2017年同济大学海洋与地球科学学院614普通物理(海洋)考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 图中三个容器的底面积相同，液面高度相同，容器底面受到的压力是否相同？它们对台面的压力是否相同？
图
【答案】因为液面高度相同，所以容器底面处的压强相等。又由于底面积相同，故容器底面 受到的压力相同。因为各容器内液体的重量不同，所以它们对台面的压力不相同。
3． 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。
4． 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。
5． 在式中，我们已经知道保守力做的功等于质点势能増量的负值；若假定保守力做的功等于质点势能增量的正值，那又将如何呢？
【答案】势能是由于系统内各物体间具有保守力作用而产生的，因而它是属于系统的，当保守力做正功时，要消 耗系统的势能。当保守力做负功时，系统的势能要增加。这就是式
中负号的含义。否则，保守力做正功时，不但不消耗势能，反而使势能増加
了，从而违背了自然界普遍遵循的基本规律一一能量守恒和转换定律。
6． 速率分布函数的物理意义是什么？试说明下列各式的物理意义：
【答案】
表示气体分子在速率附近，处于单位速率间隔内的概率，或在速率附
近处于单位速率间隔内的相对分子数。
（1
）
（2）（3）（4）（5）
表示气体分子在速率附近，处于表示在附近，表示在速率区间表示在速率区间
表示在速率区间
速率区间内的概率，或在上述
速率区间内的相对分子数。
速率区间内的分子数。
内的概率，或在上述速率区间内的相对分子数。 内的分子数。
内的分子平动动能之和。
7． 转动刚体的机械能包括哪些能量？要使刚体平衡，需要满足什么条件？
【答案】转动刚体的机械能包括质心的动能、势能以及绕质心的转动动能。要使刚体平衡， 需要满足以下两个条件：
8． 是否可以通过直接观察来区分物体所成的像是实像还是虚像？如果不能，可以采用什么方法来区分实像 和虚像？
【答案】不能通过直接观察来区分物体所成的像是实像还是虚像，可以用接收屏来观察，如果能在接收屏上成像则为实像，否则为虚像。
9． 如何判定电场中某点的电场强度的方向？试说明电场中某点的电场强度与试探电荷的关系。
【答案】引入正电荷i 作为试探电荷，由电场强度的定义方向就是正电荷荷
无关，然而实际过程中，试探电荷
可知，电场中某点电场强度的
在该点所受的电场力的方向。从理论上讲，电场中任意点的电场强度与试探电
必须是点电荷，而且其所带电荷量也必须足够小，这样
做是为避免将引入电场过程中对原有电场构成影响。
10．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。
二、计算题
11．图（a ）所示为固定在一起的两个同轴圆柱刚体，可绕分别为
和
长分别为和
相连，求转动时刚体的角加速度。
轴转动。设大柱体与小柱体的半径
两柱体上的绳子分别与
两圆柱体密度相同，整个刚体的质量为
图
【答案】隔离物体
作受力分析，如图（b ）所示，根据牛顿第二定律，有
，根据转动定理，有
隔离圆柱体，分析其受力，如图（b ）
其中，为角加速度。为柱体的转动惯量
设圆柱体的体密度为以及
因为大圆柱体边缘的切向加速度与m 的加速度速度
相等，根据角量和线量的关系得
联立
式，解得刚体角加速度为
上述结果表明，
当
升而
下落，当
时
表示圆柱体实际转动方向与所设方向相反，此时
上
相等，小圆柱体边缘的切向加速度与
的加
则大小圆柱体的质量分别为
时，柱体不动，或作匀角速转动。
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