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z 安徽大学20 05 -20 06 学年第 2 学期《量子力学》期末考试试卷（B 卷）（时间120 分钟）年级院系专业姓名学号座位号一、简答题（每小题 5 分，共 40 分）1.一粒子的波函数为ψ(r )=ψ(x, y, z)，写出粒子位于x ~ x +dx 间的几率。
2.何谓几率流密度？写出几率流密度j（r , t）的表达式。
3．（L2 ,L）的共同本征函数是什么？相应的本征值又分别是什么？4.写出电子自旋sz的二本征值和对应的本征态。
5.使用定态微扰论时，对哈密顿量H 有什么样的要求？6．何谓光的吸收？何谓光的受激辐射？何谓光的自发辐射？7．散射问题中，高能粒子散射和低能粒子散射分别宜采用什么方法处理？8．德布罗意波的波函数与经典波的波函数的本质区别是什么？得分π a 3x ⎢ ⎥ ⎨∞ , ψ ψ ψ 二、计算证明题（共 60 分）9.计算：[ p ˆ x , f (x )] = ? [ p ˆ 2, f (x )] = ?（15 分）10.在 t = 0 时刻，氢原子处于状态ψ ( r ,0) = C ⎡ ⎣ 1 ( r ) + 211 ( r ) + 32 1 ( r ) ⎤ 23 ⎦式中，ψ ( r) 为氢原子的第 n 个能量本征态。
计算 t =0 时能量的取值几率与平均值。
（10 分）1.氢原子处于基态：ψ (x ) =1e -r ,求：（1） 势能- e 2 r 的平均值；（2） 最可几半径。
（15 分）12．（1）粒子在二维无限深方势阱中运动，V = ⎧0 ,⎩0 < x < a , 0 < y < a 其它区域 ，（1）试写出能级和能量本征函数（能量最低的两个态）；（2）加上微扰 H ' = λ xy（2）求最低的两个能级的一级微扰修正。
（20 分）得 分nzlm⎛ ⎫ ⎛ ⎫ z lmz安徽大学 20 05 -20 06 学年第 2 学期 《 量子力学 》期末考试试卷（B 卷）（时间 120 分钟）年级院系专业 姓名 学号 座位号一、简答题（每小题 5 分，共 40 分）1.一粒子的波函数为ψ (r ) = ψ (x , y , z ) ，写出粒子位于 x ~ x + dx 间的几率。
量子力学期末试题及答案红色为我认为可能考的题目一、填空题：1、波函数的标准条件：单值、连续性、有限性。
2、|Ψ（r,t）|^2的物理意义：t时刻粒子出现在r处的概率密度。
3、一个量的本征值对应多个本征态，这样的态称为简并。
4、两个力学量对应的算符对易，它们具有共同的确定值。
二、简答题：1、简述力学量对应的算符必须是线性厄米的。
答：力学量的观测值应为实数，力学量在任何状态下的观测值就是在该状态下的平均值，量子力学中，可观测的力学量所对应的算符必须为厄米算符；量子力学中还必须满足态叠加原理，而要满足态叠加原理，算符必须是线性算符。
综上所述，在量子力学中，能和可观测的力学量相对应的算符必然是线性厄米算符。
2、一个量子态分为本征态和非本征态，这种说法确切吗？答：不确切。
针对某个特定的力学量，对应算符为A，它的本征态对另一个力学量（对应算符为B）就不是它的本征态，它们有各自的本征值，只有两个算符彼此对易，它们才有共同的本征态。
3、辐射谱线的位置和谱线的强度各决定于什么因素？答：某一单色光辐射的话可能吸收，也可能受激跃迁。
谱线的位置决定于跃迁的频率和跃迁的速度；谱线强度取决于始末态的能量差。
三、证明题。
2、证明概率流密度J不显含时间。
四、计算题。
1、第二题：如果类氢原子的核不是点电荷，而是半径为0r、电荷均匀分布的小球，计算这种效应对类氢原子基态能量的一级修正。
解：这种分布只对0r r <的区域有影响，对0r r ≥的区域无影响。
