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一、简答题
1．旋转矢量本身是不是做简谐运动？旋转矢量的矢端在Ox轴上的投影点是不是做简谐运动？旋转矢量的矢端在Oy轴上的投影点是不是做简谐运动？
【答案】旋转矢量本身并不做简谐运动，而是旋转矢量的矢端在x轴上的投影点在做
简谐运动。同样，旋转矢量的矢端在y轴上的投影点也在做简谐运动。
2．在热力学中为什么要引人准静态过程的概念？
【答案】在系统从一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程中，如果任一个中间状态都可看作是平衡状态，这个过程就叫准静态过程。准静态过程是无限缓慢的过程。由于p—V图上的任何一个点都代表了一个稳定的平衡态，因而p—V图上任何一条光滑的曲线都代表了一个准静态过程。如果系统在状态变化过程中所经历的实际过程是准静态过程的话，那么这个过程就可以在p—V图上画出来，从而使对状态变化的研究变得简单而直观了。因此，在热力学中引人准静态过程的方法实际上是一种将过程简化的理想化方法。
3．在自然界中经常会发现一种现象，在傍晚时地面是干燥的，而在清晨时地面却变得湿润了。试解释这种现象的成因。
【答案】此现象可由毛细现象加以分析。由于水的表面张力系数与温度有关，毛细水上升的高度会随着温度的变化而变化，温度越低，毛细水上升的高度越高。在白天，由于日照的原因，土壤表面的温度较高，土壤表面的水分一方面蒸发加快，另一方面土壤颗粒之间的毛细水会因温度升高而下降，这两方面的原因使土壤表层变得干燥。相反，在夜间，土壤表面的温度较低，而土壤深层的温度变化不大，使得土壤颗粒间的毛细水上升，另一方面，空气中的水汽也会因为温度下降而凝结，从而使得清晨时土壤表层变得较为湿润。
4．为什么气体热容的数值可以有无穷多个？在什么情况下气体的摩尔热容量为零？在什么情况下气体的摩尔热容量为无穷大？
【答案】气体热容的物理意义是：气体在没有化学反应和相变的条件下，温度升髙1K所需吸收的热量。热量dQ是过程量，而气体在确定的两个平衡状态之间，可能经历的过程理论上可有无穷多个。因此，气体温度升高1K所需吸收热量，即热容C的数值也可以有无穷多个。
气体的摩尔热容指1mol气体的热容。对绝热过程，因dQ=0，故气体的摩尔热容;对等温过程，因dT=0，故气体的摩尔热容。
5．用两根细绳将两轻球吊在同一高度，使两球间距离比较靠近，然后用一细管向中间吹气，使气流从两球中间通过，两球将逐渐分开还是逐渐靠拢？分析其原因。
【答案】两球将逐渐靠拢。因为当向两球中间吹气时，球中间的气流速度加快，由伯努利方程可知，流速快的地方压强小，所以球在两边大气压力的作用下向中间靠拢。
6．日常生活中，为什么觉察不到粒子的波动性和电磁辐射的粒子性？
【答案】实物粒子都具有波粒二象性，波长越长，频率越低，波动性越显著；反之波长越短，频率越高，粒子性越显著。根据德布罗意波长公式，宏观低速运动的物体的动量很大，其德布罗意
波长很小，小到实验难以观测的程度，所以很难观测到宏观物体的波动性。电磁波按波长从长到短，分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线，其波长远大于宏观物体的德布罗意波长，所以电磁波的粒子性很难观察到。
7．在真空中两个点电荷之间的相互作用力是否会因为其他带电体的移近而改变？
