Ивлиев Сборник тестовых задач по квантовой 2008
.pdf191. Частица находится в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме, расположенной между точками x = 0 и x = a . Каким нужно выбрать множитель перед волновой функцией ста-
ционарного |
состояния частицы |
ψ (x) sin (πnx / a), |
чтобы эта |
||||||||
функция была нормирована на единицу? |
|
|
|
|
|||||||
А. |
a |
|
Б. |
na |
В. |
2 |
|
Г. |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
a |
|
na |
||||||
|
|
|
|
|
|
192.Все уровни энергии частицы в одномерной бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме А. не вырождены Б. двукратно вырождены
В. часть уровней не вырождена, часть – двукратно вырождена Г. трехкратно вырождены
193.Какова кратность вырождения 100-го уровня энергии частицы в одномерной бесконечно глубокой яме?
А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 100
194. Частица находится в бесконечно глубокой потенциальной яме в таком состоянии, в котором ее энергия имеет определенное значение. Как средняя координата частицы зависит от времени в этом состоянии?
А. убывает |
Б. возрастает |
В. не меняется |
Г. это зависит от гамильтониана |
195. Частица находится в бесконечно глубокой потенциальной яме. Какие из нижеперечисленных величин являются интегралами движения?
А. координата |
Б. импульс |
В. энергия |
Г. потенциальная энергия |
196. Частица находится в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме, расположенной между точками x = −a / 2 и x = a / 2 . Какие из нижеперечисленных величин являются интегралами движения?
А. координата |
Б. импульс |
В. четность |
Г. потенциальная энергия |
197. Частица находится в некотором стационарном состоянии в бесконечно глубокой потенциальной яме. Средние значения каких физических величин не зависят от времени в этом состоянии?
51
А. только координаты |
Б. только энергии |
В. только импульса |
Г. любых |
198.Частица находится в n -м стационарном состоянии в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме. Как среднее значение координаты частицы зависит от n ?
А. возрастает с ростом n Б. убывает с ростом n В. не зависит от n
Г. при малых n возрастает, при больших убывает с ростом n
199.Частица находится в n -м стационарном состоянии в беско-
нечно глубокой прямоугольной потенциальной яме, расположенной между точками x = −a / 2 и x = a / 2 . Как средний квадрат координаты зависит от квантового числа n этого состояния?
А. растет с ростом n |
Б. убывает с ростом n |
В. не зависит от n |
Г. это зависит от ширины ямы |
200. Частица находится в 2007 стационарном состоянии в бесконечно глубокой потенциальной яме (основное состояние – первое). Сколько нулей во внутренней области ямы (исключая нули на границах) имеет волновая функция частицы?
А. 2005 |
Б. 2006 |
В. 2007 |
Г. 2008 |
201. Частица находится в некотором стационарном состоянии в бесконечно глубокой потенциальной яме. Будет ли энергия частицы иметь определенное значение?
А. да |
Б. нет |
В. зависит от состояния |
Г. зависит от ширины ямы |
202. Частица находится в нестационарном состоянии в бесконечно глубокой яме. Будет ли энергия частицы иметь определенное зна-
чение? |
|
А. да |
Б. нет |
В. зависит от состояния |
Г. определенность энергии и |
стационарность состояния никак не связаны между собой 203. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямо-
угольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
вид |
|
π x |
+sin |
2π x |
, где |
a – ширина ямы, |
A – постоянная |
A sin |
a |
|
|||||
|
|
|
a |
|
|
|
52
(яма расположена между точками x = 0 и x = a ). Будет ли это со-
стояние стационарным? |
|
А. да |
Б. нет |
В. зависит от A |
Г. бессмысленный вопрос |
204. Будут ли волновые функции стационарных состояний частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме обладать определенной четностью по отношению к центру ямы?
