2017年陕西师范大学物理学与信息技术学院850普通物理(含力学、热学、光学、电磁学)考研强化模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 地球绕太阳公转的轨道为椭圆形，太阳位于椭圆的一个焦点，请问地球与太阳组成的系统的角动量是否守恒? 地球位于近日点和远日点的公转速率哪个更大? 为什么？
【答案】系统的角动量守恒。地球位于近日点的公转速率较大。因为，地球与太阳间的作用力为有心力，其力矩 为零，故系统的角动量守恒；又由于近日点与太阳的间距较小，故地球位于近日点的公转速率较大。
3． 在流体力学中引入流管这一概念有什么意义？
【答案】流管是由一组流线所围成的细管，它可以形象地描述流体的运动。对于定常流动，流管的位置和形状保 持不变。这样，可将流体看成由若干个流管组成。只要知道每一个流管中流体的运动规律，就能了解整个流体的运动规律。从而把对整个流体的研宄转化为对某一选定的流管中流体的研宄。
4． 若放大镜的放大倍数足够高，是否能看清任何细小的物体？
【答案】放大镜的放大倍数足够高，也不一定能看清任何细小的物体。因为要看清细小物体
不仅需要有一定的放 大能力，还要有足够的分辨能力，才能把微小物体放大到清晰可见的程度。
5． 在牛顿力学中，位矢、位移、速度和加速度与参考系的选取有什么关系？
【答案】它们都依赖于参考系的选取，所选取的参考系不同，它们的大小和方向也就不同。
6． 用光的波动说解释光电效应实验存在哪些困难？
【答案】（1）金属中的自由电子，由于受到带正电的原子核的吸引，必须从外部获得足够的能量才能从金属中逸出。按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波
的振幅决定的，跟频率无关，因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能够使电子获得足够的能量产生光电效应。然而这跟实验结果是直接矛盾的。极限频率的存在，即频率低于某一数值的光不论强度如何都不能产生光电效应，这是波动理论不能解释的。
（2）波动理论也不能解释光电子的最大初动能只与光的频率有关而与光的强度无关。
（3）产生光电效应的时间之短，也跟波动理论相矛盾，一束很弱的光波照射到物体上时，它的能量分布到大量的原子上，怎么可能在极短的时间内把足够的能量集中到一个电子上面使它从物体中飞出来呢。
7． 利用空气劈尖的等厚干涉条纹可以检测工件表面极小的加工纹路。在经过精密加工的工件表面上放一光 学平晶，使它们之间形成空气劈尖，用单色光垂直照射玻璃平晶，并在显微镜下观察到干涉条纹如图所示， 试根据干涉条纹的弯曲方向，判断工件的表面是凸的还是凹的？
图
【答案】在理想情况下，在空气劈形膜上观察到的等厚条纹应为平行于棱边的直条纹。现在，有局部条纹向偏离 棱边的方向弯曲，说明在工件表面的相应位置处有一条垂直于棱边的不平的纹路。由于同一条等厚条纹对应于相 同的膜厚度，因此在图中所示的同一条纹上，弯离棱边的部分与直的部分对应的膜厚度应该相等。在理想情况下。 离开棱越远，膜的厚度应该越大；而现在在同一条纹上远离棱边处与近棱边处膜的厚度却是相等的，这说明工件 表面的纹路是凸出来的。
8． 为什么用光栅的衍射比用杨氏双缝干涉实验能更准确地测量入射光的波长？
【答案】因为杨氏双缝干涉的条纹间距太小，亮度很暗，不易观测，而光栅衍射的条纹间距
较大、极细、亮度很高。因此用光栅的衍射比用杨氏双缝干涉实验能更准确地测量入射光的波长。
9． 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。
10．试比较引力辐射与电磁辐射的异同？
【答案】引力辐射的性质与电磁辐射的性质相仿，比如，二者都以光速c 传播；都携带场的能量、动量和辐射源的有关信息；都是横波，且在辐射源的远处都是平面波。但是二者也有明显的差别，比如引力波非常弱，其强度只有电磁辐射的
二、计算题
11．一绝缘金属物体，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？ 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
【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：
所以电势差变为：
联立以上各式，可得：
12．一容器中有氧气，其压强为试求：（1）每
多少倍？
【答案】（1）根据理想气体状态方程，有
（2）单位长
度上的分子数
为
倍。
试求： 分子间的平均距离
为温度为 的电场为 中的分子数；（2）分子间的平均距离，此距离是氧分子直径是氧分子直径的 13．质点沿半径R=2m的圆周自静止开始运动，角速度
（1）t=ls时，速率为多少？
（2）t=ls时，加速度的大小？
（3）t=3s时，质点转过的圈数。
【答案】（1）速率为
（2）由角加速度定义得
切向加速度