期望的科学 B. 一厢情愿的科学 C. 独断论式的科学 D. 伪科学 武汉大学化学与分子科学学院 物理化学(下) 期末考试试卷 学院：专业：学号：姓名： 一、概念题（15题，45分） 1. 根据碰撞理论, 温度增加反应速率提高的主要原因为：[ ] A. 活化分子所占的比例增加; B. 碰撞数增加; C. 活化能降低; D. 碰撞频率增加。 2. 298.15K, 当H2SO4溶液的浓度从0.01mol/kg增至0.1mol/kg时, 其电导率κ和摩尔电导率Λm将: [ ] A. κ减小, Λm增加; B. κ增加, Λm增加; C. κ减小, Λm减小; D. κ增加, Λm减小。 3. 下列物质的水溶液, 在一定浓度下,其正离子的迁移数(t B)如下所列, 选用哪一种物质做盐桥, 可使水系双液电池的液体接界电势减至最小。[ ] A. BaCl2 ( t(Ba++) = 0.4253); B. NaCl ( t(Na+) = 0.3854); C. KNO3 ( t(K+) = 0.5103); D. AgNO3 ( t(Ag+) = 0.4682); 4. 电解金属盐的水溶液时，其现象是：[ ] A．还原电势愈正的金属离子愈容易析出； B．还原电势愈负的金属离子愈容易析出； C．超电势愈大的金属离子愈容易析出； D．还原电势与超电势之和愈正的金属离子愈容易析出。 5. 在相同温度和压力下, 凹面液体的饱和蒸汽压p r与水平面同种液体的饱和蒸汽压p0相比, 有: [ ] A. p r = p0 ; B. p r < p0 ; C. p r >p0 ; D. 不能确定。 6. 在简单碰撞理论中, 有效碰撞的定义为( ) 。 7. 已知HI的光分解机理为:HI+hν→H+I H+HI→H2+I I+I+M→I2+M，则该反应的量子效率Φ=（________）。 8. 在298K下, 已知A液的表面张力是B液的一半, A的密度是B的两倍, 如果A液的毛细管上升是1cm, 则 用相同的毛细管测定B液, B在毛细管中将会上升( )cm.。 9. 在电泳实验中, 观察到分散相向阳极移动, 表明胶粒带（）电。 10. 界面吉布斯自由能和界面张力的相同点为（）, 不同点为（）。 11. 当达到唐南平衡时, 体系中的任一电解质(如NaCl), 其组成离子在膜内的浓度积与膜外的浓度积的关系为( )。 12. 电化学中, 电极反应的速率以( ) 表示, 电化学极化是指( ) 的现象, 极化可分为( 、、)。 13. 某反应的表观活化能为50kJ/mol, 在300K下, 测其速率常数, 若要求k的测量误差在 1.5%以内, 则恒温槽的控温精度要求[ ]，其计算式为dT = [ ]。 14. 表面超量Γ2是指: ( )， 第一章 1、简述量子力学基本原理。 答：QM 原理一 描写围观体系状态的数学量是Hilbert 空间中的矢量,只相差一个复数因子的两个矢量，描写挺一个物理状态。QM 原理二 1、描写围观体系物理量的是Hillbert 空间内的厄米算符(A ?)；2、物理量所能取的值是相应算符A ?的本征值；3、一个任意态 总可以用算符A ?的本征态i a 展开如下：ψψi i i i i a C a C ==∑,；而物理量A 在 ψ 中出现的几率与2 i C 成正比。原理三 一个微观粒子在直角坐标下的位置算符i x ?和相应的正则动量算符i p ?有如下对易关系：[]0?,?=j i x x ，[]0?,?=j i p p ，[] ij j i i p x δ =?,? 原理四 在薛定谔图景中，微观体系态矢量()t ψ随时间变化的规律由薛定谔方程给 ()()t H t t i ψψ?=?? 在海森堡图景中，一个厄米算符() ()t A H ?