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河北2025自考[智能分子工程]分子模拟与计算高频题(考点)

一、单选题（共10题，每题2分）

说明：下列每题只有一个正确答案。

1.在分子动力学模拟中，采用NPT系综的主要目的是什么？

A.保持系统体积恒定

B.保持系统压力恒定

C.保持系统温度恒定

D.保持系统密度恒定

2.下列哪种方法不属于蒙特卡洛模拟的常用类型？

A.配分函数计算

B.自洽场方法

C.沙堆算法

D.系综蒙特卡洛

3.分子力学中，键长、键角和二面角的定义分别是什么？

A.一维、二维、三维自由度

B.几何约束、角度约束、旋转约束

C.势能面参数、能量梯度、力常数

D.坐标系转换、坐标变换、坐标投影

4.在量子化学计算中，密度泛函理论（DFT）的主要优势是什么？

A.计算速度快，适用于大体系

B.理论推导简单，易于实现

C.适用于强关联电子体系

D.无需考虑交换关联泛函

5.分子动力学模拟中，时间步长选择的主要依据是什么？

A.系统能量守恒程度

B.计算机硬件性能

C.模拟目的（如平衡或生产）

D.模拟温度范围

6.下列哪种软件包主要适用于分子力学与量子化学混合计算？

A.GROMACS

B.LAMMPS

C.Gaussian

D.AMBER

7.在分子模拟中，周期性边界条件（PBC）的主要作用是什么？

A.减少边界效应

B.增加系统自由度

C.降低计算精度

D.改变系统动力学性质

8.分子动力学模拟中，温度耦合算法常用的有哪两种？

A.Nosé-Hoover和Berendsen

B.Verlet和Leapfrog

C.MD和MC

D.DFT和TDDFT

9.下列哪种方法适用于计算分子体系的熵？

A.分子动力学

B.蒙特卡洛

C.密度泛函理论

D.半经验量子化学

10.在分子模拟中，反应坐标（RC）的主要用途是什么？

A.描述分子振动模式

B.跟踪反应路径

C.计算体系熵变

D.分析分子构象分布

二、多选题（共5题，每题3分）

说明：下列每题有多个正确答案。

1.分子动力学模拟中，影响系综选择的主要因素有哪些？

A.系统温度稳定性

B.压力平衡需求

C.计算资源限制

D.模拟目的（如等温或等压）

2.密度泛函理论（DFT）中，常用的交换关联泛函类型包括哪些？

A.LDA（局域密度近似）

B.GGA（广义梯度近似）

C.HSE（杂化泛函）

D.MP2（非自旋轨道耦合方法）

3.分子模拟中，常用的能量最小化方法有哪些？

A.共轭梯度法

B.牛顿-拉夫森法

C.动态规划

D.拉格朗日乘子法

4.蒙特卡洛模拟中，常用的采样方法包括哪些？

A.熵生产算法

B.马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）

C.配分函数计算

D.自洽场方法

5.分子动力学模拟中，常见的边界条件类型有哪些？

A.简单立方（SC）

B.面心立方（FCC）

C.体心立方（BCC）

D.周期性边界条件（PBC）

三、判断题（共10题，每题1分）

说明：下列每题判断正误。

1.分子动力学模拟可以精确计算分子反应速率常数。（×）

2.蒙特卡洛模拟适用于计算大体系的平衡性质。（√）

3.密度泛函理论（DFT）可以精确描述强关联电子体系。（×）

4.分子力学方法基于经典力学，不适用于量子体系。（√）

5.周期性边界条件（PBC）可以消除表面效应。（√）

6.Nosé-Hoover算法可以同时耦合温度和压力。（√）

7.分子模拟中，时间步长越小，计算精度越高。（×）

8.配分函数计算是蒙特卡洛模拟的基础。（√）

9.分子动力学模拟可以模拟非平衡态过程。（√）

10.Lennard-Jones势能函数适用于所有分子体系。（×）

四、简答题（共5题，每题5分）

说明：简明扼要回答问题。

1.简述分子动力学模拟的基本流程。

答：分子动力学模拟的基本流程包括：系统构建→参数化→能量最小化→平衡阶段→生产阶段→数据分析。

2.什么是周期性边界条件（PBC）？

答：周期性边界条件（PBC）是指将模拟盒子扩展为无限周期排列，以消除表面效应，适用于模拟真实晶态或液体体系。

3.分子力学与量子化学方法的主要区别是什么？

答：分子力学基于经典力学，计算速度快但精度较低；量子化学考虑电子相互作用，精度高但计算量大。

4.简述蒙特卡洛模拟的采样原理。

答：蒙特卡洛模拟通过随机抽样方法（如马尔可夫链）探索系综相空间，计算平均性质或概率分布。

5.分子模拟中，如何选择合适的系综？

答：根据模拟目的选择，如NVT系综适用于等温模拟，NPT系综适用于等压模拟。

五、计算题（共3题，每题10分）

说明：根据题目条件进行计算或分析