据题意知)()(ˆ0r U r U H -=' 其中)(0r U 是不考虑这种效应的势能分布，即 2004ze U r rπε=-（）)(r U 为考虑这种效应后的势能分布，在0r r ≥区域，rZe r U 024)(πε-=在0r r <区域，)(r U 可由下式得出， ⎰∞-=r E d r e r U )(⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤=⋅⋅=)( 4 )( ,43441020********420r r r Ze r r r r Ze r r Ze r E πεπεπππε⎰⎰∞--=0)(r r rEdr e Edr e r U⎰⎰∞--=002023002144r r rdr r Ze rdr r Ze πεπε)3(84)(82203020022203002r r r Ze r Ze r r r Ze --=---=πεπεπε )( 0r r ≤ ⎪⎩⎪⎨⎧≥≤+--=-=')( 0 )( 4)3(8)()(ˆ000222030020r r r r r Ze r r r Ze r U r U H πεπε由于0r 很小，所以)(2ˆˆ022)0(r U H H +∇-=<<'μ，可视为一种微扰，由它引起一级修正为（基态03(0)1/210030()Zra Z e a ψπ-=） ⎰∞'=τψψd H E )0(1*)0(1)1(1ˆ ⎰-+--=0002202220302334]4)3(8[r r a Zdr r e r Ze r r r Ze a Z ππεπεπ ∵0a r <<，故102≈-r a Z e 。
量子力学试题集量子力学期末试题及答案（A）选择题(每题3分共36分）1．黑体辐射中的紫外灾难表明:CA. 黑体在紫外线部分辐射无限大的能量；B. 黑体在紫外线部分不辐射能量；C。
经典电磁场理论不适用于黑体辐射公式;D。
黑体辐射在紫外线部分才适用于经典电磁场理论。
2．关于波函数Ψ的含义,正确的是：BA. Ψ代表微观粒子的几率密度；B。
Ψ归一化后，代表微观粒子出现的几率密度；C。
Ψ一定是实数；D. Ψ一定不连续。
3．对于偏振光通过偏振片，量子论的解释是：DA。
偏振光子的一部分通过偏振片；B。
偏振光子先改变偏振方向，再通过偏振片；C.偏振光子通过偏振片的几率是不可知的；D.每个光子以一定的几率通过偏振片。
4．对于一维的薛定谔方程,如果Ψ是该方程的一个解，则:A A。
一定也是该方程的一个解；B. 一定不是该方程的解；C. Ψ与一定等价；D.无任何结论。
5．对于一维方势垒的穿透问题,关于粒子的运动,正确的是：C A。
粒子在势垒中有确定的轨迹；B.粒子在势垒中有负的动能；C.粒子以一定的几率穿过势垒；D粒子不能穿过势垒。
6．如果以表示角动量算符,则对易运算为：BA。
ihB。
ihC.iD。
h7．如果算符、对易，且=A，则：BA。
一定不是的本征态；B. 一定是的本征态；C。
一定是的本征态;D。
∣Ψ∣一定是的本征态。
8．如果一个力学量与对易，则意味着：CA。
一定处于其本征态；B.一定不处于本征态；C。
一定守恒；D。
其本征值出现的几率会变化。
9．与空间平移对称性相对应的是：BA。
能量守恒；B。
动量守恒；C。
角动量守恒;D。
宇称守恒。
10．如果已知氢原子的n=2能级的能量值为-3。
4ev，则n=5能级能量为：DA. -1。
51ev;B。
—0。
85ev；C。
-0。
378ev；D。
—0。
544ev11．三维各向同性谐振子,其波函数可以写为，且l=N—2n，则在一确定的能量（N+）h下，简并度为：BA. ；B。
；C。
N(N+1);D。
量子力学期末考试试卷及答案红色为我认为可能考的题目一、填空题：1、波函数的标准条件：单值、连续性、有限性。
2、|Ψ（r,t）|^2的物理意义：t时刻粒子出现在r处的概率密度。
3、一个量的本征值对应多个本征态，这样的态称为简并。
4、两个力学量对应的算符对易，它们具有共同的确定值。
二、简答题：1、简述力学量对应的算符必须是线性厄米的。
答：力学量的观测值应为实数，力学量在任何状态下的观测值就是在该状态下的平均值，量子力学中，可观测的力学量所对应的算符必须为厄米算符；量子力学中还必须满足态叠加原理，而要满足态叠加原理，算符必须是线性算符。
综上所述，在量子力学中，能和可观测的力学量相对应的算符必然是线性厄米算符。
2、一个量子态分为本征态和非本征态，这种说法确切吗？答：不确切。
针对某个特定的力学量，对应算符为A，它的本征态对另一个力学量（对应算符为B）就不是它的本征态，它们有各自的本征值，只有两个算符彼此对易，它们才有共同的本征态。
