2017年青岛大学物理科学学院839材料科学基础[专业硕士]考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 氢气与氦气的温度相同，则两种气体分子的平均平动动能是否相同？两种气体分子的平均动能是否相同？内能是否相等？
【答案】根据能量均分定理：在温度为T 的平衡态下，气体分子每个自由度的平均动能都相等，氢气为双原子 分子具有3个平动自由度，2个转动自由度，而氦气为单原子分子只有3个平动自由度，所以他们的平均平动动 能相同，平均动能不同，内能也不相同。
2． 在定常流动中，空间任一确定点流体的速度矢量是恒定不变的。那么，流体微团是否可能有加速度？
【答案】定常流动是指空间各点流体微团的速度、加速度、压强等不随时间变化的流动。但速度、加速度、压强等会随空间变化，故速度矢量随空间点是变矢量，所以在定常流动中；流体微团也可能有加速度。
3． 下面的几种说法是否正确，试说明理由
（1）若闭合曲线内不包围传导电流，则曲线上各点的H 必为零；
（2）若闭合曲线上各点的磁场强度为零，则该曲线所包围的传导电流的代数和为零；
（3）不论抗磁质与顺磁质，磁感应强度B 总是和磁场强度H 同方向；
（4）通过以闭合回路L 为边界的任意曲面的磁通量均相等；
（5）通过以闭合回路L 为边界的任意曲面的磁场强度通量均相等。
【答案】（1）错。在有磁介质时的安培环路定理中，环路上的磁场强度H 不但与环路内、外的传导电流有关，也与空间所有磁介质的磁化电流有关。环路不包围传导电流，只能说明磁场强度H 对此环路的环流为零，并不说明曲线上各点的磁场强度H 必为零。
（2）正确。环路上各点的磁场强度H 为零，则整个环路磁场强度的环流必为零。根据有磁介质时的安培环 路定理，可以确定该环路所包围的传导电流的代数和为零。
（3）抗磁质与顺磁质都是弱磁质，. 当抗磁质与顺磁质都是各向同性磁介质时，
由
可以认为弱磁介质内部的磁感应强度B 和磁场强度H 同方向。
（4）正确。以闭合回路L 为边界的任意两个曲面组成一个封闭面，根据恒定磁场的高斯定理可知，通过该 封闭面的总磁通量为零，由此不难判断通过这两个以闭合回路L 为边界的任意曲面的磁通量相等。
（5）错。由（4）已知通过以闭合回路L 为边界的任意曲面的磁通量均相等，但若两曲面处于不同磁介质环境，则根据磁感应强度与磁场强度的关系可知，通过这两个任意曲面的磁场强度通量不等。
4． 对一个静止的质点施力，如果合外力为零，此质点不会运动。如果是一个刚体，是否也有同样的规律？ 对于刚体，外力作用对其运动状态的影响与质点相比有哪些不同？
【答案】不一定。因为刚体除了平动还有转动，要使刚体平衡，除了合外力为零以外，还要求合外力矩同时为零。 对于刚体，外力作用可能会使其平动也可能使其转动或兼而有之，但质点是不会转动的，外力只可能使其平动， 这是质点和刚体的主要不同之处。
5． 光子在哪些方面与其他粒子（譬如电子）相似？在哪些方面不同？
【答案】（1）光子和其他粒子都具有速度、动量以及能量。
（2）光子和其他粒子不同处：光子可以发生湮灭和产生，而其他粒子不行；光子没有质量，而其他粒子有质量。
6． 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
7． 在什么条件下
，
系才成立。
8． 试说明：
（1）当线圈中的电流增加时，自感电动势的方向和电流的方向相同还是相反；
（2）当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向和电流的方向相同还是相反，为什么？
【答案】（1）相反；
（2）相同。根据楞次定律可知，这两种情况下产生的自感电动势都将阻止引起感应电动势的原因，由此可以得出相应结果。
9． 系统由某一初态开始，经历不同的过程，试问在下列两种情况中，各过程所引起的内能变化是否相同？
（1）各过程所做的功相同；
（2）各过程所做的功相同，并且和外界交换的热量也相同。
【答案】根据热力学第一定律
内能变化才相同，由此可以判断：
（1）内能变化未必相同；
（2）内能变化相同。
可知，只有当做功与热量交换的综合结果相同时，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。 的关系才成立？ 可知，只有当静止能量时，的关【答案】由能量和动量关系式
10．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。
二、计算题
11．如图所示，已知一平面余弦波振幅距离为
（1）反射波方程；
（2）与原点相距的点处的合成波方程；
（3）与原点相距处点的振动方程。
波速周期若波源距反射面的波源的初相位为零，求：
图
【答案】（1）如图所示，建立坐标系；则入射波方程为：
设反射波方程为：
在反射面点有：
解得
所以反射波的波动方程为：
（2）合成的波的波动方程为：