的运动规律由海森堡 方程给出： ()()()[] H A i t A dt d H H ? ,?1? = 原理五 一个包含多个全同粒子的体系，在Hillbert 空间中的态矢对于任何一对粒子的交换是对称的或反对称的。服从前者的粒子称为玻色子，服从后者的粒子称为费米子。 2、薛定谔图景的概念？ 答：()()t x t ψψ|,x =<>式中态矢随时间而变而x 不含t ，结果波函数()t x ，ψ中的宗量t 来自()t ψ而x 来自x ，这叫做薛定谔图景. 3、 已知.10,01??? ? ??=???? ??=βα (1)请写出Pauli 矩阵的3个分量； (2)证明σx 的本征态).(211121|βα±=??? ? ??±>=±x S 4、已知：P 为极化矢量，P=<ψ|σ|ψ>，其中ψ=C 1α+C 2β，它的三个分量为： 求证： 答案：设：C 1=x 1+iy 1,C 2=x 2+iy 2 3-1 有一半径为R 的水平圆转台，可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动，转动惯量为J ，开始时转台以匀角速度ω0转动，此时有一质量为m 的人站在转台中心，随后人沿半径向外跑去，当人到达转台边缘时，转台的角速度为 [ ] A. 2ωmR J J + B. 02 )(ωR m J J + C. 02 ωmR J D. 0 ω 答案：A 3-2 如题3-2图所示，圆盘绕O 轴转动。若同时射来两颗质量相同,速度大小相同,方向相反并在一直线上运动的子弹,子弹射入圆盘后均留在盘内,则子弹射入后圆盘的角速度ω将：[ ] A. 增大. B. 不变. C. 减小. D. 无法判断. 题3-2 图 答案： C 3-3 芭蕾舞演员可绕过脚尖的铅直轴旋转,当她伸长两手时的转动惯量为J 0，角速度为ω0,当她突然收臂使转动惯量减小为J 0 / 2时,其角速度应为：[ ] A. 2ω0 . B. ω0 . C. 4ω0 . D. ω 0/2. 答案：A 3-4 如题3-4图所示，一个小物体，位于光滑的水平桌面上，与一绳的一端相连结，绳的另一端穿过桌面中心的小孔O . 该物体原以角速度ω 在半径为R 的圆周上绕O 旋转，今将绳从小孔缓慢往下拉．则物体：[ ] A. 动量不变，动能改变； 题3-4图 B. 角动量不变，动量不变； C. 角动量改变，动量改变； D. 角动量不变，动能、动量都改变。 答案：D 3-5 在XOY 平面内的三个质点,质量分别为m 1 = 1kg, m 2 = 2kg,和 m 3 = 3kg,位置坐标(以米为单位)分别为m 1 (－3,－2)、m 2 (－2,1)和m 3 (1,2),则这三个质点构成的质点组对Z 轴的转动惯量J z = . 答案： 38kg ·m 2 3-6 如题3-6图所示，一匀质木球固结在一细棒下端，且可绕水平光滑固定轴O 转动，今有一子弹沿着与水平面成一 角度的方向击中木球并嵌于其中，则在此击中过程中，木球、子弹、细棒系统对o 轴的 守恒。木球 被击中后棒和球升高的过程中，对木球、子弹、细棒、地球 题3-6图 v v m m ω O O R 3-1 有一半径为R 的水平圆转台,可绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动,转动惯量为J,开始时转台以匀角速度ω0转动,此时有一质量为m 的人站在转台中心,随后人沿半径向外跑去,当人到达转台边缘时,转台的角速度为 [ ] A 、 2 ωmR J J + B 、 02)(ωR m J J + C 、 02 ωmR J D 、 0ω 答案:A 3-2 如题3-2图所示,圆盘绕O 轴转动。