3、辐射谱线的位置和谱线的强度各决定于什么因素？答：某一单色光辐射的话可能吸收，也可能受激跃迁。
谱线的位置决定于跃迁的频率和跃迁的速度；谱线强度取决于始末态的能量差。
三、证明题。
2、证明概率流密度J 不显含时间。
四、计算题。
1、第二题： 如果类氢原子的核不是点电荷，而是半径为0r 、电荷均匀分布的小球，计算这种效应对类氢原子基态能量的一级修正。
解：这种分布只对0r r <的区域有影响，对0r r ≥的区域无影响。
据题意知)()(ˆ0r U r U H -=' 其中)(0r U 是不考虑这种效应的势能分布，即 2004ze U r rπε=-（）)(r U 为考虑这种效应后的势能分布，在0r r ≥区域， rZe r U 024)(πε-=在0r r <区域，)(r U 可由下式得出， ⎰∞-=r E d r e r U )(⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤=⋅⋅=)( 4 )( ,43441020********420r r r Ze r r r r Ze r r Ze r E πεπεπππε⎰⎰∞--=0)(r r rEdr e Edr e r U⎰⎰∞--=002023002144r r rd r r Ze rdr r Ze πεπε)3(84)(82203020*********r r r Ze r Ze r r r Ze --=---=πεπεπε )( 0r r ≤⎪⎩⎪⎨⎧≥≤+--=-=')( 0 )( 4)3(8)()(ˆ000222030020r r r r rZe r r r Ze r U r U H πεπε 由于0r 很小，所以)(2ˆˆ022)0(r U H H +∇-=<<'μ，可视为一种微扰，由它引起 一级修正为（基态03(0)1/210030()Zra Z ea ψπ-=） ⎰∞'=τψψd H E )0(1*)0(1)1(1ˆ ⎰-+--=0002202220302334]4)3(8[r r a Zdr r e r Ze r r r Ze a Z ππεπεπ ∵0a r <<，故102≈-r a Z e 。
2006-2007学年第1学期《量子力学》（A 卷）参考答案及评分标准一、简答题（每小题4分，共32分）1. 束缚态、非束缚态及相应能级的特点。
答：束缚态：粒子在一定范围内运动，∞→r 时，0→ψ。
能级分立。
非束缚态：粒子的运动范围没有限制，∞→r 时，ψ不趋于0。
能级连续分布。
2. ）（z L L ,2 的共同本征函数是什么？相应的本征值又分别是什么？ 解：()z L L ,2的共同本征函数是球谐函数),(ϕθlm Y 。
),(),(,),()1(),(22ϕθϕθϕθϕθlm lm z lm lm Y m Y L Y l l Y L ηη=+=。
3. 给出如下对易关系： [][][][]?,?,?,?,====xyz xzyz L Lp L L y σσ 解： [][][][]zxyyz xxzyz i L i L Lpi p L xi L y σσσ2,,,,-=-===ηηη4. 完全描述电子运动的旋量波函数为 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=)2/,()2/,(),(ηϖηϖϖr r s r z ψψψ， 准确叙述 2)2/,(ηϖr ψ及 23)2/,(⎰-ηϖr r d ψ分别表示什么样的物理意义。
解：()22/,ηϖr ψ表示电子自旋向上（2η=z s ）、位置在r ϖ处的几率密度；()232/,⎰-ηϖr r d ψ表示电子自旋向下（2η-=z s ）的几率。
5. 二电子体系中，总自旋 21s s S ϖϖϖ+= ，写出（z S S ,2）的归一化本征态（即自旋单态与三重态）。
解：（2,z S S ）的归一化本征态记为S SM χ，则 自旋单态为]00(1)(2)(1)(2)χαββα=- 自旋三重态为]111011(1)(2)(1)(2)(1)(2)(1)(2)χααχαββαχββ-=⎧⎪⎪=+⎨⎪⎪=⎩6. 给出一维谐振子升、降算符a a 、+的对易关系式；粒子数算符N 与a a 、+的关系；哈密顿量H 用N 或a a 、+表示的式子；N （亦即H ）的归一化本征态。
