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2018年厦门大学物理系615普通物理学(含热、力、光、电)考研基础五套测试题

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一、简答题

1. 若一个电子和一个质子具有同样的动能,哪个粒子的德布罗意波长较大?

【答案】

根据经典力学动能公式

罗意波长为

和德布罗意波长公式

,可得到电子的德布

。因为

可得到

,同理,

质子的德布罗意波长为

即电子的德布罗意波长较大。

2. 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。

3. 一个孤立导体球带电荷量为q , 其表面附近的电场强度沿什么方向?当把另一带电体移近这个导体球时,球表面附近的电场强度将沿什么方向?表面上的电荷分布是否均匀?表面是否是等势体?电势值有无变化?球体内的电场强度有无变化?

【答案】孤立带电导体球的电荷在表面均匀分布,因此表面附近电场强度的方向与导体表面的法线方向平行,即沿球体的径向方向。然而,当把另一带电体移近导体球时,由于静电感应,导体球表面上的电荷不再均匀分布,不过电场强度的方向仍与导体表面垂直。

处于静电平衡状态的导体球,其表面是一个等势体,但其电势值相比原孤立导体球会有变化;但此时球体内的电场与原孤立导体球体内的电场一样,电场强度皆为0。

4. 在讨论理想气体压强、内能及分子平均碰撞频率时,所采用的气体分子模型有何不同?

【答案】讨论理想气体压强时,将气体分子看做自由质点,即略去了分子大小和分子间的相

互作用,并假定气体 分子与器壁作完全弹性碰撞;讨论理想气体内能时,由于要考虑气体分子的平动和转动动能,因而不可略去分子的大小和结构,并由此提出单原子分子、双原子分子和多原子分子等模型;讨论分子平均碰撞频率时,则是将气 体分子看做有效直径为d 的刚球。

5. 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

二、计算题

6. 有一闭合回路由半径为a 和b 的两个同也共面半圆连接而成,如图, 其上均匀分布线密度为的电荷,当回路以角速度绕O 点垂直于回路的轴转动时,求圆心O 点处的磁感应强度的大小。

【答案】回路转动时,带电的小半圆线圈、大半圆线圈相当于半径为a 、b 的圆电流,在圆心处产生的磁感应强

度为

依题可得

因为

J

所以

为带电直线段化(b-a )转动时产生的磁感应强度,

7. 真空中有一高点上置

. 底面半径的圆锥体,如图a 所示。在其顶点与底面中心的中

的点电荷,求通过该圆锥体侧面的电通量。

【答案】以顶点与底面圆心的中点为球心

,冠面的电通量。由高斯定理可知,整个球面的电通量为

而通过球冠面的电通量为

式中,S 为球冠面面积

通过上述分析可得圆锥侧面的电通量为

8.

地球绕太阳公转周期

天,日地距离

设地球轨道为圆形,求太阳质量。

为整球面积。

为半径做一球,如图b 所示。

由图可知,通过圆锥侧面的电通量等于通过整个球面的电通量减去通过以圆锥底面为底的球

【答案】地球在太阳引力作用下以圆形轨道公转. 设太阳质量为M , 地球质量为m ,公转角速度为则地球的法向运动方程为

将公转角速度和周期T

的关系武

代入上式,则有

代入上式,即

可求得太阳的质量M

9. 平板中央开一小孔,质量为m 的小球用细线系住,细线穿过小孔后挂一质量为球作匀速圆周运动,当半径为时重物达到平衡。今在示。试问这时小球作匀速圆周运动的角速度

的下方再挂一质量为

和半径为多少?

的重物。小

的物体,如图所