2018年上海大学微电子中心923普通物理(二)(专)考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 说明位移电流和传导电流的不同含义。
【答案】传导电流是大量自由电荷的宏观定向运动，位移电流的实质却是关于电场的变化率而与电荷的定向移动元关；传导电流通过电阻时会产生焦耳热，而位移电流没有热效应；传导电流主要存在于导体中，而位移电流可存在于真空、导体和介质中。
2． 共价结合，两原子电子云交叠产生吸引，而原子靠近时，电子云交叠会产生巨大的排斥力，如何解释？
【答案】共价结合，形成共价键的配对电子，它们的自旋方向相反，这两个电子的电子云交叠使得体系的能量降低，结构稳定。但当原子靠得很近时，原子内部满壳层电子的电子云交叠，量子态相同的电子产生巨大的排斥力，使得系统的能量急剧増大。
3． 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
：
4． 当热力学处于非平衡态时，温度的概念是否适用？
【答案】如果一个系统整体处于非平衡态，那么整体不会有一个确定的温度。但如果系统的某些局部处于平衡态， 则该局部可适用温度的概念。
5． 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。
二、计算题
6． 卫星飞行在极稀薄的大气中，这时大气分子的平均自由程比卫星的大小要大得多。试求气体作用在与卫星运动方向垂直的单位面积上的阻力。设大气的分子数密度为n ，分子质量为m ，卫星的飞行速率为v 。
【答案】因为卫星飞行的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，
即大约为
远
大于大气分子运动的速度，所以卫星的运动可近似为在“静止”的大气分子形成的介质中的运动。
因此，卫星运动过程中与一个大气 分子碰撞而交换的动量为
在At 时间内，可以与卫星碰撞的分子数为
N=
大气分子数密度×在
时间内卫星运动经过的体积其中
为卫星横截面面积。那么，
在
于是，卫星所受的阻力为
所以，气体作用在与卫星运动方向垂直的单位面积上的阻力为
7． 设有
个粒子，其速率分布函数如图所示。
时间内大气分子与卫星之间交换的总动量为
（1）写出速率分布函数数学表达式； （2）由
和
求 （3）求最概然速率； （4）求个粒子的平均速率； （5
）求速率介于区间
的粒子数。
图
【答案】（1）速率分布函数数学表达式为
（2）根据速率分布函数的归一化条件，分布曲线下的面积应为1。即
所以
（3
）峰值对应的速率为最概然速率（4
）
个粒子的平均速率为
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（5）
8
． 理想气体经历一卡诺循环
，当热源温度为冷却温度不变，提高热源温度，使输出功增加为两个循环工作于相同的两个绝热线之间）
【答案】由题设可知该卡诺循环最初的效率为
其后
，该循环的效率变为
考虑到
故此时热源温度
9． 图（a ）所示为固定在一起的两个同轴圆柱刚体，可绕分别为
和
长分别为和
相连，求转动时刚体的角加速度。
轴转动。设大柱体与小柱体的半径
两柱体上的绳子分别与
冷却温度为
时，输出净功
若维持
则这时热源温度和效率各为多少？（设这
两圆柱体密度相同，整个刚体的质量为
图
【答案】
隔离物体
作受力分析，
如图（b ）所示
，根据牛顿第二定律，有
隔离圆柱体，分析其受力，如图（b ），根据转动定理，有
其中，为角加速度。为柱体的转动惯量
设圆柱体的体密度为
则大小圆柱体的质量分别为