量子力学试题集量子力学期末试题及答案（A）选择题（每题3分共36分）1．黑体辐射中的紫外灾难表明：CA. 黑体在紫外线部分辐射无限大的能量；B. 黑体在紫外线部分不辐射能量;C.经典电磁场理论不适用于黑体辐射公式；D.黑体辐射在紫外线部分才适用于经典电磁场理论。
2．关于波函数Ψ的含义,正确的是：BA。
Ψ代表微观粒子的几率密度；B. Ψ归一化后，代表微观粒子出现的几率密度;C. Ψ一定是实数;D。
Ψ一定不连续.3．对于偏振光通过偏振片,量子论的解释是：DA. 偏振光子的一部分通过偏振片；B。
偏振光子先改变偏振方向，再通过偏振片;C.偏振光子通过偏振片的几率是不可知的；D.每个光子以一定的几率通过偏振片。
4．对于一维的薛定谔方程，如果Ψ是该方程的一个解，则:A A. 一定也是该方程的一个解;B。
一定不是该方程的解;C。
Ψ与一定等价；D。
无任何结论。
5．对于一维方势垒的穿透问题，关于粒子的运动，正确的是：C A。
粒子在势垒中有确定的轨迹；B。
粒子在势垒中有负的动能；C.粒子以一定的几率穿过势垒；D粒子不能穿过势垒。
6．如果以表示角动量算符，则对易运算为：BA。
ihB。
ihC。
iD.h7．如果算符、对易,且=A，则：BA. 一定不是的本征态；B. 一定是的本征态;C。
一定是的本征态;D。
∣Ψ∣一定是的本征态。
8．如果一个力学量与对易，则意味着：CA。
一定处于其本征态;B.一定不处于本征态；C。
一定守恒；D.其本征值出现的几率会变化。
9．与空间平移对称性相对应的是:BA。
能量守恒;B。
动量守恒；C。
角动量守恒；D.宇称守恒。
10．如果已知氢原子的n=2能级的能量值为—3。
4ev，则n=5能级能量为：DA。
-1。
51ev;B.—0。
85ev;C。
-0。
378ev;D. -0.544ev11．三维各向同性谐振子，其波函数可以写为，且l=N—2n，则在一确定的能量(N+)h下，简并度为:B A。
；B. ；C。
N(N+1）；D.（N+1）(n+2)12．判断自旋波函数是什么性质：CA。
安徽大学《大学物理》2023-2024学年第一学期期末试卷考生须知：1.作答前，请将自己的姓名、准考证号填写在答题纸上相应位置，并核对条形码上的姓名、准考证号等有关信息。
2.答题内容一律涂或书写在答题纸上规定的位置，在试题卷上作答无效。
一、选择题(每题3分，共30分)1.某物体的运动规律为t k t 2d /d v v -=，式中的k 为大于零的常量，当0=t 时，初速为v 0，则速度v 与时间t 的函数关系是（）。
(A)0221v v +=kt (B)0221v v +-=kt (C)02121v v +=kt (D)02121v v +-=kt 2.一物体从某一确定高度以0v 的速度水平抛出，已知它落地时的速度为t v ，那么它运动的时间是（）。
(A)gt 0v v -(B)g t 20v v -(C)()g t 2/1202v v-(D)()g t 22/1202v v -3.一质点在平面上作一般曲线运动，其瞬时速度为v，瞬时速率为v ，某一时间内的平均速度为v ，平均速率为v ，它们之间的关系必定有：（）。
（A）vv v,v == （B）vv v,v =≠ （C）vv v,v ≠≠ （D）vv v,v ≠= 4.在相对地面静止的坐标系内，A 、B 二船都以2m/s 速率匀速行驶，A 船沿x 轴正向，B 船沿y 轴正向。
今在A 船上设置与静止坐标系方向相同的坐标系(x 、y 方向单位矢用i 、j 表示)，那么在A 船上的坐标系中，B 船的速度（以m/s 为单位）为（）。
(A)2i ＋2j(B)2i ＋2j(C)－2i －2j(D)2i －2j5.一条河在某一段直线岸边同侧有A 、B 两个码头，相距1km，甲、乙两人需要从码头A 到码头B ，再立即由B 返回。
甲划船前去，船相对河水的速度为4km/h；而乙沿岸步行，步行速度也为4km/h。
如河水流速为2km/h,方向从A 到B ，则（）。
(A)甲比乙晚10分钟回到A(B)甲和乙同时回到A(C)甲比乙早10分钟回到A(D)甲比乙早2分钟回到A6.一飞机相对空气的速度大小为200km/h,风速为56km/h，方向从西向东。
