2018年华中科技大学武汉国家光电实验室834大学物理二[专业硕士]之普通物理学考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 同一束光分别在两种不同介质中传播相同的距离，则在两次传播过程中，这束光所经历的光程一样吗？ 这束光在两次传播过程中发生相位变化与其光程有什么关系？如果这光在两种介质中的传播过程经历了相同的时间，则情况又如何？
【答案】（1）按照光程的定义，当同一束光分别在两种不同介质中传播相同的距离时，则在两次传播过程中这束 光所经历的光程是不同的。
（2
）这束光在两次传播过程中所发生的相位变化
（3）如果这束光在两种介质中的传播过程经历了相同的时间，则这束光所经历的光程是一样的。
2． 本征半导体的能带与绝缘体的能带有何异同？
【答案】在低温下，本征半导体的能带与绝缘体的能带结构相同。但本征半导体的禁带较窄，禁带宽度通常在2个电子伏特以下。由于禁带窄，本征半导体禁带下满带顶的电子可以借助热激发，跃迁到禁带上面空带的底部，使得满带不满，空带不空，二者都对导电有贡献。
3． 如图所示，当导体棒在均匀磁场中运动时，棒中出现恒定的电场这是否和导体中静电平衡条件相矛盾？为什么？是否需要外力来维持棒在磁场中作匀速运动？
与其光程变化之间的关系都应满足
的
图
【答案】不矛盾。导体在静电平衡状态下电场强度等于零，而导体棒运动时，由于电子受到洛伦兹力而运动，从而在棒两端形成电荷的聚集，产生恒定的电场，电场力和洛伦兹力相等；导体棒在磁场中作匀速运动需要外力维持以克服安培力。
4． 氦氖激光器和红宝石激光器中都利用了激活剂，激活剂的作用是什么？
【答案】产生激光的物质直接接收能量的效率很低，激活剂接收泵浦能量的效率很高，其激发态能级与产生激光的物质的激发态能级接近，很容易将能量通过碰撞转移到工作物质，提高了泵浦效率，容易实现粒子数反转。
5． 对于同一个弹簧振子，一个让其在光滑的水平面上作一维的简谐振动，一个是在竖直悬挂的情况下作简谐振动，问两者的振动频率是否相同？
【答案】弹簧振子的频率只与振子的质量和劲度系数有关，而与振子的放置方法无关，所以两振子的频率相同。
6． 如图所示，在漏斗中放一乒乓球，颠倒过来；再通过漏斗管向下吹气，则发现乒乓球不但不被吹掉， 反而牢牢地留在漏斗内，这是什么原因？
图
【答案】因为球与漏斗壁之间的通道狭窄，此处空气相对于球的流速大于其他区域（球的下部）空气的流速。根 据伯努利方程可知，此处的压强将小于球下部的压强，这样，球将受到一个向上的举力。
7． 在讨论理想气体压强、内能及分子平均碰撞频率时，所采用的气体分子模型有何不同？
【答案】讨论理想气体压强时，将气体分子看做自由质点，即略去了分子大小和分子间的相互作用，并假定气体 分子与器壁作完全弹性碰撞；讨论理想气体内能时，由于要考虑气体分子的平动和转动动能，因而不可略去分子的大小和结构，并由此提出单原子分子、双原子分子和多原子分子等模型；讨论分子平均碰撞频率时，则是将气 体分子看做有效直径为d 的刚球。
8． 原子间的排斥作用取决于什么原因？
【答案】相邻的原子靠得很近，以至于它们内层闭合壳层的电子云发生重叠时, 相邻的原子间便产生巨大排斥力。即原子间的排斥作用来自相邻原子内层闭合壳层电子云的重叠。
9． 功可以完全变为热，热不能完全变为功，这种说法正确吗？
【答案】这种说法不够准确，因为在允许外界变化的前提下热也可以完全变为功。
10．为什么在玻尔的氢原子理论中，略去了原子内粒子间的万有引力作用？
【答案】原子内的粒子间距离很近，万有引力作用远小于电磁相互作用。
11．若一个电子和一个质子具有同样的动能，哪个粒子的德布罗意波长较大？
【答案】
根据经典力学动能公式
罗意波长为和德布罗意波长公式，可得到电子的德布
。因为
可得到，同理，
质子的德布罗意波长为
即电子的德布罗意波长较大。
12．当有电场后，满带中的电子能永远漂移下去吗？
【答案】当有电场后，满带中的电子在波矢空间内将永远循环漂移下去，即当电子漂移到布里渊区边界时，它会立即跳到相对的布里渊区边界，始终保持整体能态分布不变。
二、计算题
13．利用如图所示装置测一轮盘的转动惯量。悬线和轴的距离为r , 为减小因不计轴承摩擦力矩而产生的误差，先悬挂质量较小的重物
悬挂质量较大的重物
似认为两种情况下摩擦力矩相同）。
从距地面高度h 处由静止开始下落，落地时间为然后同样由高度h 下落，所需时间为根据这些数据确定轮盘的转动惯量（近
图
【答案】分析受力及坐标如图所示.z 轴垂直纸面向里。依题意，有
将以上各式联立求解，得
同理，得
即
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