2018年西南石油大学理学院930普通物理学(含力学、热学、电磁学、光学)考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 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
：
2． 试说明钾原子中电子的排列方式，并和钠元素的化学性质进行比较。
【答案】电子在原子中的分布遵从泡利不相容原理和能量最小原理。
钾原子核外共有19个电子，其排列方式为
：
钠原子核外共有11个电子，其排列方式为
：
3． 刚体绕定轴转动时，其内部各质点的运动学参量有何差异？
【答案】作定轴转动的刚体在转动过程中，其内部各质点的运动学参量中的角量（包括角位移、角速度和角加速 度等）都相同，但各质点的线量（如位移、速度和加速度等）均不相同。
4． 氦氖激光器和红宝石激光器中都利用了激活剂，激活剂的作用是什么？
【答案】产生激光的物质直接接收能量的效率很低，激活剂接收泵浦能量的效率很高，其激发态能级与产生激光的物质的激发态能级接近，很容易将能量通过碰撞转移到工作物质，提高了泵浦效率，容易实现粒子数反转。
5． 什么叫做位移电流？什么叫做全电流？位移电流和传导电流有什么不同？
【答案】（1）位移电流：把电位移通量对时间的变化率看做是一种电流，叫位移电流。 （2）全电流：传导电流和位移电流相加的合电流为全电流，即
（3）传导电流是电荷的宏观定向移动，而位移电流是电场以及电介质极化的变化，它与电荷宏观移动无直接关系；传导电流只存在于导体中，因为在导体中才有可以宏观定向移动的自由电荷，而位移电流不依赖于自由电荷，哪里有变化的电场，哪里就有位移电流，所以在导体、介质、真空中都可以存在位移电流。
钾和钠最外层都只有一个电子（价电子），具有相似的化学性质，化学性质都比较活泼。
二、计算题
6． 质量为m=2kg的质点在力F=12tN作用下由静止状态开始沿x 轴作直线运动。试求开始3s 内该力所做的功。
【答案】3s 内力对质点的冲量等于3s 末质点的动量大小
则3s 内力对质点所做功即质点动能增量等于3s 末质点动能
7． 如图（a ），均匀磁场B 处于半径为R 的圆柱体内，其方向与圆柱体的轴平行，且B 随时间作均匀变化，变化率为常数圆柱体之外无磁场。有一长为2R 的金属细棒放在图示位置，其一半位于磁场内部，另一半在磁场外部，试求棒两端的电势差。
图（a ）
【答案】如图（a ），作辅助线OA ，OD 构成闭合回路
.
变化使其中的磁通量变化，产生感应电动势，为
式中S
本是闭合回路
形COF ，故
代入（1）式，
受的作用（实质是涡旋电场的作用），金属细棒的D 端积累正电荷，A 端积累负电荷，最的面积，但因圆柱体外无磁场即无磁通量，
只需计及和扇由法拉第电磁感应定律，磁场终静电力与涡旋电场力相等反向达到平衡时，棒两端的电势差为
8．
已知
时纯硅能吸收的辐射的最长波长是
最长波长求桂的禁带宽度，以则有：
为单位。 【答案】
设硅的禁带宽度为
9． 如图所示，两个同心的半球面相对放置，半径分别为密度分别为恒定，
表为与【答案】
半径为
则
电荷面密度为与都均匀带电，电荷面试求大的半球底面圆直径AOB 上的电势分布。 的完整均匀带电大球面在球内（包括直径AOB ）的电势
半个大球面在AOB
上的电势
应为之半，即
图
半径为
电荷面密度为的完整均匀带电小球面在球内的电势恒定，在球外的电势与该处到
则
式中
等于上述之半，即
故AOB 上各点的电势为
球心的距离成反比. 把完整小球面在AOB
上各点的电势表为半个小球面在AOB
上的电势