今日物理 题目，高分求答

【专家解说】：一、简述题 1.何谓物理学，物理学研究的对象、研究领域是什么? 答：物理学是研究自然界的物质结构、物体间的相互作用和物体运动最一般规律的自然科学。物理学所研究的是物质运动最基本、最普遍的形式。它包括：物质的机械运动、电磁运动、原子分子的热运动、以及原子分子内部的运动。 研究领域主要有：理论物理、光学、声学、凝聚态物理、原子分子物理、原子核物理与粒子物理、等离子物理、无线电物理 2.伽利略和牛顿的科学研究的方法和特点是什么？ 答：伽利略科学研究的方法：对物理规律的论证非常严格。他创立了对物理现象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。伽利略进行科学研究的特点：第一是重视理想实验，抓住事物的本质；第二是把自己熟悉的领域和实验研究透彻。由于物理学各领域存在内在联系，可以从自己熟悉的地方突破，来研究物理学的基本问题。 牛顿科学研究的方法：实验——理论——应用的方法。分析——综合方法。归纳——演绎方法。物理——数学方法。特点是：发现自然界的结构的作用，并且尽可能把它们归结为一些普遍的法规和一般的定律——用观察和实验来建立这些法则，从而导出事物的原因和结果。 3.19世纪末20世纪初物理学的三大发现及意义是什么？ 三大发现是：X射线、放射性和电子。 这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。 4.经典物理学的两朵“乌云”是什么？并简要说明。 第一朵乌云出现在光的波动理论上——迈克耳逊－莫雷实验的“以太”说 。 物理学家给光找了个传播介质——“以太”，肯定了“以太”的存在，以解释光波“为什么能在真空中传播？”。新的问题又产生了：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。为了观测“以太风”是否存在，迈克耳逊与莫雷合作，在克利夫兰进行了一个著名的 “迈克耳逊－莫雷实验”，但是实验结果和却以太漂移说相矛盾。使科学家处于左右为难的境地。他们或者须放弃曾经说明电磁及光的许多现象的以太理论。如果他们不敢放弃以太，那么，他们必须放弃比“以太学”更古老的哥白尼的地动说。 第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上——黑体辐射与“紫外灾难”。 19世纪末，卢梅尔等人的著名实验―黑体辐射实验，发现黑体辐射的能量不是连续的，它按波长的分布仅与黑体的温度有关。为了解释黑体辐射实验的结果，物理学家瑞利和金斯认为能量是一种连续变化的物理量，建立起在波长比较长、温度比较高的时候和实验事实比较符合的黑体辐射公式。但是，这个公式推出，在短波区（紫外光区）随着波长的变短，辐射强度可以无止境地增加，这和实验数据相差十万八千里，是根本不可能的。所以这个失败被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。它的失败无可怀疑地表明经典物理学理论在黑体辐射问题上的失败，所以这也是整个经典物理学的“灾难”。 5.近代物理学的两大支柱是什么？并简要说明。 近代物理的两大支柱是：相对论和量子论。 相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是光速不变原理，相对性原理和等效原理。 量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。 6.爱因斯坦的两个假说是什么,为什么说是相对论的基本原理？ 两个假说是：相对性原理和光速不变原理。 在这两个原理的基础上能够根据很严谨的数学手段得出相对时间相对空间公式、相对能量公式以及能量物质转换公式。 二、论述题：你如何看待能源危机，能源与环境，能源与可持续性发展问题。 按照非常真实和客观的统计，我们得出以下结论： 原油：“石油峰值”将在未来3年内达到，或许早就过了。 天然气：峰值出现的时间在未来3-13年内。 煤炭：13年内达到生产峰值 核能：或许在未来10年内达到峰值，但存在一定变数，不过有一点可以肯定，核能不能真正取代化石能源。 非常规油气资源：开发非常规资源需要花费更多的其他能源，不过我们人类自己能源都不够用，想要开发非常规资源是“水中捞月”。石油峰值研究协会主席Aleklett教授说，根据加拿大油砂资源开采情况来分析，其产量将在2015年达到350万桶/天的峰值，随后将一直保持这一峰值直到2040年。而加拿大油砂的消费量只占到全球能源消费总和的4%，并且随着其资源量的减少和新发现储量的不断减少，它也会成为“紧俏货”。