Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Ивлиев Сборник тестовых задач по квантовой 2008

.pdf
Скачиваний:
1689
Добавлен:
16.08.2013
Размер:
2.05 Mб
Скачать

191. 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)ex2 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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]