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一、简答题

1． 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的惯性系。

2． 双折射晶体中的光是否总是以波速在双折射晶体内传播？为什么？

【答案】不是。双折射晶体中的光沿不同方向传播时的波速往往是不同的，因此无法定义光在该晶体中普遍意义上的波速。一般来说，

按照所定义的波速，

是指光沿垂直于光轴方向的传播速率而在其他方向上传播的光，其波速并不满足上述定义。

3． 两个摆长不同的单摆各自做简谐振动，若将两单摆向右拉开一个相同的小角度然后释放任其自由摆动。问：

（1）这两个单摆在刚释放时相位是否相同？

（2）当单摆达到平衡位置并向左运动时，单摆大致在什么位置和向什么方向运动？相位是超前还是落后？超前或落后多少？

【答案】（1）相同；

（2）大致在平衡位置稍向右偏的位置，且向平衡位置摆动，.

4． 利用双折射现象如何制成波片？

【答案】波片是由一块表面平行的单轴晶体（如方解石、石英等）切割成的薄片。当一束振

幅为的平行光垂 直入射到波片上时，

在入射点分解为光和光，并具有相同的相位，光进入晶体后

，

光和光的传播速度不同，二者的波长不同，逐渐形成相位不同的两束光。经过厚度

为的波片后，相位差为

可见，切割成的薄片的厚度不同，两束光之间的相位差不同，这样就可以制成不同的波片。常见的波片是

波片和半波片。

相位落后，落后

因此不存在使光子在其中速率不等于c

5． 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。

6． 指出下列每一个反应都破坏了哪些守恒定律？

（1）（2）（3）（4）（5）（6）

【答案】（1）能量守恒定律；

（2）角动量守恒定律与轻子数守恒定律； （3）电荷守恒定律； （4）轻子数守恒定律； （5）奇异数守恒定律； （6）重子数守恒定律。

7． 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。

8． 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。

9． 试解释家用喷雾器的工作原理？

【答案】活塞在喷雾器的小圆筒中运动，会使里面的气体流动，使得里面的压强变小，而别的地方的压强不变， 因此就会有压强差，然后大气压就把药水压了上来。而上来的药水又碰到了气流，这样，药水就会被“打”成雾状。

10．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。

二、计算题

11．如图，长电缆由导体圆柱和同辆的导体圆筒构成，电流沿轴线方向从一导体流出，从另一导体流回，并且电流都均匀地分布在横截面上。设圆柱的半径为r 为到轴线的垂直距离。试求r 处的磁感应强度

圆筒的内外半径分别为和

设

图

【答案】因同轴的圆柱、圆筒很长，电流沿轴线且均匀，空间的磁感应线应是一系列同轴的圆，磁场分布轴对称。为求距轴r 处的磁场，可作以r 为半径的圆形安培环路（圆面与轴线垂直，，由安培环路定理：

圆必在辆线上）