若同时射来两颗质量相同,速度大小相同,方向相反并在一直线上运动的子弹,子弹射入圆盘后均留在盘内,则子弹射入后圆盘的角速度ω将:[ ] A 、 增大、 B 、 不变、 C 、 减小、 D 、 无法判断、 题3-2 图 答案: C 3-3 芭蕾舞演员可绕过脚尖的铅直轴旋转,当她伸长两手时的转动惯量为J 0,角速度为ω0,当她突然收臂使转动惯量减小为J 0 / 2时,其角速度应为:[ ] A 、 2ω0 、 B 、 ω0 、 C 、 4ω0 、 D 、 ω 0/2、 答案:A 3-4 如题3-4图所示,一个小物体,位于光滑的水平桌面上,与一绳的一端相连结,绳的另一端穿过桌面中心的小孔O 、 该物体原以角速度ω 在半径为R 的圆周上绕O 旋转,今将绳从小孔缓慢往下拉.则物体:[ ] A 、 动量不变,动能改变; 题3-4图 B 、 角动量不变,动量不变; C 、 角动量改变,动量改变; D 、 角动量不变,动能、动量都改变。 答案:D 3-5 在XOY 平面内的三个质点,质量分别为m 1 = 1kg, m 2 = 2kg,与 m 3 = 3kg,位置坐标(以米为单位)分别为m 1 (－3,－2)、m 2 (－2,1)与m 3 (1,2),则这三个质点构成的质点组对Z 轴的转动惯量J z = 、 答案: 38kg ·m 2 3-6 如题3-6图所示,一匀质木球固结在一细棒下端,且可绕水平光滑固定轴O 转动,今有一子弹沿着与水平面成一 角度的方向击中木球并嵌于其中,则在此击中过程中,木球、子弹、细棒系统对o 轴的 守恒。木球被 击中后棒与球升高的过程中,对木球、子弹、细棒、地球 题3-6图 v v m m ω O O R 2.1 如图所示 左右 0 x 设粒子的能量为，下面就和两种情况来讨论（一）的情形 此时，粒子的波函数所满足的定态薛定谔方程为 其中 其解分别为 （1）粒子从左向右运动 右边只有透射波无反射波，所以为零 由波函数的连续性 得 得 解得 由概率流密度公式 入射 反射系数 透射系数 （2）粒子从右向左运动 左边只有透射波无反射波，所以为零 同理可得两个方程 解 反射系数 透射系数 （二）的情形 令 ,不变 此时，粒子的波函数所满足的定态薛定谔方程为 其解分别为 由在右边波函数的有界性得为零 （1）粒子从左向右运动 得 得 解得 入射 反射系数 透射系数 (2)粒子从右向左运动 左边只有透射波无反射波，所以为零 同理可得方程 由于全部透射过去，所以 反射系数 透射系数 2.2 如图所示 在有隧穿效应，粒子穿过垒厚为的方势垒的透射系数为 总透射系数 2.3 以势阱底为零势能参考点，如图所示 （1） ∞ ∞ 左中右 0 a x 显然 时只有中间有值 在中间区域所满足的定态薛定谔方程为 其解是 由波函数连续性条件得 ∴ ∴ 相应的 因为正负号不影响其幅度特性可直接写成 由波函数归一化条件得 所以波函数 （2） ∞∞ 左中右 0 x 显然 时只有中间有值 在中间区域所满足的定态薛定谔方程为 其解是 由波函数连续性条件得 当，为任意整数， 则 当，为任意整数， 则 综合得 ∴ 当时，， 波函数 归一化后 当时，， 波函数 归一化后 2.4 如图所示∞ 左 0 a 显然 在中间和右边粒子的波函数所满足的定态薛定谔方程为其中 其解为 由在右边波函数的有界性得为零 ∴ 再由连续性条件，即由 得 则 得 得 除以得 再由公式 ,注意到 令 , 高等量子力学复习 主讲老师：张盈 记录整理：王宏辉 开始第一节课我们告诉大家了，什么是高等量子学，它和普通量子学的一个区别。其实按理说这门课学完，我们应该回过头来想一想，为什么？至少你可以通过描述一个问题来回答清楚，比如说量子力学适用于研究怎样的对象？ 这个问题并不是那么好回答，不能简单的说低速的就可以，微观的就行，不是这么简单。那么它有几个层次。 一个就是量子力学和薛定谔方程实际上是不一样，不能把薛定谔方程适用的对象看成是量子力学的对象。这个我给大家说过吧，因为你像狄拉克方程啊，克莱因-戈登方程都属于量子力学。所以量子力学适用于研究的对象是量子力学搭建的这个理论构架所适用研究的对象。这是我们说的第一个层次，你要区分量子力学和薛定谔方程。 