【答案】在真空中两个点电荷之间的相互作用是独立的，不会因为其他带电体的移近而改变。也就是说，只要这两个点电荷的带电量及距离一定，不管周围有无其他带电体，其相互作用力是一定的。
8．对于一定量的理想气体，下列过程是否可能？(1)等温下绝热膨胀；(2)等压下绝热膨胀；(3)绝热过程中体积不变温度上升；(4)吸热而温度不变；(5)对外做功同时放热；B.吸热同时体积缩小。
【答案】(1)可能。等温说明内能不变，绝热说明吸热为零，膨胀说明对外做正功，一般过程不可能实现，但是理想气体的绝热自由膨胀可以实现等温下绝热膨胀。
(2)不可能。由绝热过程方程可知，体积变化则压强一定变化，所以不可能。
(3)不可能。由绝热过程方程可知，温度变化则体积一定变化，所以不可能。
(4)可能。等温膨胀过程可以满足吸热而温度不变，所以可能。
(5)可能。可以通过消耗自身内能来实现。
(6)可能。功和热量可以转化为内能的增加。
9．一个水平的木制圆盘绕其中心竖直轴匀速转动，如题图所示。在盘上离中心r=20cm处放一小铁块。如果铁块与木盘间的静摩擦因数为，问圆盘转速增大到多少(以每分钟的转数表示)时，铁块开始在圆盘上移动？
图
【答案】铁块随转盘作圆周运动，静摩擦力提供向心力。在未达到最大静摩擦力时，
故；当达到最大静摩擦力的瞬间，铁块将开始相对圆盘滑动，此时
，转速为
10．均匀带电圆盘、有限长度均匀带电直杆的电荷分布具有轴对称性，是否可用高斯定理求出它们产生的电场分布？为什么？
【答案】否。利用高斯定理求电场强度E，要求带电体及其激发的电场强度在空间的分布具有对称性，这里找不到合适的高斯面，使均匀带电圆盘、有限长度均匀带电直杆产生的E与高斯面各处的面法线平行或垂直，而且面上各处E的大小不等。
11．有一枚以接近于光速相对于地球飞行的宇宙火箭，在地球上的观察者将测得火箭上的物体长度缩短，物理过程经历的时间延长，有人因此得出结论说：火箭上观察者将测得地球上的物体比火箭上同类物体更长，而同一过程的时间缩短。这个结论对吗？
【答案】在狭义相对论中，“长度收缩”和“时间膨胀”都是相对的。若以火箭和地球为相对运动的惯性参考系，则火箭上的观察者同样会测得相对地球静止物体的长度缩短，而地球上同一地点先后发生两事件的时间间隔变长。所以，上述结论是错误的。
12．在日常经验中，为什么容易发现声波的衍射而难以发现光波的衍射？
【答案】根据衍射原理，只有当狭缝或者障碍物的大小与波长可比时，才会形成衍射现象。光波波长短，日常的狭缝或障碍物的尺寸远远大于光波波长，因而难以发现光波的衍射；而声波波长可与日常狭缝或障碍物的尺寸相近，所以更容易发生衍射。
13．弹簧振子的无阻尼自由振动是简谐振动，同一弹簧振子在周期性驱动力持续作用下的稳态受迫振动也是简谐振动，这两种简谐振动有什么不同？
【答案】无阻尼自由振动(简谐振动)的振幅A和振动周期T是由系统的初始状态和系统本身的固有性质决定。而弹簧振子在周期性驱动力持续作用下的稳态受迫振动的振幅A和振动周期T不再由系统的初始状态和决定，而依赖于振子的性质、阻尼的大小和周期性驱动力的特征。
14．一个均匀带电球形橡皮气球，在其被吹大的过程中，下列各场点的场强将如何变化？(1)气球内部；(2)气球外部；(3)气球表面。
【答案】(1)因为电荷分布在球面上，球内部无电荷，在球内取半径为r(r＜R)的球形高斯面，由高斯定理知球内的场强。由此可知，球内空间的场强与气球吹大过程无关。
(2)在球外取半径为r(r＞R)的球形高斯面，由高斯定理知。由此可知，球外空间的场强随半径r的变大而变小。
