物理博士考試題目及答案

一、單項(xiàng)選擇題1.以下哪種相互作用是自然界中最弱的？A.電磁相互作用B.強(qiáng)相互作用C.弱相互作用D.引力相互作用答案：D2.一個(gè)質(zhì)量為m的粒子，以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其德布羅意波長(zhǎng)為（）A.h/mvB.mv/hC.h/vD.m/hv答案：A3.狹義相對(duì)論中，時(shí)間膨脹效應(yīng)表明（）A.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得快B.運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘走得慢C.時(shí)鐘的快慢與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)D.只有接近光速時(shí)，時(shí)鐘才會(huì)變化答案：B4.以下哪種現(xiàn)象不能用經(jīng)典電磁理論解釋？A.黑體輻射B.光的折射C.光的干涉D.光的衍射答案：A5.量子力學(xué)中，態(tài)疊加原理表明（）A.一個(gè)量子態(tài)可以表示為多個(gè)量子態(tài)的線性疊加B.多個(gè)量子態(tài)不能疊加C.只有特定的量子態(tài)才能疊加D.疊加后的量子態(tài)沒(méi)有物理意義答案：A6.描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元是（）A.晶格B.晶胞C.原子D.分子答案：B7.對(duì)于一個(gè)孤立系統(tǒng)，以下哪個(gè)物理量是守恒的？A.能量B.動(dòng)量C.角動(dòng)量D.以上都是答案：D8.以下哪種材料屬于半導(dǎo)體？A.銅B.硅C.鐵D.塑料答案：B9.當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生（）A.全反射B.折射角小于入射角C.反射光和折射光都有D.沒(méi)有反射光答案：A10.一個(gè)彈簧振子的振動(dòng)頻率為f，當(dāng)彈簧的勁度系數(shù)增大一倍時(shí)，振動(dòng)頻率變?yōu)椋ǎ〢.fB.√2fC.f/√2D.2f答案：B二、多項(xiàng)選擇題1.以下哪些是量子力學(xué)的基本假設(shè)？A.波函數(shù)假設(shè)B.算符假設(shè)C.測(cè)量假設(shè)D.態(tài)疊加原理假設(shè)答案：ABCD2.以下哪些現(xiàn)象與相對(duì)論效應(yīng)有關(guān)？A.長(zhǎng)度收縮B.時(shí)間膨脹C.質(zhì)能關(guān)系D.多普勒效應(yīng)答案：ABC3.以下哪些是描述物質(zhì)磁性的物理量？A.磁化強(qiáng)度B.磁場(chǎng)強(qiáng)度C.磁感應(yīng)強(qiáng)度D.磁導(dǎo)率答案：ABCD4.以下哪些是晶體的特性？A.規(guī)則的幾何外形B.各向異性C.固定的熔點(diǎn)D.周期性結(jié)構(gòu)答案：ABCD5.以下哪些物理量在簡(jiǎn)諧振動(dòng)中是不變的？A.振幅B.周期C.頻率D.機(jī)械能答案：ABCD6.以下哪些是光的波動(dòng)性的表現(xiàn)？A.干涉B.衍射C.偏振D.光電效應(yīng)答案：ABC7.以下哪些是描述電場(chǎng)的物理量？A.電場(chǎng)強(qiáng)度B.電勢(shì)C.電通量D.電容答案：ABC8.以下哪些是描述磁場(chǎng)的物理量？A.磁感應(yīng)強(qiáng)度B.磁通量C.磁場(chǎng)強(qiáng)度D.磁矩答案：ABCD9.以下哪些是熱力學(xué)第二定律的表述？A.克勞修斯表述B.開(kāi)爾文表述C.熵增加原理D.能量守恒定律答案：ABC10.以下哪些是固體的分類？A.晶體B.非晶體C.準(zhǔn)晶體D.液晶答案：ABCD三、判斷題1.普朗克常數(shù)是量子力學(xué)中的一個(gè)重要常數(shù)。（√）2.狹義相對(duì)論只適用于勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系。（√）3.所有的金屬都是導(dǎo)體。（×）4.光的粒子性表明光只具有粒子的特性。（×）5.晶體的熔點(diǎn)一定高于非晶體。（×）6.一個(gè)物體的動(dòng)量越大，其動(dòng)能也一定越大。（×）7.電場(chǎng)線可以相交。（×）8.磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。（√）9.熱力學(xué)第一定律就是能量守恒定律。（√）10.量子糾纏是一種超距作用，違反了相對(duì)論。（×）四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述量子力學(xué)中不確定性原理的內(nèi)容。不確定性原理表明，對(duì)于一對(duì)共軛物理量，如位置和動(dòng)量，不能同時(shí)精確測(cè)量。具體來(lái)說(shuō)，位置的不確定度與動(dòng)量的不確定度的乘積大于等于普朗克常數(shù)的四分之一。這一原理是量子力學(xué)的基本特性，反映了微觀粒子的波粒二象性，與經(jīng)典力學(xué)中可以同時(shí)精確確定物體位置和動(dòng)量的觀念有本質(zhì)區(qū)別。2.簡(jiǎn)述狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè)。狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè)為：一是相對(duì)性原理，即在所有慣性系中，物理定律的形式都是相同的，不存在一個(gè)特殊的慣性系；二是光速不變?cè)恚婵罩械墓馑僭谌魏螒T性系中都是相同的，與光源和觀察者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。