第二个层次，你要从量子力学的基本原理，或者说薛定谔方程里面，其他的方面看出来，它适用研究的对象，为什么具有这个特点。也就是说，你说它适用于微观，我们从薛定谔方程或者狄拉克方程里面，怎么能看出来它适用微观。你说它适用于也就是这种粒子数不变的体系，你要能说明这一点，这个方程的体系里面，要能把这些东西对应上。这是第二个层次。 所以回答这个问题的时候应该是站在高等量子的高度，从你们学过的这个课程的基础之上来回答，不再是像以前那个量子力学低速微观OK。简单是这样子。所以这个问题有时候蛮复杂的。 首先我们说这门课的时候，你要理清几个大块，也就是我们这几章。 在第一个大章里面，我们给大家介绍的是量子力学的一个理论的构架。在这个理论构架里面，我们先给大家讲了三条基本假设，大家还能举起来吗？第一条：态，就是关于希尔伯特空间的。第二条：厄米算符是力学量的候选者，第三条：统计解释。 那么我们一个一个来回顾一下。 第一条假设，物理的状态对应希尔伯特空间中的一个矢量，更准确的说，实 原 子 物 理 期 末 试 题 （物理学院 本科2010级用，试题共 3页。时间2.5小时。卷面共计 100 分。） 姓名 学号 班级 一、填空。答案按序写在答题纸上，答案字数与空格长度无关（每空1分，共20分） 1 用动能为E 的 α 粒子轰击 位置固定的92Zr 52 原子核，则二者之间可达到的 最短距离a=________；若E 过大致使a 小于核半径，则可能会导致________。 2 若Li 2+ 的某状态可通过释放108.8 eV 的能量而回到Li 2+ 的基态。则该状态的结合能为________ eV 、玻尔半径为_______?。 3 原子光谱＿＿＿＿特征和1914年＿＿＿＿实验都说明了原子能级的存在。 4 本课程中所学到的________、_______、______都说明电子自旋的存在。 5氢原子的 n=4 玻尔能级 在考虑精细结构后 将分裂为______个能级，其中 有____对 能级是简并的。(不考虑兰姆移动) 6相同波长的入射光子与质子、电子分别发生康普顿效应。在相同的散射角上,入射光子与____发生康普顿效应时,散射光子的波长更长。 7 根据量子力学，氢原子基态时的电子云呈现______形状。 8 自由粒子波函数 )](exp[0Et r p i -?ψ=ψ→→ 。能量E 对应的算符为_____。 9根据玻恩对波函数的统计解释，ψψ* 代表________。 10 ps 电子发生jj 耦合，生成的原子态中，J 值最大的原子态为_______。 11只考虑基态，随原子序数增加，当 Z=____时，3d 支壳层首次被电子占据；当Z=_____时，3d 支壳层被首次占满。 12质量为m 的微粒被限制在线度为L 的一维盒中，则利用海森堡不确定关系可知其动能最小值约为____。 13 只考虑1个价电子的激发，碱金属原子朗德g 因子的最小值为______。 学供习参考Q 武汉大学2012—2013学年度第二学期 《物理化学（下）》试卷（A ） 学号 姓名 院（系） 分数 (F=96484 C mol -1 h=6.626×10-34 J s k B =1.38×10-23 J K -1 L=6.022×1023 mol -1 ) 一、（39分）填空及单项选择 1． 宏观动力学实验的一个基本目标是测量得到化学反应体系的动力学曲线，然后分析得到相关动力学参数。请列举三种测量动力学曲线的实验方法，可以结合你做过的物理化学实验来考虑。（ ） 2. 两个平行一级反应，速率常数分别为k 1和k 2，活化能分别为E 1和E 2，当k 1=2k 2, 则此平行反应的表观活化能E a =（ ） 3. 