物理与人类文明.docx

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物理与人类文明

物理与人类文明

物理与人类文明复习题一、选择题

1（根据经典力学原理，动量守恒的根本原因是a

（a）空间平移对称性（b）时间平移对称性

（c）空间方向对称性（d）空间和时间对称性

2（根据麦克斯韦电磁场理论，c

（a）稳恒电场可以诱导稳恒磁场，稳恒磁场也可以诱导稳恒电场

（b）交变电场可以诱导稳恒磁场，交变磁场也可以诱导稳恒电场

（c）交变电场可以诱导交变磁场，交变磁场也可以诱导交变电场

（d）稳恒电场可以诱导交变磁场，稳恒磁场也可以诱导交变电场

3（根据麦克斯韦电磁场理论，电磁辐射功率与电荷振动频率的d成正比。

（c）一次方（b）二次方（c）三次方（d）四次方

（d）

4（根据麦克斯韦电磁场理论，当带电物体____b_________时可辐射电磁波。

（e）作匀速直线运动（b）作圆周运动

（c）相对静止（d）作任何运动

5（两束光在相遇时产生干涉现象的条件是它们的d。

（a）频率不同,振动方向不同（b）频率不同,振动方向相同

（c）频率相同,振动方向不同（d）频率相同,振动方向相同

6（按照光的波动学说，光的颜色取决于它的a。

（a）波长（b）亮度（c）相干性（d）波粒二象性

7（全息照相的拍摄和再现原理是b。

（a）干涉记录,干涉再现（b）干涉记录,衍射再现

（c）衍射记录,干涉再现（d）衍射记录,衍射再现8（根据瑞利散射定律，光在介质中的散射光强度与光波波长的d成反比。

（a）一次方（b）二次方（c）三次方（d）四次方

9（根据热力学原理，当物体的温度升高时，b。

（a）物体中分子的平均动能增大，物体的内能减小

（b）物体中分子的平均动能增大，物体的内能增大

1

（c）物体中分子的平均动能减小，物体的内能增大

（d）物体中分子的平均动能减小，物体的内能减小

10（卡诺定理认为:

提高热机效率的有效方法是b。

（a）增加高温热源与低温热源的温度

（b）增加高温热源与低温热源之间的温度差

（c）减小高温热源与低温热源之间的温度差

（d）减小高温热源与低温热源的温度

11（根据热力学第一定律，热机从高温物体吸取热量Q，向低温物体放出热量Q，对外做功A，则12

b。

（a）Q+Q+A=0（b）Q=Q+A（c）Q=Q–A（d）A=Q+Q12121212

12（量子力学认为:

d具有波动性。

（a）较小的微观粒子（b）较大的微观粒子

（c）带电的微观粒子（d）所有微观粒子

13（量子力学认为:

电子在原子核外的运动d。

（a）具有连续的轨道和连续的能量（b）是一种经典的波动

（c）具有分裂的轨道和连续的能量（d）是一种物质几率波

14（根据玻尔理论，当原子核外的电子绕核转动时，电子具有c。

（a）连续的轨道和连续的能量（b）分裂的轨道和连续的能量

（c）分裂的轨道和分裂的能量（d）连续的轨道和分裂的能量

15（海森堡测不准原理认为:

