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一、简答题

1． 由多个物体组成的一个系统，在相同时间内，作用力所做的功与反作用力所做的功是否一定相等，二者的代数和是否一定等于零？

【答案】作用力与反作用力其位移不一定相等，所以作用力与反作用力的功的大小不一定相等，二者的代数和也不一定为零。

2． 气体分子热运动的平均速率往往可达数百米每秒，但为什么在房间内打开一瓶香水，要隔一段时间后才 能在门口闻到香味？夏天容易闻到香味还是冬天容易闻到香味，为什么？

【答案】气体分子热运动的平均速率虽高达数百米每秒，但是气体分子在运动过程中并不是沿直线前进，而是不 断与其他分子碰撞，使得前进距离大大增加，因此在房间内打开一瓶香水时，需要隔一段时间后才能在门口闻到香味。

由于气体分子的平均自由程与温度成正比，与压强成反比，冬天与夏天的压强几乎相等，而温度变化则很明 显，因此主要影响气体分子平均自由程的因素是温度，即夏天气体分子平均自由程比冬天长，故而需时较短，会 更容易闻到香味。

3． 一对正、负电子从同一位置同时姑入一均匀磁场中，如图所示，已知它们的速率分别为2v 和v ，且 都和磁场垂直，试指出它们的偏转方向，并判断经磁场偏转后哪个电子先回到出发点？

图

【答案】如图所示，正、负电子的速度均满足由洛伦兹力可知，速率为如的正电子将作逆时针匀速率圆周运动，而速率为v 的负电子则作顺时针勾速率圆周运动。两电子的轨道半径不同，速率大者、 即正电子的轨道半径大，但两电子的运动周期相同，所以它们将同时回到出发点。

4． 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。

5． 什么是宇宙大爆炸？支持这一理论的依据有哪些？

【答案】宇宙学的研宄方法是逐步地往前追溯，相应的推论是宇宙温度越早越高。如果前推到极端，宇宙的膨胀应该是从密度和温度都为无穷的状态开始的。历史上，“宇宙大爆炸”的说法起源于伽莫夫的反对者。如果宇宙是有限的，它最初占据很小的体积，又具有很高的温度，其行为很像一次爆炸的开始。宇宙从大爆炸的原始火球中诞生，并不断膨胀。在大爆炸后

间还经历了R 骤增的“暴胀”阶段，之后缓慢地膨胀，逐渐成为如今的尺度。

1965年，美国贝尔实验室的工程师彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙空间存在的微波背景辐射，为大爆炸假说提供了有力的证据。

6． 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的一瞬这是否和导体中的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？

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。

7． 质点的动量和动能是否与惯性系的选择有关? 质点的动量定理和动能定理是否与惯性系的选择有关？

【答案】（1）质点的位移、速度是相对的，其值与惯性系的选取有关，所以与之相关的动量和动能与惯性系的选择有关。

（2）虽在不同的惯性参考系中，动量和动能各有不同的值，但在每个惯性参考系中都存在各自的动量定理和动能定理，这就是说，质点的动量定理和动能定理的形式与惯性系的选择无关。

8． 当热力学处于非平衡态时，温度的概念是否适用？

【答案】如果一个系统整体处于非平衡态，那么整体不会有一个确定的温度。但如果系统的某些局部处于平衡态， 则该局部可适用温度的概念。

9． 如果光速较小或无限大，“同时”的相对效应会怎样？

【答案】狭义相对论是用光速不变原理作为比较时间先后的客观依据。如果光速较小或无限大，“同时”的相对效 应会遭到破坏。

10．“受迫振动达到稳定状态时，其运动方程可以写为定是驱动力的频率。”这句话对吗？

【答案】由初始条件决定”这句话不对，

因为受迫振动的振幅和初相并不取决于

是驱其中由初始条件决振子的初始状态，而是与振动系统自身的性质有关，而且也与驱动力的频率和幅值有关。

动力的频率”是对的。

二、计算题

11．两支C 调音叉，其一是标准的

10拍。问待校音叉的频率可能是多少？

【答案】已知同时轻敲两支音叉，

在

已知标准音叉的频率

和

或

解得

12．小球从高度为h 处静止下落，与地面碰撞时的恢复系数为e 。忽略空气阻力，忽略碰撞过程所需时间。试求：小球从高h 处静止下落经多次往返弹跳直至最后静止在地面上所需的总时间。

【答案】小球从高h 处静止下落，第一次碰地前的速度为

第一次碰地后（反弹）的速度为

由机械能守恒可知，即为第二次碰地前的速度。

依次类推，第n 次碰地前的速度

由此得出

第n 次碰后，在空中往返（上升再下降）所需的时间为

另一是待校正的。同时轻敲这两支音叉，在内听到10拍，则拍的周

期内听到拍频

为

根据拍频等于差频，

则待测音叉的频率分别为

第二次碰地后的速度为

与第n 次碰地后的速度的关系为