已知双分子基元反应（1）2Br Br Br +→；（2）43CH Br CH HBr +→+；（3）2532532C H OH CH COOH C H OOCCH H O +→+，在简单碰撞理论中，上述三个反应的空间因子分别为P 1，P 2，P 3，请写出三者由大到小的顺序: ( ) 4. 很多可燃气体在空气中因支链反应发生的爆炸有一定的爆炸界限，当气体压力高于低爆炸界限p 1时，爆炸发生，但当压力高于高爆炸界限p 2时，爆炸反而不出现，出现高爆炸界限p 2的原因主要是（ ） A ．容易发生三分子碰撞丧失自由基； B. 存在的杂质发挥了影响 C. 自由基与器壁碰撞加剧； D. 密度高而导热快 5．酶促反应按Michaelis-Menton 机理进行，反应速率方程为米氏方程，即 ，在高底物浓度下，为 级反应，在低底物浓度下，为 级反应。 6. 下列电解质水溶液中摩尔电导率最大的是（ ） A. 0.001 mol·kg -1的HAc ； B. 0.001 mol·kg -1的KCl ； C. 0.01 mol·kg -1的KOH ； D. 0.001 mol·kg -1的HCl ； 7. 在Hittorff 法测量迁移数的实验中，用Ag 电极电解AgNO 3溶液，测出在阳极部AgNO 3增加了x mol ，而串联在电路中的Ag 库仑计上有y mol 的Ag 析出，则Ag +的迁移数为：（ ） 8. 电化学中, 电极反应的速率以 ( ) 表示,按极化产生原因，极化可分为 ( ), 超电势是指 ( ). 当发生极化现象时，阳极和阴极的电极电势将发生的变化为 ( ). 电解过程中极化作用使消耗的电能（ ）, 在金属的电化学腐蚀过程中, 极化作用使腐蚀速度（ ）。 研究生课程教学大纲 高等量子力学 一、课程编码：21-070200-B01-17 课内学时： 64 学分： 4 二、适用学科专业：理学，工学 三、先修课程：数理方法，理论力学，电动力学，量子力学，热力学统计物理 四、教学目标 通过本课程的学习，使研究生掌握希尔伯特空间，量子力学基本理论框架，了解狄拉克 方程，量子力学中的对称性与守恒定律，二次量子化等理论知识，提升在微观体系中运用量 子力学的基本能力。 五、教学方式：课堂讲授 六、主要内容及学时分配 1 希尔伯特空间10学时 1.1 矢量空间 1.2 算符 1.3 本征矢量和本征值 1.4 表象理论 1.5 矢量空间的直和与直积 2 量子力学基本理论框架20学时 2.1 量子力学基本原理 2.2 位置表象和动量表象 2.3 角动量算符和角动量表象 2.4 运动方程 2.5 谐振子的相干态 2.6 密度算符 3 狄拉克方程 6学时 4 量子力学中的对称性 5学时 5 角动量理论简介 5学时 6 二次量子化方法16学时 6.1 二次量子化 6.2 费米子 6.3 玻色子 复习 2学时七、考核与成绩评定：以百分制衡量。 成绩评定依据: 平时作业成绩占30%，期末笔试成绩占70%。 八、参考书及学生必读参考资料 1. 喀兴林，《高等量子力学》，.[M]北京：高等教育出版社，2001 2. Franz Schwabl,《Advanced Quantum Mechanics》，.[M]北京：世界图书出版公司：2012 3. 曾谨言，《量子力学》，.[M]北京：科学出版社：第五版2014或第四版2007 4. https://www.360docs.net/doc/535816604.html,ndau, M.E.Lifshitz，《Quantum Mechanics (Non-reativistic Theory)》，.[M]北京：世界 图书出版公司：1999 5. 倪光炯，《高等量子力学》，. [M]上海：复旦大学出版社：2005 九、大纲撰写人：曾天海新编大学物理_桑建平_丁么明_丁世学_武汉大学出版社_习题解答[1]
2018吉林大学《科学道德与学术规范》
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