(3)因为球表面的场强，在球吹大的过程中，R变大，所以，球表面的场强随气球的吹大而变小。
15．请说明违背热力学第二定律的开尔文表述也必定违背克劳修斯表述。
【答案】可用反证法证明。假设有一个违反开尔文表述的机器，它从高温热源吸热Q，全部变为有用的功，W=Q，而未产生其他影响。这样，可利用此机器输出的功W去供给在高温热源与低温热源之间工作的制冷机。这个制冷机在循环中得到功，并从低温热源T 2处吸热，最后向高温热源放出热量。这样，两机器综合的结果是：高温热源净吸热Q 2，而低温热源恰好放出热量Q2，此外没有发生其他任何变化。从而违背了克劳修斯表述。因此，如果违背开尔文表述也必定违背克劳修斯表述。
16．大雨点与小雨点相比，在空气中哪个降落得比较快？已知空气阻力为,式中，r为雨点的半径，v为它的速度，c为比例常数。
【答案】雨点在加速下落时受到空气阻力与重力的作用。当时，雨点作匀速直线运动。我们将雨点最后所达到的速度叫做终极速度，故，所以大雨点比小雨点落得快。
17．电流是电荷的流动，在电流密度的地方，电荷体密度是否可能等于零？
【答案】有可能等于零。例如，在金属导体中电荷的定向移动形成电流，此时在导体中存在着等量异号的电荷，故电荷体密度等于零。而当单独的正离子或负离子的运动形成电流时，电荷的体密度不等于零。
18．光子与其他微观粒子有什么相似和不同？
【答案】相似之处：光子和其他微观粒子一样都具有波粒二象性。
不同之处：我们可以从粒子性和波动性两方面理解光子和微观粒子的不同。(1)粒子性。光子没有静质量，其他微观粒子有静止质量；真空中光子的速度是光速，而其他微观粒子的速度小于光速。(2)波动性。光子的波动性表现显著。
19．两个同样大小的轮子，质量相同。一个轮子的质量均匀分布，另一个轮子的质量主要集中在轮缘。问：(1)如果作用在它们上面的外力矩相同，哪个轮子转动的角加速度较大？(2)如果它们的角加速度相等，作用在哪个轮子上的力矩较大？(3)如果它们的角动量相等，哪个轮子转得快？
【答案】质量相等、大小相同的轮子，由于质量分布情况的不同而使得它们对同一转轴的转动惯量不同。由转动惯量的定义可知，质量主要集中在轮缘的轮子，其转动惯量较大。由刚体的定轴转动定律
和角动量可知：(1)M相同时，J小的角加速度大，故质量均匀分布的轮子转动的角加速度较大；(2)相等时，J大的轮子上作用的力矩也大，故质量主要集中在轮缘的轮子受到的力矩较大；(3)L相等时，J 小的角速度大，故质量均匀分布的轮子转得较快。
20．两条绝热线和一条等温线是否可以构成一个循环？为什么？
【答案】不能。如下图所示，
图
若等温线Ⅲ与I和Ⅱ两条绝热线相交，就构成了一个循环。这个循环只有一个单一热源，它把吸收的热量全部转变为功，即=100%，并使周围环境没有变化，这是违背热力学第二定律的。所以，这样的循
环是不可能构成的。
21．非保守力做功总是负的，对吗？举例说明之。
【答案】不对。例如传送带对物体的静摩擦力的功，使物体的动能获得了大于零的增量。另外通过非保守力做功，也可以把其他形态的能量，如化学能、电磁能、生物能、核能等转化为机械能而做正功，比如通过蓄电池驱动电机所获得的机械功，以及静止的爆竹爆炸后，朝四处飞散的碎片的动能等都来自于化学能，在这些过程中，非保守力做功大于零。所以，认为非保守力做功总为负的观点是错误的。
22．一个弹簧振子振动的振幅增大到两倍时，振动的周期、频率、最大速度、最大加速度和振动能量都将如何变化？
【答案】若弹簧振子振动的振幅增大到原来的两倍时，振动的周期和频率不变，最大速度和最大加速