2018年北京市培养单位国家天文台617普通物理(甲)考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 说明宇宙红移以及哈勃定律的起因？
【答案】斯里弗等人观测了十来个漩涡星云的光谱，发现星系光谱波长大多比实验室观测到的要长，即有光谱的红移。若把这红移理解为多普勒效应的后果，则表明，这些星云都在远离地球退行，其退行速度大大地高于恒星的视向速度。1929年，哈勃以24个已知距离星系的观测资料为依据，推算出星系退行的定量规律，光源越远，它远离我们而去的速度也越快。这种趋势称为哈勃定律。宇宙红移以及哈勃定律都是由于宇宙膨胀。
2． 流体从粗管流向细管时，流速增大，使流体微团获得加速度的动力从何而来？
【答案】由连续性方程可知流体从粗管流向细管时，流速增大。这是由于截面积的减小，使单位体积的压强能转化为动能，从而使流速増大。
3． 若有一块金属表面的平整程度需要检验，你可否利用光学的方法提出一个可行的检验方案？并请解释你 所提方案的基本原理。
【答案】类似图所示的方法，将一块标准的光学玻璃与待测金属构成一个劈尖，通过观察劈尖条纹的形状 可以检验出金属表面的平整程度。其应用的原理就是劈尖干涉条纹所对应的等厚干涉条纹的特点，即厚度相同的 那些位置对应同一干涉条纹的特点。
图
4． 试用离子极化观点解释第四周期某些元素氯化物的熔点、沸点的高低：
（1）
（2）
的恪点、沸点低于的溶点、沸点低于
的化学键有相
【答案】（1
）对较大的共价成分；
中
的离子半径小，且为18e 构型，所以极化力较强，
致使
小，
致使
为8e 构型，
极化力较
的低。
的化学键有相对较大的离子键成分，
因而
的熔、沸点较
（2）之
的电子构型相似，
但因的电荷高，半径小，因而极化能力较强，所以比
化学键中的共价成分较多，故其熔、沸点更低些。
由此可见，阳离子电荷越高，半径越小，或是18e 和9-17e 构型，极化能力越强，且随着极化能力的增强，化学键便由离子键向共价键逐渐过渡。
5． 在同一种介质中传播着两列不同频率的简谐波，它们的波长是否可能相等？为什么？如果这两列波分别 在两种介质中传播，它们的波长是否可能相等？为什么？
【答案】（1）因波速仅与介质有关，
而波长频率的简谐波，波速相等，但波长不会相等。
（2）如果两列波分别在两种介质中传播，
那么只要满足
它们的波长就会相等。
所以在同一种介质中传播的两列不同
6． 在空气中的肥皂泡膜，当肥阜泡吹大到一定程度时，会看到肥皂泡膜表面出现彩色，而且随着肥皂泡的 增大，其表面的彩色会发生改变，其原因是什么？当肥皂泡膨胀到极限，即肥皂泡膜变薄到即将破裂时，膜上将 出现黑色，这又是为什么？
【答案】（1）空气中的肥皂泡膜表面产生的彩色是薄膜干涉的结果。随着I 巴桌泡的増大，肥皂泡膜的厚度不断变 化，此时在肥皂泡膜表面发生的薄膜干涉现象中，对应干涉加强的入射光波长也会随之变化，使得肥皂泡膜表面 的彩色也会发生改变。
（2）当肥阜泡膨胀到极限时，其最薄处的厚度接近于零，这些位置由于半波损失的缘故，对应的光程差正 好满足干涉减弱的条件，从而将出现黑色。
7． 为什么装指南针的盒子不是用铁，而是用胶木等材料做成的？
【答案】如果使用铁念子装指南针，则由于铁盒子产生磁屏蔽，从而会使得指南针无法正常使用，因此装指南针 的盒子要用胶木等不会产生磁屏蔽效应的材料。
8． 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。
9． 一系统能否吸收热量，仅使其内能变化? 一系统能否吸收热量，而不使其内能变化？
【答案】等体过程中系统不做功，其吸收热量仅使其内能变化；而等温过程中系统温度不变，尽管系统吸收热量，但其内能不变。
10．假设光子在某个惯性系中的速率为c ，那么，是否存在这样一个惯性系，光子在这个惯性系中的速率不等于c?
【答案】由洛伦兹速度变换公式可知，如果光子在一个惯性系中的速率为c ，那么，对于任
一个惯性系，
光子在这个惯性系中的速率的惯性系。
因此不存在使光子在其中速率不等于c
二、计算题
11．利用不确定关系估算氢原子基态的结合能和第一玻尔半径。
【答案】氢原子的能量为
则
由于其轨道半径满足驻波条件
则
所以
由
可得
代入上式得
12．一群氢原子被外来单色光照射后发射的谱线之中，在巴尔末系中只能观察到3条谱线。试求：
（1）外来光的波长； （2）外来单色光子的能量；
（3）除了巴尔末系3条谱线外还有几条谱线。 【答案】（1）由氢原子的能级公式
有
式中
，
由题意
，
所以外来光的波长
（2）外来光子的能量