А. да |
Б. нет |
В. это зависит от состояния |
Г. бессмысленный вопрос |
205.Частица находится в 2007 стационарном состоянии в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме, расположенной симметрично относительно начала координат (основное состояние – первое). Волновая функция частицы будет А. четной функцией координаты Б. нечетной функцией координаты
В. обладать неопределенной четностью Г. это зависит от ширины ямы
206.Волновые функции частицы, находящейся в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме А. непрерывны, но имеют разрывную в некоторых точках первую производную
Б. непрерывны и имеют непрерывную первую производную В. непрерывны и имеют непрерывную вторую производную Г. непрерывны и имеют непрерывную третью производную
207.Частица находится в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в таком состоянии, в котором ее энергия имеет
4π 2 2
определенное значение 2ma2 ( m – масса частицы, яма располо-
жена между точками x = 0 и x = a ). Какой из нижеприведенных формул определяется волновая функция частицы (с точностью до множителя)?
|
2πx |
|
|
|
π 2 t |
|
|
|
|
πx |
|
4π 2 t |
|
|
||||||||
А. sin |
|
exp |
−i |
|
|
|
|
Б. exp i |
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|
|||||
a |
2ma |
2 |
a |
2ma |
2 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
2π x |
|
−i |
|
4π2 t |
|
−i |
2π x |
|
4π2 |
t |
|||||||||||
В. sin |
|
|
exp |
|
|
|
|
|
Г. exp |
|
|
sin |
|
|
|
|
|
|||||
|
a |
|
2ma |
2 |
|
|
a |
2ma |
2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
53
208. Какой формулой может описываться волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме ( A – постоянная, яма расположена между точками x = 0 и x = a )?
|
|
2π x |
|
|
|
π2 |
|
|
|
t |
|
|||||||
А. Ψ(x,t) = Asin |
|
|
|
exp |
−i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
a |
|
2ma |
2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
π x |
|
|
|
|
π2 |
|
t |
|
|
||||||||
Б. Ψ(x,t) = Asin |
|
|
exp |
−i |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
a |
2ma |
2 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
π x |
|
|
|
|
4π 2 |
|
t |
|
|
||||||||
В. Ψ(x,t) = Asin |
|
|
exp |
−i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
a |
2ma |
2 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
π x |
|
|
|
π 2 t |
|
|
|
|
|
||||||||
Г. Ψ(x,t) = Asin |
|
|
exp i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
a |
2ma |
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
209. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
|
πx |
+ |
1 |
sin |
2πx |
, где |
A – постоянная (яма расположена |
вид A sin |
a |
2 |
|
||||
|
|
|
a |
|
|
между точками x = 0 и x = a ). Чему равна средняя энергия частицы в этом состоянии?
|
|
|
π 2 2 |
|
|
|
2π 2 2 |
|
|
|
3π 2 2 |
|
|
|
4π 2 2 |
|
А. E = |
Б. E = |
В. E = |
Г. E = |
|||||||||||||
5ma2 |
5ma2 |
5ma2 |
5ma2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
210. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
вид |
|
πx |
+ |
1 |
sin |
2πx |
, где |
A – постоянная (яма расположена |
A sin |
a |
3 |
|
|||||
|
|
|
|
a |
|
|
между точками x = 0 и x = a ). Чему равны вероятности значений
энергии E1 и E2 |
в этом состоянии? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
А. w(E )= |
3 |
, |
w(E )= |
1 |
|
Б. w(E )= |
5 |
, |
w(E |
|
)= |
1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
1 |
4 |
|
2 |
4 |
|
1 |
6 |
|
|
2 |
|
6 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
В. w(E )= |
7 |
|
, |
w(E )= |
1 |
|
Г. w(E )= |
9 |
|
, |
w(E |
2 |
)= |
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
1 |
8 |
|
|
2 |
8 |
|
|
1 |
10 |
|
|
10 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
54
211. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
|
π x |
+sin |
2π x |
, где |
A – постоянная (яма расположена |
вид A sin |
a |
|
|||
|
|
a |
|
|
между точками x = 0 и x = a ). Что можно сказать о средней координате частицы в этом состоянии?
