2026年应用物理学（等离子体物理）考题及答案.doc

2026年应用物理学（等离子体物理）考题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
（总共6题，每题5分，每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确答案的序号填在括号内）
w1. 等离子体中的粒子碰撞频率与下列哪个因素关系最为密切？（ ）
A. 粒子密度
B. 温度
C. 磁场强度
D. 等离子体的种类
w2. 以下哪种现象不属于等离子体中的集体效应？（ ）
A. 等离子体振荡
B. 磁约束
C. 粒子扩散
D. 双流不稳定性
w3. 等离子体的德拜长度与下列哪种物理量相关？（ ）
A. 电子温度
B. 离子质量
C. 等离子体密度
D. 以上都是
w4. 当等离子体处于强磁场环境中时，其电子的运动主要受（ ）影响。
A. 电场力
B. 磁场力
C. 碰撞力
D. 重力
w5. 等离子体中的波传播特性主要取决于（ ）。
A. 等离子体的密度分布
B. 波的频率
C. 等离子体的温度
D. 以上所有因素
w6. 下列关于等离子体鞘层的说法，错误的是（ ）。
A. 鞘层内电场强度较大
B. 鞘层内离子浓度较高
C. 鞘层是等离子体与壁面之间的过渡区域
D. 鞘层厚度与等离子体参数有关

第II卷（非选择题，共70分）
w7. （10分）简述等离子体的定义和主要特性。

w8. （15分）说明等离子体振荡产生的原理及相关物理过程。

材料：在研究等离子体放电过程中，发现随着放电功率的增加，等离子体中的电子温度和离子密度呈现出不同的变化趋势。
w9. （20分）结合上述材料，分析电子温度和离子密度随放电功率增加而变化的可能原因，并阐述这种变化对等离子体性质的影响。

材料：某实验中对等离子体在磁场中的约束情况进行研究，记录了不同磁场强度下等离子体的分布和运动状态。
w10. （25分）根据上述材料，讨论磁场强度对等离子体约束的作用机制，以及如何通过调整磁场强度来优化等离子体的约束效果。

答案：
w1. B
w2. C
w3. D
w4. B
w5. D
w6. B
w7. 等离子体是由大量带电粒子组成的准中性气体。其主要特性包括：具有较高的电导率，能产生各种集体效应如等离子体振荡等；粒子间相互作用复杂，存在多种碰撞过程；可通过外加电场、磁场等手段进行调控；具有丰富的波传播特性等。
w8. 等离子体振荡产生原理：等离子体中电子在热运动时会偏离其平衡位置，形成局部电荷分离，从而产生电场。该电场又会使电子返回平衡位置，进而引发电子的振荡。物理过程：电子在电场作用下加速，当速度足够大时离开原位置，形成电子云与离子云的分离，产生电场。电场反向作用使电子减速并返回，如此反复形成振荡。
w9. 随着放电功率增加，电子获得更多能量，电子温度升高。离子密度可能先增加是因为更多中性粒子被电离，但随着电离达到饱和或其他复杂过程影响，离子密度变化趋势可能改变。电子温度升高会增强等离子体的活性，影响其化学反应速率等性质。离子密度变化会影响等离子体的空间电荷分布等，进而影响等离子体的整体行为，如波传播特性等。
w10. 磁场强度对等离子体约束的作用机制：磁场提供洛伦兹力，使等离子体中的带电粒子沿磁力线做螺旋运动，从而限制粒子的径向扩散。通过调整磁场强度：增强磁场强度可使粒子螺旋运动半径减小，更有效地约束等离子体，减少等离子体与壁面碰撞损失，提高等离子体密度和约束时间，优化等离子体的约束效果，有利于相关等离子体实验和应用的开展。