某一微观粒子的能量E和寿命td。

（a）不能被单独精确测量（b）不能被精确测量

（c）能被同时精确测量（d）不能被同时精确测量

16（根据泡利不相容原理，原子中每一个量子状态b。

（a）至少占有一颗电子（b）最多可容纳一颗电子，也可以空着

（c）必须占有一颗电子（d）如果条件合适，可以容纳多颗电子

17（当元器件的直径尺寸接近d时,元器件可具有量子效应。

6,31010（a）米（b）米（c）红外线波长（d）电子波长

18（半导体的电阻随掺杂原子数目的增加而a。

2

（a）急剧下降（b）缓慢下降（c）不会变化（d）急剧上升

19（根据扩散原理，将三价（硼）或五价（磷）杂质原子掺入到硅半导体材料中a。

（a）温度越高，掺杂越快（b）温度越低，掺杂越快

（c）温度恒定，掺杂最快（d）掺杂快慢与温度无关

0（当温度,时，超导体内部的电子与电子之间可形成具有b的电子对。

2TTc

（a）相互远离（b）相互吸引（c）相互排斥（d）无相互作用

21（根据德布罗意关系，在下面四种波动中，b能量最大。

（a）紫外线（b）X射线

（c）微波（d）红外线

22（根据德布罗意的波粒二象性假说，当微观粒子的能量增大时，其b。

（a）波长变长（b）波长变短

（b）波长不变（d）波长趋向无穷大

23（根据德布罗意的波粒二象性假说，当微观粒子的能量损耗时，其c。

（c）波长不变（b）波长变短

（c）波长变长（d）不具有波动性

24（水面上很薄的油层和肥皂泡的颜色是光的c造成的。

（a）折射效应（b）反射效应（c）干涉效应（d）衍射效应

25（爱因斯坦光电效应认为:

光c。

（a）是一种经典波动

（b）是一种经典粒子

（c）既具有粒子性，又具有波动性

（d）既不具有粒子性，也不具有波动性

26（光速不变原理的含义是:

d。

（a）光在不同的介质中的传播速度均一样

（b）光在传播过程中速度始终保持不变

（c）光的传播速度在不同的参照系看来一定是一样的

（d）在所有惯性参照系中，光在真空中的传播速度始终一样

3

27（根据相对论，地球同步轨道卫星上的时钟与地面上的时钟相比，____b_____。

（a）后者走得快些（b）后者走得慢些

（d）二者一样快

28（爱因斯坦相对论的时空观认为_____c____。

（a）时间和空间是绝对的，与物质的存在与否无关

（b）时间和空间与运动状态有关，但与物质的存在与否无关

（c）时间和空间不仅与运动状态有关，且与物质的存在有关

（d）时间与空间是相互独立的

29（一列相对于地面以速度高速运动的列车朝前发射出一束激光。

激光相对于车厢的速度为。

则激vc

光相对于地面的速度为____c______。

（a）cv，（b）cv,（c）c（d）v

30.狭义相对论的相对性原理是指:

c。

（a）空间长度是相对的

（b）时间是相对的

（c）物理规律在不同的惯性参照系中是等价的

（d）物理规律在不同的惯性参照系中是相对的

31（相对论中“时缓”和“尺缩”效应a。

（a）是客观效应（b）与参照系无关

（c）因人而异（d）是主观效应

32（在所有元素中最稳定的原子核是____a_____。

（a）铁原子核（b）氦原子核

（c）金原子核（d）铜原子核

33（所有元素的原子核都是由质子和中子（统称核子）构成。

若要将原子核完全打碎成单独的质子和中子，那么平均每个核子所需能量最大的原子核是_____c_____。

（a）氦原子核（b）铀235原子核

（c）铁原子核（d）碳原子核

34（万物之间的最基本相互作用仅有四种。

以下说法正确的是___d______。

（a）原子之间没有引力相互作用

（b）原子核内只有强相互作用

4

（c）不同原子之间主要是强相互作用

（d）原子核与核外电子之间主要是电磁相互作用

35（自然界最基本的四种相互作用力是:

d。

（a）弹力、引力、电力、磁力（b）压力、引力、核力、电磁力

（c）作用力、反作用力、拉力、推力（d）引力、电磁力、强力、弱力

36（物体间的摩擦力起因于物体表面分子或者原子间的相互作用，而这个相互作用主要取决于b。

（a）引力（b）电磁力（c）弱力（d）强力

37（脉冲星的密度大约:

