2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫——物理學(xué)專業(yè)中的等離子體與電阻率研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)的字母填在題后括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分）1.下列哪個(gè)物理量是等離子體區(qū)別于普通氣體最根本的特征？A.高溫B.電離度C.高壓D.流動(dòng)性2.在準(zhǔn)靜態(tài)近似下，描述等離子體電場的方程是？A.粒子數(shù)密度連續(xù)性方程B.歐姆定律（微分形式）C.玻爾茲曼方程D.朗繆爾鞘層公式3.對(duì)于一個(gè)完全電離的等離子體（電子數(shù)密度等于離子數(shù)密度），其德拜長度與等離子體頻率的關(guān)系是？A.德拜長度與等離子體頻率成正比B.德拜長度與等離子體頻率成反比C.德拜長度與等離子體頻率無關(guān)D.德拜長度平方與等離子體頻率成正比4.在經(jīng)典金屬導(dǎo)電理論中，隨著溫度升高，金屬電阻率的變化趨勢是？A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小5.半導(dǎo)體中，摻入五價(jià)雜質(zhì)原子（如磷）后，其主要作用是？A.提高本征載流子濃度B.引入空穴，增加少數(shù)載流子濃度C.引入電子，增加多數(shù)載流子（電子）濃度D.降低能帶寬度6.下列哪種現(xiàn)象是朗道阻尼的主要物理機(jī)制？A.電子與離子間的碰撞B.電子與晶格離子間的碰撞C.電磁波與等離子體中的自由電子相互作用D.電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能7.等離子體頻率主要由哪個(gè)物理量決定？A.離子質(zhì)量B.電子質(zhì)量C.粒子電荷量D.等離子體密度8.當(dāng)電磁波的頻率低于等離子體頻率時(shí)，該電磁波在等離子體中傳播的速度是？A.等于光速B.小于光速C.大于光速D.無法傳播9.超導(dǎo)體的主要特性之一是？A.電阻率為零（在臨界溫度以下）B.電阻率隨溫度升高而增大C.具有極高的電阻率D.磁場無法穿透其表面10.金屬電阻率的微觀機(jī)制主要涉及？A.載流子擴(kuò)散B.載流子漂移C.載流子與晶格離子的散射D.電場分布不均勻二、填空題（請將答案填在題后橫線上。每空2分，共20分）1.等離子體中的電荷分離和電場建立過程稱為__________。2.等離子體中的波動(dòng)頻率高于其碰撞頻率時(shí)，通常稱為__________。3.描述等離子體中電子溫度、離子溫度和粒子數(shù)密度的關(guān)系的基本方程是__________。4.半導(dǎo)體中，參與導(dǎo)電的載流子主要是__________和__________。5.當(dāng)外加電場足夠強(qiáng)時(shí)，等離子體中的電子會(huì)形成__________，并產(chǎn)生體電阻。6.金屬電阻率隨溫度變化的經(jīng)驗(yàn)公式之一是肖特基公式，它主要考慮了__________散射。7.等離子體物理中，描述空間電荷產(chǎn)生電場效應(yīng)的量是__________。8.對(duì)于N型半導(dǎo)體，其主要載流子是__________，少數(shù)載流子是__________。9.電磁波在等離子體中傳播時(shí)，其振幅會(huì)隨距離衰減的現(xiàn)象，若主要由碰撞引起，則稱為__________。10.等離子體不穩(wěn)定性是指等離子體在受到微小擾動(dòng)時(shí)，其初始擾動(dòng)會(huì)__________的現(xiàn)象。三、計(jì)算題（請寫出必要的公式、推導(dǎo)過程和計(jì)算結(jié)果。每題10分，共30分）1.一均勻等離子體，電子數(shù)密度為n_e=10^18m^-3，電子質(zhì)量m_e=9.11x10^-31kg，電子電荷量e=1.6x10^-19C。計(jì)算該等離子體的德拜長度和等離子體頻率。（假設(shè)離子質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子質(zhì)量，且離子電荷量等于電子電荷量）。2.金屬銅的載流子遷移率μ=4.4x10^-4m^2/Vs，電子數(shù)密度n=8.5x10^28m^-3。計(jì)算在室溫（T=300K）下銅的電阻率。（假設(shè)溫度系數(shù)α≈0.0039K^-1，參考電阻率ρ_0≈1.72x10^-8Ωm）。3.一平行板電容器的兩極板間充滿等離子體，板間距離d=0.01m。等離子體的電子數(shù)密度n_e=10^15m^-3，電子電荷量e=1.6x10^-19C，電子質(zhì)量m_e=9.11x10^-31kg。忽略離子和電子間的碰撞。求電子在兩板間做準(zhǔn)靜態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從一極板到達(dá)另一極板所需的時(shí)間。（假設(shè)電子初始動(dòng)能為零，電場由極板電壓V產(chǎn)生）。四、簡答題（請簡潔明了地回答下列問題。每題10分，共30分）1.簡述準(zhǔn)靜態(tài)近似的適用條件和物理意義。2.解釋什么是等離子體波動(dòng)，并說明電磁波在等離子體中傳播時(shí)會(huì)發(fā)生哪些色散現(xiàn)象。3.簡述雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體電阻率的影響機(jī)制。---試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.C5.C6.C7.C8.B9.A10.C二、填空題1.電荷分離2.超聲波3.等離子體狀態(tài)方程4.電子；空穴5.體電阻6.離子（晶格離子）散射7.德拜長度8.電子；空穴9.碰撞阻尼10.增強(qiáng)或增長三、計(jì)算題1.解析思路：德拜長度公式L_D=sqrt(ε_(tái)0k_BT/(n_ee^2))和等離子體頻率公式ω_p=sqrt(n_ee^2/(ε_(tái)0m_e))。將已知數(shù)值代入公式計(jì)算即可。答案：L_D=sqrt(8.85x10^-12F/m*1.38x10^-23J/K*300K/(10^18m^-3*(1.6x10^-19C)^2))≈0.727mω_p=sqrt(10^18m^-3*(1.6x10^-19C)^2/(8.85x10^-12F/m*9.11x10^-31kg))≈1.28x10^9rad/s2.解析思路：金屬電阻率公式ρ=1/(neμ)。先計(jì)算室溫下的電阻率ρ_0=1/(n_0eμ)，然后利用溫度系數(shù)α=(ρ_T-ρ_0)/ρ_0/(T-T_0)求出T=300K時(shí)的電阻率ρ。其中n_0通常假定為室溫下的載流子濃度。答案：ρ_0=1/(8.5x10^28m^-3*1.6x10^-19C*4.4x10^-4m^2/Vs)≈1.72x10^-8Ωmρ=ρ_0[1+α(T-T_0)]=(1.72x10^-8Ωm)[1+0.0039K^-1*(300K-T_0)](假設(shè)T_0為標(biāo)準(zhǔn)參考溫度，如20K)若T_0=20K,ρ≈1.72x10^-8Ωm[1+0.0039K^-1*280K]≈1.72x10^-8Ωm*1.11≈1.90x10^-8Ωm3.解析思路：電子在準(zhǔn)靜態(tài)電場E=V/d作用下的加速度a=eE/m_e。做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，初速度u=0，位移s=d，加速度a，求時(shí)間t。先用牛頓第二定律和歐姆定律（體電阻形式）聯(lián)立求加速度，再根據(jù)勻加速運(yùn)動(dòng)公式求解時(shí)間。答案：E=V/da=eE/m_e=e(V/d)/m_et=sqrt(2s/a