2022年清华大学专业综合普通物理考研复试核心题库之简答题精编

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第 2 页，共 34 页 特别说明

本书根据最新复试要求并结合历年复试经验对该题型进行了整理编写，涵盖了这一复试科目该题型常考及重点复试试题并给出了参考答案，针对性强，由于复试复习时间短，时间紧张建议直接背诵记忆，考研复试首选资料。

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第 3 页，共 34 页 重要提示

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一、2020年清华大学专业综合普通物理考研复试核心题库之简答题精编

1． 举例说明一个物体能否处于下列状态：(1)具有零速度，同时具有不为零的加速度；

(2)加速度不断减小，而速度却不断增大；(3)具有恒定的速率，但速度矢量在不断地改变中；(4)具有恒定的加速度矢量，但运动的方向不断改变。

【答案】(1)能。如竖直上抛的物体在向上运动到顶点时，其速度为零，但加速度仍为重力加速度。(2)能。物体做加速度减小的加速运动。加速度不断减小，只是使得物体在单位时间内速度的增量减小而已，速度仍然可能是增大的。这类运动的动力学特征表现为：合外力为变力，当合外力减小到零时，加速度变为零，此时速度可能达到最大值，如弹簧振子所做的简谐振动。(3)能。例如匀速率圆周运动。(4)能。如平抛运动。

2． 根据热力学第二定律判断下面说法是否正确：(1)功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功；(2)热量能从高温物体传向低温物体，但不能从低温物体传向高温物体。

【答案】(1)不正确。在理想气体的等温膨胀过程中热就可以全部转化为功。但是，不存在循环动作的热机，其唯一效果是将吸收的热量全部转变为功，而对环境不造成任何影响。

(2)不正确。通过制冷机就可以将热量从低温物体传向高温物体，但是它需要消耗外界能量。因此，在不引起其他变化或不产生其他影响的条件下，热量不可能自动从低温物体传向高温物体。

3． 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。

4．

在波动表达式

中，x/u

表示什么？

表示什么？如果把上式改写成，则表示什么？

【答案】x/u 表示波从原点传播到x 位置所需要的时间；表示原点振动的初相位；表示x 位置的质点落后于原点振动的相位。

5． 物体放在凹球面反射镜前何处时，可产生与物体大小相等的倒立实像？

【答案】物体应该放在凹球面反射镜的球心处。对于凹球面反射镜r 小于零，其焦距f=

，由成像公式，横向放大率，若成像是倒立的，则m ＜0，成像是实像，则。由题意可知，：。

6． “任何静止流体内两点的压强差等于保pgh ，p 为流体的密度，h 是两点的高度差，g 是重力加速度。”这句话对不对？为什么？

【答案】对。对于处于静止平衡状态的流体，黏性将不起作用。所以流体静力学理论无论对理想流体还是对实际流体都是适用的。在同一种静止流体内，高度差为h 的任何两点之间的压强差皆等于

。

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7． 对汽车轮胎打气，使之达到所需要的压强。在冬天与夏天，打入轮胎内的空气质量是否相同？为什么？

【答案】根据理想气体的压强公式，，夏天温度比冬天高，因此达到相同的压强所需空气分子数比冬天少，所以夏天打入轮胎的空气质量要小。

8． 由高斯定理能否得到库仑定律？

【答案】可以。设空间有一个点电荷q,以其为中心，r 为半径作一个闭合球形高斯面，按高斯定理有

另一个试验电荷在该电场中所受的力，这就是库仑定律。

9． 从运动学角度看什么是简谐振动？从动力学角度看什么是简谐振动？一个物体受到一个使它返回平衡位置的力，它是否一定做简谐振动？

【答案】从运动学角度看，物体在平衡位置附近做来回往复运动，运动变量(位移、角位移等)随时间t 的变化规律可以用一个正(余)弦函数来表示，则该物体的运动就是简谐振动。

从动力学角度看，物体受到的合外力(合外力矩)与位移(角位移)的大小成正比，而且方向相反，则该物体就做简谐振动。

根据简谐振动的运动学特征和动力学特征可以看出，物体所受的合外力不仅要与位移方向相反，而且大小应与位移大小成正比。所以，一个物体受到一个使它返回平衡位置的力，不一定做简谐振动。

10．将电压加在一根导线的两端，设导线的截面半径为r ，长度为，试分别讨论下列情况对自由电子漂移速率的影响：(1)

增至原来的两倍；(2)r 不变，增至原来的两倍；(3)不变，r 增至原来的两倍。 【答案】根据可知：(1)当增至原来的两倍时，I 和j 都增至原来的两倍，所以自由电子漂移速率也增至原来的两倍。(2)当r 不变，增至原来的两倍时，R 增至原来的两倍，则I 和j 都减至原来的二分之一，所以也减至原来的二分之一。(3)当不变，r 增至原来的两倍时，S 必增至原来的四倍，而I 也增至原来的四倍，则j 不变，所以也不变。