d。

（a）与水的密度相当（b）与金属的密度相当

15（c）与恒星的密度相当（d）是地球密度的10倍

38（“黑洞”是c。

（a）指黑色的空洞（b）太阳黑子

（c）引力强到足以束缚光的星体（d）黑色物体

39.中国古代甲骨文中记载了人类历史上最古老的超新星爆发的记录。

超新星的爆发预示b。

（a）一颗新的恒星的诞生（b）一颗恒星的终结

（c）宇宙大爆炸的开始（d）宇宙的永恒

40（太阳之所以成为恒星是因为其内部的氢通过核聚变源源不断地放出能量，以抵抗其自身的引力收缩。

当其核燃料耗尽后，太阳最终将成为a。

（a）黑矮星（b）中子星（c）黑洞（d）红巨星

41（两个高能质子相互碰撞后，下列说法正确的是c。

（a）只能产生质量小于质子质量的粒子

（b）不可能产生质量大于质子质量的粒子

（c）有可能产生3个质子和一个反质子

（d）可以完全消失，而没有留下任何物质或能量

42（按照现有的宇宙学观点，认为宇宙____b_____。

（a）是无限大，且是永恒的

（b）正在不断地膨胀着

（c）正在不断地收缩，最后产生大爆炸

5

（d）是有限的，且是永恒不变的

43（按照宇宙的大爆炸理论，早期宇宙高温高密度，现在正处于不断的膨胀之中，那么根据广义相对论，

____a_____。

（a）时间过得越来越快

（b）时间过得越来越慢

（c）时间的快慢没有任何变化

（d）时间的快慢只与参照系的运动有关，与宇宙的膨胀与否无关

44（太阳之所以成为恒星是因为其内部的氢通过核聚变源源不断地放出能量，以抵抗其自身的引力收缩，

当其核燃料耗尽后，太阳最终将成为c。

（a）黑洞（b）中子星（c）黑矮星（d）红巨星

45（黑洞也许是宇宙中最奇妙的星体。

物体要脱离黑洞的束缚从其表面离去，_____d____。

（a）它的速度必须大于第一宇宙速度

（b）它的速度必须大于第二宇宙速度

（c）它的速度必须大于第三宇宙速度

（d）是不可能的

46（貌似杂乱无章，但具有精细的自相似结构的图形统称为分形。

描述分形的主要参数为分形维数。

一

条海岸线其长度随测量尺度的减小而增长，但其所占面积始终为零，它的分形维数为c。

（a）1（b）2（c）大于1却小于2（d）大于2

47（人们对中长期天气的精确预报一直无能为力，这是因为____c_____。

（a）人们对大气的运动规律掌握得不够精确

（b）目前计算机的计算能力还不够强大

（c）大气运动规律是非线性的，本质上是不可能精确预报的

（d）大气不是决定论系统

48（广义相对论中的等效原理是指b。

（a）惯性参照系与匀加速参照系等价

（b）匀加速参照系可与某一个均匀引力场中静止参照系等效

（c）物理规律在不同的参照系中具有相同形式

（d）任何参照系都相互等价

6

49（有一艘宇宙飞船以接近光速的速度离开地球,那么根据狭义相对论，___b____。

（a）在地球上的人看来，飞船上的时钟走得快，宇航员做事也快

（b）在地球上的人看来，飞船上的时钟走得慢，宇航员做事也慢

（c）在宇航员看来，地球上的时钟走得快，地球上的人做事也快

（d）宇航员在飞船上1小时内能干的事比他在地球上1小时内能干的事多

50（太阳表面温度约为c。

（a）600?

（b）一千五百万度（c）6000?

（d）60000?

51（中国的海岸线总长度d。

7（a）约为米（b）30万公里1.8，10

（c）50000公里（d）在不同尺度下有完全的不同结果

二,论述题

1（什么是热寂?

它是如何从热力学第二定律推得的?

其错误原因是什么?

答:

按照热力学第二定律,宇宙中的高温物体都将自动地将热量传向低温物体，最终整个宇宙将趋于温度均匀，一切热机（包括生命过程）的效率将在这个处处温度均匀的环境中降为零，进入所谓的“热寂”，宇宙也随之死亡。

热寂说的错误原因是热力学第二定律是在有限空间和有限时间中得出的一个相对真理，要把这样一个相对真理推广到广阔的宇宙当中，未免太不严谨，因为时至今日，宇宙学理论仍有许多问题还没有明了，宇宙中还有无数的未知。

2.在波动光学中,两光波的相干条件是什么?