最近加拿大政府宣布再修建20个新的核反应堆，加大对油砂资源的开发，用一种稀缺能源去获得另外一种同样稀缺的能源，无疑于“拆东墙，补西墙”。到头来竹篮打水一场空。 水能：所有可开发的水资源都已经开发了，考虑到生态环境和人类自身生存环境的需要，未来不再可能有大的水利工程，水电产量将不可避免地走下坡路。 生物燃料：考虑到成本，能量转化率，以及与民争粮的情况，生物燃料将不是未来的能源主力，所以也不能用来充当“救兵”。但是，生物燃料领域还没有完全被开发，还是有潜力可挖掘，因此这种能源是最有希望替代化石能源的燃料，不过也只能起到部分替代的作用。 至于其他的可再生能源（太阳能，风能，潮汐能，波浪能，地热能）只占到1%的能源生产量。即便是人们加大对这部分能源的投资，他们的作用也只是杯水车薪。 摆在我们面前的是严酷的事实，我们没有第二条路可以走。 不过我们始终坚信，人的力量是伟大的，每当我们面临困境我们所爆发出的潜能是巨大的，精诚所致，金石为开。 人们刚开始接触到石油峰值理论时都显得非常幼稚，因为他们没有真正体会到什么是石油峰值，而如今情况发生了可喜的变化，从总统到高官，再到普通老百姓都在谈论能源问题。 起初人们并没有意识到生物燃料的重要性，但是现在人们终于意识到了，本着走可持续发展的道路，我们一定能在不破坏生态环境和生物链的前提下正确利用生物能源。而采取更多的节能手段，也是缓解能源危机的好办法。 逆境中才能使人成长，我们“幼稚”是因为我们没有经历过真正的能源危机，我们用惯了廉价汽油，开着我们的SUV想去哪里就去哪里。 我们应该从节能降耗，发展新能源，走可持续发展道路着手，不断加强经济和国际间合作。如今许多替代能源的发展还不如人意，但是随着技术的进步和科学水平的不断提高，一种新技术从被发现到最终被人们广泛利用的时间周期越来越短。 未来的能源之路，我们还是有很大的选择余地的，至少目前来看，我们选择能源不能过于单一，能源多元化将是一种很好的选择，单一品种的能源或许是没有什么发展前途，但是多种能源协调使用，那么“能源峰值”的时间或许会被推迟很久，久到足够我们去探索新的领域，并取得新的能源。 能源对人类发展的巨大贡献是显而易见的，但也并不仅仅如此。它也已经和正在给人类带来许多麻烦。这主要是由于能源(主要是占总量80%的化石能源)的利用所造成的日益严重的环境污染。 在人类利用能源的初期，能源的使用量及范围有限，加上当时科学技术和经济不发达，对环境的损害较小。又由于环境的恶化是积累性的，只有较长时间的积累，才能察觉到它的明显变化。在这个过程中环境的改变并没有引起人类的特别注意，因此环境保护意识不强。然而随着工业的迅猛发展和人民生活水平的提高，能源的消耗量越来越大。由于能源的不合理开发和利用，致使环境污染也日趋严重。目前全世界每年向大气中排放几十亿吨甚至几百亿吨的CO2、SO2、粉尘及其他有害气体。这些排放物都主要与能源的利用有关。它给人类带来的后果是：由于CO2等所产生的“温室效应”使地球变暖，全球性气候异常，海平面上升，自然灾害增多；随着SO2等排放量增加，酸雨越来越严重，使生态遭破坏，农业减产；氯氟烃类化合物的排放使大气臭氧层遭破坏，加之大量粉尘的排放，使癌症发病率增加，严重威胁人类健康。 必须指出，目前全球性的环境恶化，主要是发达国家在其实现工业化的道路上，利用当时世界上廉价的资源(包括能源)，不顾后果地向环境疯狂索取，并排放大量污染物积累的结果。直到现在，发达国家仍然是世界上有限资源的主要消费者和CO2等有害气体的主要排放者，其排放量占全球排放总量的3/4，他们对世界环境的恶化应负主要责任。 以煤炭为主的能源结构，使我国面临以下两个突出问题：首先是以煤为主的能源供应意味着比较低的能源效率；另一个所面临的就是环境污染问题。由于我国中小企业多，技术工艺落后，大量烟尘及有害气体未经处理就直接排放到大气中。有关研究报告指出，我国排入大气的烟尘90%的SO2和85%的CO2均来自燃煤。因此，煤炭直接燃烧是我国大气污染的主要原因。 能源的利用，使人类的物质生活不断得到改善，但却逐渐恶化了自己的生存环境。人类在谋求持续发展的过程中必须解决好这一矛盾。因此我们要采取一下措施： 1.重视全民环保、节能意识的教育和培养。 2.为新能源开发利用和环境保护立法护航。 3.重视垃圾、粪便、污水等生物质能的开发和利用。 我国新能源产业建设和环境保护要注意一下四条：一是开发可再生能源要与生态建设和农业污染治理有机结合。环境保护与资源综合利用是一个有机的结合体，注重可再生能源开发，不仅能获得优质的能源，还可以很好地解决环境污染问题。二是在研究成果应用方面给与优先权与政策。三是加强环境保护与资源综合利用的立法，促进新能源的利用与推广。四是加大新能源利用和开发的宣传力度。