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一、简答题

1． 由热力学第二定律说明在导体中通有有限大小电流的过程不可逆。

【答案】在导体中通有有限大小电流，则因电流的热效应，部分电能会转化为热量耗散掉，即存在能量耗散效应， 因此该过程为不可逆过程。

2． 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因此不存在使光子在其中速率不等于c 的惯性系。

3． 如图所示，杨氏双缝实验中，在一条光路上插入一块玻璃，则原来位于中央的干涉明纹将向哪侧移动？

图

【答案】在下侧的一条光路上插入一块玻璃，则原来位于中央的干涉明纹将向下侧移动。

4． 什么是坡印廷矢量？它和电场和磁场有什么关系？

【答案】坡印廷矢量就是电磁波的能流密度。它和电场和磁场的关系为

5． 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

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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。

6． 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。

7． 机械波可以传送能量，那么机械波能传送动量吗？

【答案】不能。介质中质元以平衡位置来回移动而没有质元的移动，故不能传送动量。

8． 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。

二、计算题

9． 某混合理想气体包含和两种分子，已知和分子的质量、有效直径和数密度分别为

和以及和试求在温度为的平衡态，两种分子各自的平均自由程第 3 页，共 51 页 和和。 【答案】分子各自的平均速率分别为

分子的平均相对速率为

式中

某个分子与其他分子的平均碰撞频率为

与分子的平均碰撞频率为

因此，分子的平均碰撞频率为

分子的平均自由程为

其中

代入，得 同理，有

10．一绝缘金属物体，在真空中充电达某一电势值，其电场总能量为

电场总能量有多大？

【答案】绝缘金属物体在放入介质以前设带电量为Q ，电势差为，电场为E ；放入液体后，带电量保持不变仍力Q ，电势差为在放入液体前，有：

将其投入到均有液态电介质中，其电场变为：

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若断开电源，使其上所带电荷保持 不变，并把它浸没在相对介电常量为的无限大的各向同性均匀液态电介质中，问这时电场为