這兩條假設(shè)是狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)，由此推導(dǎo)出了一系列如時(shí)間膨脹、長(zhǎng)度收縮等重要結(jié)論。3.簡(jiǎn)述晶體和非晶體在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的主要區(qū)別。結(jié)構(gòu)上，晶體具有周期性的規(guī)則點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，原子或分子按一定規(guī)律排列；非晶體則沒(méi)有這種周期性結(jié)構(gòu)，原子或分子排列無(wú)序。性質(zhì)方面，晶體有固定的熔點(diǎn)，表現(xiàn)出各向異性，如不同方向上的電學(xué)、光學(xué)等性質(zhì)不同；非晶體沒(méi)有固定熔點(diǎn)，是各向同性的，不同方向上性質(zhì)較為均一。4.簡(jiǎn)述光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)對(duì)其的解釋。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律：存在截止頻率，低于此頻率光無(wú)論多強(qiáng)都不能產(chǎn)生光電效應(yīng)；光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比；光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率成線性關(guān)系，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)；光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。愛(ài)因斯坦光子說(shuō)認(rèn)為，光由一個(gè)個(gè)能量為hν的光子組成，當(dāng)光子照射金屬表面時(shí)，一個(gè)光子的能量一次性被一個(gè)電子吸收，電子克服逸出功后成為光電子，解釋了上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律。五、討論題1.討論量子力學(xué)對(duì)現(xiàn)代科技發(fā)展的深遠(yuǎn)影響。量子力學(xué)對(duì)現(xiàn)代科技影響巨大。在信息領(lǐng)域，量子通信利用量子態(tài)的不可克隆性實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全的信息傳輸；量子計(jì)算基于量子比特和量子態(tài)疊加原理，具有遠(yuǎn)超經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，有望解決一些復(fù)雜的科學(xué)和工程問(wèn)題。在材料科學(xué)方面，基于量子力學(xué)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)和電子態(tài)的理解，研發(fā)出了高性能的半導(dǎo)體、超導(dǎo)材料等。在醫(yī)療領(lǐng)域，磁共振成像（MRI）利用量子力學(xué)中的核磁共振原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的清晰成像，助力疾病診斷和治療。2.結(jié)合廣義相對(duì)論，討論引力的本質(zhì)。廣義相對(duì)論認(rèn)為，引力的本質(zhì)是時(shí)空的彎曲。物質(zhì)和能量會(huì)使時(shí)空發(fā)生彎曲，就像在一張平整的橡膠膜上放置重物會(huì)使其凹陷一樣。物體在彎曲的時(shí)空中沿著測(cè)地線運(yùn)動(dòng)，而這種運(yùn)動(dòng)在我們看來(lái)就表現(xiàn)為受到引力作用。例如，地球圍繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)，實(shí)際上是地球在太陽(yáng)造成的時(shí)空彎曲中沿著測(cè)地線的運(yùn)動(dòng)。廣義相對(duì)論不僅深刻改變了我們對(duì)引力的認(rèn)識(shí)，還成功解釋了一些經(jīng)典引力理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象，如水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)、光線在引力場(chǎng)中的彎曲等。3.討論固體的導(dǎo)電性原理，并分析導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體在導(dǎo)電性上的差異。固體的導(dǎo)電性源于內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)體中，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間沒(méi)有能隙或能隙很小，電子可以自由移動(dòng)，容易形成電流，所以導(dǎo)電性良好。半導(dǎo)體的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在一定能隙，常溫下只有少量電子能夠被激發(fā)到導(dǎo)帶中參與導(dǎo)電，其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，且導(dǎo)電性對(duì)溫度、雜質(zhì)等因素敏感。絕緣體的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間能隙很大，常溫下幾乎沒(méi)有電子能被激發(fā)到導(dǎo)帶，所以幾乎不導(dǎo)電。4.討論熱力學(xué)第二定律在日常生活和科學(xué)研究中的體現(xiàn)及意義。在日常生活中，熱力學(xué)第二定律體現(xiàn)在很多方面。比如熱傳遞總是從高溫物體自發(fā)傳向低溫物體，不會(huì)自