物理學與人類文明試卷(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 高能質子相互碰撞后，下列說法正確的是 c 。 (a) 只能產生質量小于質子質量的粒子 (b) 不可能 產生質量大于質子質量的粒子 (c) 有可能產生 3 個質子和一個反質子 (d) 可以完全消失，而沒有留下任何物質或能量 42．按照現有的宇宙學觀點，認為宇宙 ____b_____。 (a) 是無限大，且是永恒的 (b) 正在不斷地膨脹著 (c) 正在不斷地收縮，最后產生大爆炸 (d) 是有限的，且是永恒不變的 43． 按照宇宙的大爆炸理論，早期宇宙高溫高密度，現在正處于不斷的膨脹之中，那么根據廣義相對論， ____a_____。 (a) 時間過得越來越快 (b) 時間過得越來越慢 (c) 時間的快慢沒有任何變化 (d) 時間的快慢只與參照系的運動有關，與宇宙的膨脹與否無關 44． 太陽之所以成為恒星是因為其內部的氫通過核聚變源源不斷地放出能量，以抵抗其自身的引力收縮，當其核燃料耗盡后，太陽最終將成為 c 。 (a) 黑洞 (b) 中子星 (c) 黑矮星 (d) 紅巨星 45． 黑洞也許是宇宙中最奇妙的星體。物體要脫離黑洞的束縛從其表面離去， _____d____。 (a) 它的速度必須大 于第一宇宙速度 (b) 它的速度必須大于第二宇宙速度 (c) 它的速度必須大于第三宇宙速度 (d) 是不可能的 46． 貌似雜亂無章，但具有精細的自相似結構的圖形統稱為分形。描述分形的主要參數為分形維數。一條海岸線其長度隨測量尺度的減小而增長，但其所占面積始終為零，它的分形維數為 c 。 (a) 1 (b) 2 (c) 大于 1卻小于 2 (d) 大于 2 47．人們對中長期天氣的精確預報一直無能為力，這是因為 ____c_____。 6 (a) 人們對大氣的運動規律 掌握得不夠精確 (b) 目前計算機的計算能力還不夠強大 (c) 大氣運動規律是非線性的，本質上是不可能精確預報的 (d) 大氣不是決定論系統 48． 廣義相對論中的等效原理是指 b 。 (a) 慣性參照系與勻加速參照系等價 (b) 勻加速參照系可與某一個均勻引力場中靜止參照系等效 (c) 物理規律在不同的參照系中具有相同形式 (d) 任何參照系都相互等價 49． 有一艘宇宙飛船以接近光速的速度離開地球 , 那么根據狹義相對論， ___b____。 (a) 在地球上的人看來，飛船上的時鐘走得快，宇航員做事 也快 (b) 在地球上的人看來，飛船上的時鐘走得慢，宇航員做事也慢 (c) 在宇航員看來，地球上的時鐘走得快，地球上的人做事也快 (d) 宇航員在飛船上 1小時內能干的事比他在地球上 1 小時內能干的事多 50． 太陽表面溫度約為 c 。 (a) 600℃ (b) 一千五百萬度 (c) 6000℃ (d) 60000℃ 51． 中國的海岸線總長度 d 。 (a) 約為 ? 米 (b) 30 萬公里 (c) 50000 公里 (d) 在不同尺度下有完全的不同結果 二．論述題 1．什么是熱寂 ? 它是如何從熱力學第二定律推得的 ? 其錯誤原因是什么 ? 答：按照熱力學第二定律 ,宇宙中的高溫物體都將自動地將熱量傳向低溫物體，最終整個宇宙將趨于溫度均勻，一切熱機（包括生命過程）的效率將在這個處處溫度均勻的環境中降為零，進入所謂的“熱寂”，宇宙也隨之死亡。熱寂說的錯誤原因是熱力學第二定律是在有限空間和有 限時間中得出的一個相對真理， 要把這樣一個相對真理 推廣 到廣闊的宇宙當中，未免太不嚴謹，因為時至今日，宇宙學理論仍有許多問題還沒有明了 ，宇宙中還有無數的未知 。 2. 在波動光學中 , 兩光波的相干條件是什么 ? 答：（ 1）兩光波頻率相同。 （ 2）兩光波在相遇點的振動方向相同。 （ 3）兩光波在相遇點具有恒定的位相差。 3．通過波動光學、量子物理、相對論有關內容的學習，你對光有何新的認識？ 答： （ 1）光具有波粒二象性 的物理實體 ，即光既有干涉、衍射等波動性質，也具有粒子性質。 （ 2）光是由 只有運動質 量而 無靜止質量的微粒（光子）組成的，其能量 E=hv，波長λ =c/v，動量 p=h/λ。 （ 3）在所有的慣性參考系中，光在真空中的傳播速度是相同的，但是在不同介質中的傳播速度可以不一樣。 7 4．簡述產生激光的三個條件及它們的作用。激光有哪些獨特的性能？各有什么用途？ 答：產生激光的三個條件是： （ 1）具有分裂的三能級（或四能級）系統的一種工作物質。 （ 2）粒子數反轉，即處在激發態的發光原子數目比處在基態的原子數目多。此時，光源中發光原子的受激輻射躍遷占優勢，發射出來的光即為激光。 （ 3）諧振腔光放大，即將受激輻射發出的光進行光放大。 激光的獨特性能 及其用途 ： （ 1）亮度高。 這一特性被廣泛用于激光手術、激光武器、金屬切割等方面。 （ 2）方向性好。 這一特性可用于宇宙中測距。 （ 3）單色 性及相干性好 。 這一特性在光通訊、光的衍射及干涉、全息攝像等領域應用很廣。 5．當元器件的尺寸減小到什么數量級時，元器件會具有量子效應？為什么？ 答：當物理系統（或元器件）的尺寸接近電子波長（ 107109m 數量級）時，電子的波動性開始顯現，此時的電子具有干涉、衍 射、相位記憶、自選取向等特征，從而導致明顯的量子效應。 6．量子力學認為：微觀粒子的波動是一種概率波。請以此闡明玻爾假說中的不足之處。 7． 玻爾原子模型的基本內容是什么 ? 答：（ 1）原子核外電子各自在固定的軌道上繞核轉動，且無電磁能量輻射。 （ 2）當一個電子從第 n個軌道（電子能量為 En）躍遷到第 m個軌道（電子能量為 Em）時，放出（或吸收）能量為 EnEm=hv的光子（由外軌道向內軌道躍遷時，電子放出一個光子；由內軌道向外軌道躍遷時，電子需吸收一個電子）。