А. > a / 2 Б. < a / 2 В. = a / 2
Г. среднюю координату посчитать нельзя 212. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямо-
угольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
|
π x |
+sin |
2π x |
, где |
A – постоянная (яма расположена |
вид A sin |
a |
|
|||
|
|
a |
|
|
между точками x = 0 и |
x = a ). Как средний импульс в этом со- |
стоянии зависит от времени? |
|
А. всегда растет |
Б. всегда убывает |
В. не зависит от времени |
Г. осциллирует |
213. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
вид |
|
π x |
+sin |
2π x |
, где |
A – постоянная (яма расположена |
A sin |
a |
|
||||
|
|
|
a |
|
|
между точками x = 0 и x = a ). Как средняя четность относительно середины ямы в этом состоянии зависит от времени?
А. всегда растет |
Б. всегда убывает |
В. не зависит от времени |
Г. осциллирует |
214. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
|
|
π x |
+sin |
2π x |
, |
где A – постоянная (яма расположена |
|||||||
вид A sin |
a |
|
a |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
x = a ). С какой частотой осциллирует |
|||||||
между точками x = 0 |
и |
|
|||||||||||
средняя координата частицы? |
|
|
|
|
|||||||||
А. |
3π2 |
|
|
Б. |
π2 |
|
В. |
2π 2 |
Г. |
5π 2 |
|
||
2ma2 |
|
2ma2 |
ma2 |
2ma2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
215. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
55
|
π x |
+sin |
3π x |
, где |
A – постоянная (яма расположена |
вид A sin |
a |
|
|||
|
|
a |
|
|
между точками x = 0 и x = a ). Как средняя координата частицы в этом состоянии зависит от времени?
А. всегда растет |
Б. всегда убывает |
В. осциллирует |
Г. не зависит от времени |
216. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
вид |
|
π x |
+sin |
3π x |
, где |
A – постоянная (яма расположена |
A sin |
a |
|
||||
|
|
|
a |
|
|
между точками x = 0 и x = a ). Что можно сказать о средней координате частицы в этом состоянии?
А. > a / 2 Б. < a / 2 В. = a / 2
Г. среднюю координату посчитать нельзя 217. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямо-
угольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
|
πnx |
+sin |
π(n + 2)x |
, где |
A – постоянная (яма распо- |
|
вид A sin |
a |
a |
|
|||
|
|
|
|
|
ложена между точками x = 0 и x = a ). Как средняя четность этого состояния (относительно центра ямы) зависит от времени?
А. всегда растет |
Б. всегда убывает |
В. осциллирует |
Г. не зависит |
218. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
вид |
|
πnx |
+sin |
π(n +1)x |
, где |
A – постоянная (яма распо- |
|
A sin |
a |
a |
|
||||
|
|
|
|
|
|
ложена между точками x = 0 и x = a ). Как средняя четность этого состояния (относительно центра ямы) зависит от времени?
А. всегда растет |
Б. всегда убывает |
В. осциллирует |
Г. не зависит от времени |
219. Волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет
вид |
|
πnx |
+sin |
πkx |
, где |
A – постоянная, n и k - целые |
|
A sin |
a |
a |
|
||||
|
|
|
|
|
|
56
числа (яма расположена между точками x = 0 и x = a ). Какой должна быть постоянная A , чтобы эта функция была нормирована на единицу?
