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一、简答题

1． 随着光栅中透光狭缝条数的増加，对应的光栅衍射条纹将怎样变化？为什么？

【答案】随着光栅中透光狭缝条数的增加，相应获得的光栅衍射图样中的明条纹间距会逐渐增大，同时可以观察 到这些明条纹的亮度也随之增大。即随着透光狭缝条数的增加，明条纹会变得既细且亮。

2． 帆船是用风作为动力的船。有经验的船民对几乎任何方向的风向，都能使船前进。这是为什么？

【答案】风实际是运动的空气，将运动的空气作为研宄对象（质点系），设船前进的方向、帆在船上的位置以及风向如图 （a

）所示。设

气分子所受的冲量为

帆所受的力为F ，其反作用力为动船前进的动力。

如果风迎着船前进的方向吹来，可以采用锯齿形的路线（图（d ）），使船“顶风前进”。

将分解为沿航向的分力F

〃和垂直于航向的分力（图（c ））。由于船底龙骨和舵的作用，船在横向受到巨大阻力，不能使船做横向运动，就是推时间内有质量m 的空气沿着帆面流过，由于帆面的宽度有限，空气分子运动速度 的大小可以认为不变，仅运动的方向改变。由图（b ）可见，空

图

3． 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。

4． 何谓广义相对性原理？何谓等效原理？

【答案】（1）广义相对性原理：所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。

（2）等效原理：引力场与参考系的相当的加速度在物理上完全等效。

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

瞬间还经历了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． 在航海指南里，为什么规定同向并行船舶的速度和距离？“河道宽处水流缓，河道窄处水流急”，如何解释？

【答案】两船之间的水流快，压强低，水面也比远处的外缘低，外缘水的巨大压力可以把两船挤到一起。船距大 的地方水速小，若船距小则中间的水速大，船的平衡性就差。历史上这样的事故多次发生，20世纪初，一只法国舰队在地中海演习，一艘装甲旗舰招来一艘驱逐舰待命。驱逐舰高速开来，到旗舰附近时，突然向它的船头方 向急转弯，结果撞到船头上，被劈成两半。根据连续性原理，同一流管任一截面处流速与截面积的乘积是一个常数，即截面积大的地方流速小，截面积小的地方流速大。

7． 如何利用偏振片和波晶片（的一波片、半波片等）将一束自然光转化为圆偏振光？又如何利用度？

波片，保证线

从而变波晶片将一线偏振光的偏振方向旋转偏振方向与波片光轴方向呈

成圆偏振光。

（2

）首先将线偏光通过一个【答案】（1）首先将自然光通过偏振片，

变成线偏光。然后使线偏光通过角，

从而出射的

光和光方向相同，振幅相等，

相位差波片，变成圆偏光，再经过一个与原偏振方向垂直的偏振片，变成新方向的线偏光。

8． 怎样理解导体壳外电荷对壳内的影响？

【答案】封闭导体壳不论接地与否，其内部的电场均不受壳外电荷的影响。因为壳外电荷在壳内激发电场，与壳外表面的感应电荷在壳内激发的场的合电场强度为零，故壳内电场不受壳外电荷影响。

9． 为什么光线在引力场中会弯曲？

【答案】广义相对论的一个最奇特的结论是引力场时空发生弯曲。广义相对论认为，物质质能的存在将使周围的时空弯曲；只受引力的“自由”粒子沿着测地线运动，从而表现出受引力作用。可以形象地概括为：时空的弯曲听从于物质的存在，而物质的运动听从于时空的弯曲。在这两个理论中都没有超距作用的概念。

10．将尺寸完全相同的铜环和木环适当放置，使通过两环中的磁通量的变化率相等。问在两环中是否产生相同的感应电场和感应电流？

【答案】产生相同的感应电场，感应电动势相同，但木环内没有感应电流。

二、计算题

11．如图1所示，一表面涂黑的圆筒形容器，直径高筒内盛有液氦，其温度恰好是氦的沸点4.2K. 圆筒外包有绝热材料，绝热材料与圆筒之间可能存在的空隙抽成真空。绝热材料维持在液氮温度77K ，其总辐射本领是同温度下黑体总辐射本领的1/2。试问：每小时有多少液氦蒸发掉？假设汽化的氦气立即逸出，不考虑液氦与外界的任何气体传热与固体导热。已知液氦在4.2K

时的汽化热为

图1

【答案】容器壁涂黑，看作黑体，由斯特藩-玻尔兹曼定律，

其总辐射本领为

式中

式中绝热材料非黑体，但其总辐射本领为黑体之半，即

从板2流向板1的能量包括板2的辐射

容器壁与绝热材料间通过福射传热。如图2所示，板1代表容器，板2代表绝热材料，则单位时间通过单位面积从板1流向板2

的辐射能为

能

以及反射能

向容器的能量为

故t 时间内容器净吸收的热量为

式中A 是容器与绝热材料的接触面积，为

因此单位时间通过单位面积从板2流向板1，即从绝热材料流