11．一个站在水平转盘上的人，左手举一个自行车轮，使轮子的轴竖直(下图)，当他用右手拨动轮缘使车轮转动时，他自己会同时沿相反方向转动起来。解释其中的道理。

图

【答案】由于在转动过程中，系统(自行车轮、人和水平转盘)受到的外力始终是重力和地面支持力，而重力和地面支持力对竖直轴的力矩始终为零，故转动过程中系统对竖直轴的角动量守恒。

初始时，自行车轮对竖直轴的角动量为零，人和水平转盘对竖直轴的角动量也为零，故整个系统对竖直轴的总角动量为零。当用右手拨动轮缘使车轮转动时，设车轮对轴的角动量为

，人和水平转盘对轴的角动量为，由得，即人和水平转盘获得了与车轮相反方向的角动量，从而水平转盘

7af3e91c85254b35eefdc8d376eeaeaad0f3169b

第 5 页，共 34 页 带动人沿与车轮转向相反的方向旋转。

12．一束质子发生了侧向偏转，造成这个偏转的原因可否是(1)电场？(2)磁场？(3)若是电场或磁场在起作用，如何判断是哪一种场？

【答案】(1)、(2)均可以。带电粒子在电磁场中运动时，受到的作用力为

。带电粒子受到的电场力沿E 的切线方向，磁场力垂直于v 和B 构成的平面。所以，电场力和磁场力都可使质子束发生

侧向偏转。

(3)若是电场力使质子束发生侧向偏转，则偏转轨迹通常为抛物线。电场力对运动的带电粒子做功，因此，发生侧向偏转质子束的动能将发生变化。

若是磁场力使质子束发生侧向偏转，质子束的轨迹通常为圆弧或螺旋线。洛伦兹力对运动的带电粒子不做功，因此，发生侧向偏转质子束的动能不变。

13．一杯热水放在空气中，它总是冷却到与周围环境相同的温度，因为处于比周围温度髙或低的概率都较小，而与周围同温度的平衡却是最概然状态，但是这杯水的熵却减小了，这与熵增加原理有无矛盾？

【答案】熵增加原理的适用前提是孤立系统或绝热过程。若将这杯热水与周围环境作为一个孤立系统，则随着水温降低这一不可逆过程，最终整个系统将处于某一温度的平衡状态，系统的总熵，即水的熵变与环境的熵变之和是增加的。所以这与熵增加原理没有矛盾。

14．如下图所示，将两个完全相同的电容器串联起来，在与电源保持连接时，将一个电介质板无摩擦地插入电容器的两板之间，试定性地描述上的电量、电容、电压、电场强度和能量的变化。

图

【答案】插入电介质板后，增大。增大致使整个电路的电容增大。由于电路中的总电压U 没有变化，所以每个电容器所储存的电量增加，增加的电量全部由电源提供。 由于

不变，当电容器

储存的电量增加时，其两端的电压

增大。又由于电路中的总电压不变，故电容器两端的电压

减小。再根据U=Ed 可知，U 2减小，则减小；增大，则增大。

15．怎样区别内能与热量？下面哪种说法是正确的？(1)物体的温度越高，则热量越多；

(2)物体的温度越高，则内能越大。

【答案】内能与热量是两个不同的概念。内能与组成物质的原子、分子的无序运动有关，内能是描述系统状态的状态参量，从微观的角度看，内能是系统内粒子动能和势能的总和。热量是由于系统之间存在温度差而导致的能量转化过程中所转化的能量，从微观的角度看，传递热量是通过分子之间的相互作用完成的。对系统传热可改变系统的内能。

(1)错。温度是状态量，是分子平均动能大小的标志。“温度高”只表示物体处在一个分子热运动的平均效果比较剧烈的宏观状态。热量是过程量，与系统经历的过程有关。

(2)对理想气体是正确的。对一般热力学系统，内能是分子热运动的动能与势能之和，即内能并非只是温度的单值函数。

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第 6 页，共 34 页 16．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。

17．两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。

18．一个点电荷q 位于一个边长为a 的立方体的中心，通过该立方体一个面的电通量是多少？通过该立方体各面的总电通量是多少？若把该点电荷移放到立方体的一个角上，这时通过立方体各面的电通量是多少？

【答案】当点电荷位于立方体中心时，穿过每一个面的电通量都等于，6个面的总电通量为。 点电荷位于立方体的一个角上时，将立方体延伸为边长为2a 的立方体，使q 处于边长2a 的立方体中心，如图所示，与原立方体顶角相连的3个面的法向与电力线垂直，通过每个面的电通量为零，另外3个面(不包含q 所在的顶点)的电通量为。

图

19．牛顿环和迈克耳孙干涉仪实验中的圆条纹均是从中心向外由疏到密的明暗相间的同心圆，试说明这两种干涉条纹的不同之处。若增加空气薄膜的厚度，这两种条纹将如何变化？为什么？

【答案】这两种干涉都是分振幅法干涉。牛顿环干涉是等厚干涉，当平行单色光垂直照射到透明薄膜

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