А. |
A = |
1 |
Б. A = |
2 |
|
|
a |
a |
|||||
|
|
|
||||
В. |
A = |
kn |
Г. A = |
1 |
||
a |
kna |
|||||
|
|
|
220. Волновая функция частицы, находящейся в бесконечно глубо-
кой прямоугольной |
потенциальной яме шириной a имеет вид |
||||||||
Asin |
3πx |
cos |
7π x |
, |
где A – постоянная (яма расположена между |
||||
|
a |
||||||||
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
точками x = 0 и x = a ). Средняя энергия частицы равна |
|||||||||
А. |
27π2 |
2 |
|
|
Б. |
28π2 |
2 |
||
ma2 |
|
|
|
|
ma2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
В. |
29π 2 |
2 |
|
|
Г. |
30π2 |
2 |
||
ma2 |
|
|
|
|
ma2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
221. Волновая функция частицы массой m в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет вид Asin(π x / a)cos(2πx / a) , где A – постоянная (яма рас-
положена между точками x = 0 и x = a ). Какие значения энергии частицы могут быть обнаружены при измерениях и с какими вероятностями?
А. определенное значение |
4π 2 |
2 |
||||||||
2ma2 |
||||||||||
|
π 2 |
2 |
|
|
9π2 2 |
|
|
|||
Б. |
|
и |
с вероятностями ½ |
|||||||
2ma2 |
2ma2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
В. |
9π2 |
2 |
и |
16π2 2 |
с вероятностями ½ |
|||||
2ma2 |
2ma2 |
|
||||||||
|
|
|
|
9π2 |
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Г. определенное значение 2ma2
57
222. Какой формулой не может описываться волновая функция частицы в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме шириной a ( A и B – постоянные)?
А.
Б.
В.
Г.
|
|
2π x |
−i |
4π2 |
|
t |
||||
|
|
|
2 |
|
||||||
Asin |
|
|
|
e |
|
2ma |
|
|
||
|
a |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2π x |
−i |
4π2 |
|
t |
|||||
|
|
2 |
|
|||||||
Asin |
|
|
|
e |
|
2ma |
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2π x |
−i |
4π2 |
|
t |
||||
|
|
|
2 |
|
||||||
Asin |
|
|
|
e |
|
2ma |
|
|
||
|
a |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4π x |
−i |
16π2 |
t |
||||||
|
2 |
|||||||||
Asin |
|
|
|
e |
|
2ma |
|
|
||
|
a |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3π x |
−i |
9π2 t |
||||||
|
|
2 |
|
|
|||||
+ B sin |
|
|
e |
|
|
2ma |
|
|
|
a |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5π x |
−i |
25π2 |
t |
|||||
|
2 |
||||||||
−iB sin |
|
|
e |
|
2ma |
|
|
||
a |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−e2i B sin
−e3i B sin
|
3π x |
−i |
π2 |
|
t |
|||
|
|
2 |
||||||
|
|
|
e |
|
2ma |
|
||
a |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π x |
−i |
π2 t |
|
||||
2ma |
2 |
|
||||||
|
a |
e |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
223. Волновая функция частицы массой m в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени
имеет вид Ax(x −a)2 (яма расположена между точками x = 0 и x = a ). Измеряют энергию частицы. Можно ли обнаружить при
этом значение |
7π 2 |
2 |
? |
|
2ma2 |
||||
А. да |
Б. это зависит от способа измерения |
|||
|
|
|||
В. нет |
|
|
Г. это зависит от ширины ямы |
224. Волновая функция частицы массой m в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет вид Ax(x −a) , где A – постоянная (яма расположена между
точками |
x = 0 и x = a ). Измеряют энергию частицы. Можно ли |
||||
обнаружить при этом значение |
4π 2 |
2 |
? |
||
2ma2 |
|||||
|
|
|
|||
А. да |
Б. это зависит от способа измерения |
||||
В. нет |
Г. это зависит от ширины ямы |
225. Волновая функция частицы массой m в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме в некоторый момент времени имеет вид Ax(x −a) , где A – постоянная (яма расположена между
58
точками x = 0 и x = a ). Измеряют энергию частицы. Можно ли
обнаружить при этом значение |
9π2 |
2 |
? |
||
2ma2 |
|||||
|
|
|
|||
А. да |
Б. зависит от способа измерения |
||||
Б. нет |
Г. зависит от ширины ямы |
2.3. Гармонический осциллятор
226. Какой формулой определяются энергии собственных состояний одномерного гармонического осциллятора с частотой ω ?