答:

（1）两光波频率相同。

（2）两光波在相遇点的振动方向相同。

（3）两光波在相遇点具有恒定的位相差。

3（通过波动光学、量子物理、相对论有关内容的学习，你对光有何新的认识,答:

（1）光具有波粒二象性的物理实体，即光既有干涉、衍射等波动性质，也具有粒子性质。

（2）光是由只有运动质量而无静止质量的微粒（光子）组成的，其能量E=hv，波长λ=c/v，动量p=h/λ。

（3）在所有的惯性参考系中，光在真空中的传播速度是相同的，但是在不同介质中的传播速度可以不一样。

4（简述产生激光的三个条件及它们的作用。

激光有哪些独特的性能,各有什么用途,答:

产生激光的三个条件是:

（1）具有分裂的三能级（或四能级）系统的一种工作物质。

（2）粒子数反转，即处在激发态的发光原子数目比处在基态的原子数目多。

此时，光源中发光原子的受激辐射跃迁占优势，发射出来的光即为激光。

7

（3）谐振腔光放大，即将受激辐射发出的光进行光放大。

激光的独特性能及其用途:

（1）亮度高。

这一特性被广泛用于激光手术、激光武器、金属切割等方面。

（2）方向性好。

这一特性可用于宇宙中测距。

（3）单色性及相干性好。

这一特性在光通讯、光的衍射及干涉、全息摄像等领域应用很广。

5（当元器件的尺寸减小到什么数量级时，元器件会具有量子效应,为什么,

-7-9答:

当物理系统（或元器件）的尺寸接近电子波长（10-10m数量级）时，电子的波动性开始显现，此时的电子具有干涉、衍射、相位记忆、自选取向等特征，从而导致明显的量子效应。

6（量子力学认为:

微观粒子的波动是一种概率波。

请以此阐明玻尔假说中的不足之处。

7（玻尔原子模型的基本内容是什么?

答:

（1）原子核外电子各自在固定的轨道上绕核转动，且无电磁能量辐射。

（2）当一个电子从第n个轨道（电子能量为E）跃迁到第m个轨道（电子能量为E）时，放出（或nm吸收）能量为E-E=hv的光子（由外轨道向内轨道跃迁时，电子放出一个光子;由内轨道向外轨道跃迁nm

时，电子需吸收一个电子）。

（3）电子绕核转动的角动量L只能取一系列分裂值，即L=nh/2π，n=1，2，3„„。

8（牛顿认为光是由微粒组成的，量子力学则认为光是由具有波动性的微粒组成的。

试讨论这两种粒子的异同点。

答:

量子力学中所说的微粒是光子，光子是没有静止质量只有运动质量的粒子，它不同于牛顿认为的微

粒。

9（超导体有哪些独特的性能,对常规超导体，引起零电阻现象的根本原因是什么,答:

超导体的特性:

零电阻、完全抗磁性（迈斯纳效应）和约瑟夫森效应。

根本原因是当温度T降到一定值以下，通过鸽子和原子的相互作用，电子和电子之间可形成具有吸

引力的电子对，导体变为超导体。

10（电流在超导环和介观环中传导时，均没有电能损耗。

试说明它们各自的零电阻原理。

11（何为约瑟夫森效应?

对于常规超导体,当电子之间发生什么相互作用时导体转变为超导体,答:

在两块超导体之间，夹一层绝缘材料，其厚度一般仅为3-10层原子，这种结构称作S-I-S结。

约瑟夫森效应的内容可归纳如下:

（1）当外加电压V=0时，电流J仍存在，且J=Jsin（φ），其中位相值φ与绝缘层厚度a有关，Jc

小于或等于常数J。

c

（2）当V?