А. |
ω(n2 +1/ 2) |
Б. ω(n +1/ 2) |
В. ωn |
Г. |
ωn2 ( n = 0,1,2,3,…) |
|
227. Какой формулой определяются собственные функции гамиль-
тониана гармонического |
осциллятора ( x = x / |
/ mω – безраз- |
|
мерная координата осциллятора)? |
|
||
А. Pn (x)exp (−x2 / 2) |
( Pn |
– полиномы Лежандра) |
|
Б. Ln (x)exp (−x2 / 2) |
( Ln |
– полиномы Лагерра) |
|
В. Pn m (x) exp(−x2 / 2) ( Pn m – присоединенные полиномы Лежан-
дра)
Г. Hn (x) exp (−x2 / 2) ( Hn – полиномы Эрмита, n = 0,1,2,3,…). 228. Какой формулой определяются собственные функции гамиль-
тониана гармонического осциллятора |
( x = x / |
/ mω – |
безраз- |
||
мерная координата осциллятора)? |
|
|
|
||
А. Hn (x) exp (−x2 / 2) |
Б. |
Hn (x) exp (−x4 / 2) |
|
||
В. Hn (x) exp (−x / 2) |
Г. |
Hn (x) exp(−x2 ) |
( Hn - |
||
полиномы Эрмита, n = 0,1,2,3,…). |
|
|
|
||
229. Чему равен коэффициент перед x99 |
в сотом полиноме Эрмита |
||||
H100 (x) ? |
|
|
|
|
|
А. 1 |
Б. ½ |
В. 0 |
Г. –1 |
|
|
59
230. Чему равен коэффициент перед x2 |
в восемьдесят седьмом по- |
||
линоме Эрмита H87 (x) ? |
|
|
|
А. 1 |
Б. ½ |
В. 0 |
Г. –1 |
231. Какой формулой определяется условие ортогональности полиномов Эрмита?
А. |
+∞∫ Hn (x)Hm (x)dx δnm |
Б. |
+∞∫ Hn (x)Hm (x)x2dx δnm |
|
−∞ |
|
−∞ |
В. |
+∞∫ Hn (x)Hm (x)e−x2 dx δnm |
Г. |
+∞∫ Hn (x)Hm (x) sin x dx δnm |
|
−∞ |
|
−∞ |
232. Все уровни энергии одномерного гармонического осциллятора А. не вырождены Б. двукратно вырождены В. часть уровней не вырождена, часть - двукратно вырождена
Г. кратность вырождения n -го уровня энергии равна n
233. Какая величина, составленная из параметров гармонического осциллятора с массой m и частотой ω , имеет размерность длины (то есть является параметром длины для осциллятора)?
А. |
m |
Б. |
|
В. |
m |
Г. |
mω |
ω |
mω |
ω |
|
||||
|
|
|
|
|
234. Какая величина, составленная из параметров гармонического осциллятора с массой m и частотой ω , имеет размерность энергии (то есть является параметром энергии для осциллятора)?
А. ω Б. /ω В. m ω Г. m /ω
235. Какая величина, составленная из параметров гармонического осциллятора с массой m и частотой ω , имеет размерность импульса (то есть является параметром импульса для осциллятора)?
А. |
1 |
Б. mω |
В. m ω |
Г. |
1 |
|
mω |
mω |
|||||
|
|
|
|
236. Волновая функция гармонического осциллятора в некоторый момент времени имеет вид (1+ 2x) exp(-x2 / 2) ( x = x / / mω –
безразмерная координата осциллятора). Какие значения энергии осциллятора могут быть обнаружены при измерениях?
А. только |
ω / 2 и 3 ω / 2 |
Б. только |
3 |
ω / 2 и 5 ω / 2 |
В. только 3 |
ω / 2 |
Г. только |
|
ω / 2 |
60