0时，J为交流电，其频率f=2eV/h，h为普朗克常数，e为电子电量。

当导体中电子与电子之间形成相互吸引的电子对之后，导体会转变为超导体。

2Emc,12（爱因斯坦的著名公式:

代表怎样的物理内涵,

8

答:

一个具有质量为m的物体，具有该质量乘上光速平方的能量（包括可用能量和潜在能量）。

反之，一个具有能量E的物体拥有该能量除以光速平方的质量（包括静止质量和运动质量）。

13（爱因斯坦相对论与“公说公有理，婆说婆有理”的相对主义有何本质区别,14（请简述相对论中的“孪生子效应”，并说明产生的根源。

答:

假设有一对孪生兄弟时，其中一位以高速做宇宙航行，另一位留在地球。

则做宇宙航行的兄弟回到

地球后要比留在地球上的年轻一些。

这是因为宇宙飞行的时候需要作加速或减速运动，加速系统

中的时钟走得慢一些。

15（何为夸克禁闭,并由此探讨其哲学含义。

答:

到目前为止，人们还不能分割夸克，甚至还不能打出单独的夸克，即夸克是禁闭的。

其哲学含义是

物质不能无限分割。

16（简述现代宇宙学模型，并给出两个以上支持该模型的天文观测证据。

答:

现代宇宙学模型为大爆炸模型。

大爆炸模型简单的说就是宇宙诞生于一个体积很小、温度极高的致

密物体的“大爆炸”。

随着宇宙的膨胀，其中物质的密度减少了，温度下降了，进而逐渐达到目

前宇宙的低温、低密度状态。

17（人类基因组序列框架图于2000年6月26日完成了，基因完全决定人的一生吗,答:

不是，基因是一个非线性系统，根据基因是不能准确预测人生的，因此基因不可能完全决定人的一

生。

形象地说，人的一生不但由基因决定，而且与环境有密切的关系。

18（请举一个日常生活中的特定例子来说明非线性与线性系统间的显著差异。

答:

非线性系统:

如某人作长途旅行，几分钟的初始误差可以被逐渐放大，最后到达目的地相差一天，小的输入变化引起大的输出变化。

线性系统:

如销售额与销售量之间如果成线性关系，那么小的输入变化引起小的输出变化，大的输出变化对应大的输入变化。

19.试从混沌系统的物理状态对其初始状态的高度敏感性，阐述混沌系统的因果关系，即“混沌因果律”。

它与传统的因果律有何异同。

答:

混沌系统的因果律不同于传统的因果律或者量子力学的统计因果律，而是混沌因果律。

系统对初始状态极其敏感，几乎相同的初态将导致完全不同的终态，正所谓一因多果。

反之，由于非线性，不同的初始状态，却存在相同的终态，即多因一果。

可见，由于系统处于混沌状态，不确定性比经典系统和量子系统都要高。

但是，混沌因果律与其它传统的因果律还是有共性的，如因果关系不能颠倒，系统满足的规律是确定论的等。

20（论述二十世纪初物理学所面临的主要问题及其发展，它对近一百年来的人类文明进程有何影响,

9

21.怎样的理论才是一个科学的理论,

答:

一个科学的理论应当:

（1）能够解释已有的现象。

（2）尽可能简单的。

（3）能够做出精确、定量、客观、可重复的预言并得到实验的证实。

22（你认为物理学哪些方面具有美的特征,请你谈谈美和真理的关系。

答:

物理学的美首先表现在它的对称性。

动量守恒源于空间平移对称性，能量守恒源于时间平移对称性，全铜离子的交换对称性是量子力学的基础。

宇宙间最深奥的秘密都与对称性有关。

物理学的美还表现在它的简洁性，物理学习惯于用简洁而又包罗万象的数学微分方程来描述和揭示宇宙间深奥的秘密。

牛顿第二定律涵盖了一切宏观物体的低速运动规律，麦克斯韦方程组包含了所有的经典电磁规律，等等。

物理学的美还表现在它的和谐统一，经典电磁场理论将电、磁、光和谐地融为一体，量子力学完成了将微观低速运动和宏观低速运动规律的完美统一，相对论学说在极深的层次革命性地将时间、空间、物质、引力场联系了起来。

美和真理之间虽然有重要关系，但是没有必然联系。

首先，迄今为止所有被揭示的真理都具有相对的意义，我们只能无限逼近客观真理，而无法到达绝对真理。

其次，美既是一种自然现象，又是一种社会现象，对于同一事物，不同的人会有不同的看法，即“美”是很难定义的。

因此，真理与美之间的联系是很难用“是”或“非”来简单讲清楚的，它们之间没有必然的联系。

我们相信具有真理意义的科学理论是“美”的，但“美”的理论未必就是真理～

23（从逻辑学的角度看，采用归纳推理是不严谨的，因为归纳法不可能穷尽一切因素，从而使推理充满漏洞。

但在现代科学中，归纳法又是被广泛采用的有效研究方法，并且其结果十分可靠，使人觉得“科学”几乎和“真理”齐名。

你认为原因何在,

答:

科学研究中的归纳法，是与伽利略的科学方法论结合起来的。

通过对推论进行的精确定量客观可重复的实验和理论的循环检验，推论就会逐渐逼近客观真理，将归纳推理的本征缺陷减小到了极限。

24（有人说“宇宙的奥秘是不可穷尽的!

”谈谈你对此的看法.

25（伽利略科学方法论的实质是什么?

在当代中国倡导严谨的科学作风有何意义?

答:

实质是通过精确、定量、客观、可重复的实验和理论的循环检验，逐渐提炼出物质运动的主要因素，逐渐逼近可重复的客观规律，从而使理论无限逼近客观真理。

换言之，伽利略的科学方法论把形而上学、归纳推理等研究方法的本征缺陷减小到了极限。

在中国倡导严谨的科学作风，可以让我们养成“不唯书、不唯师、唯真理”的良好习惯，养成精确定量客观可重复的研究方法，也只有这样，我们的科技才能发展得更快更健康。

26（试论述有限和无限的辩证关系。

10

27（科学研究的目的是什么,试论述科学与人类文明的关系。

答:

科学研究的目的一是探索科学世界的奥秘，使人类更深入地了解世界。

二是利用于实践中为人类造福。

科学与人类文明的关系:

（1）科学技术具有两重性。

一方面，科学技术的进步对社会各个领域、各个层面都有重要影响，例如改变社会的经济结构，改变人们的劳动和生活方式，改变国家的安全观念、防卫方式以及全球的政治格局。

科学深化了人们对社会和自然关系的认识，从而使人类能够更理智地认识、控制自身，正确处理人与人、人与自然间的协调关系。

另一方面，科学在为人类带来物质生活繁荣的同时，也会引发一些严重的社会问题，如环境污染、资源浪费、人际关系的淡漠、贫富不均的扩大、核战争的威胁等。

（2）科技发展与人文进化同步。

在科学技术发展的同时，人类自身的人文金华也在悄悄地进行着，人类对大自然规律的认识也在不断深入。

应该说在过去人类为名的近万年历程中，人类的人文进化步伐与科学技术的发展速度基本是同步的，随着现代科学技术的高速发展，人类改变大自然的能力会日益俱增。

28.“在科学研究中，思想是第一位的，条件是第二位的～”试分析此话的合理性以及积极意义。

答:

优越的环境为突破创造了条件,增加了可能性,但正确的思想能使我们在较差的条件下创造奇迹。

无数事实证明，“条件优越”并不是成功的必要条件，更不是“成功”的充分条件。

有些人是因为条件优越而成功，有些人是因为条件恶劣才成功，还有人是因为条件优越而不能成功～而正确的思想，创新的精神，一流的思维方式，才是你成功的决定因素。

这句话的积极意义是要求我们科学工作者要以实力说话，提升自己的思维方式，开拓创新，不能因为条件不好而怨天尤人，否则只能使我国的科学研究止步不前。

29.表述热力学第一和第二定律。

答:

热力学第一定律:

系统从外界吸收的热量Q与外界对系统所做功W之和，等于系统内能的增量ΔE，即:

ΔE=W+Q。

热力学第二定律:

克劳修斯表述:

不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。

开尔文