大学物理(2)习题答案 11页

大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn昆明理工大学大学物理(2)习题答案气体的动理论选择题1．B2．B3．C4．C5．C6．C7．C8．D9．D10．C11．B12．B13．C14．B15.C16．C17.A18.B19．B填空题1．解释下列分子运动论与热力学名词：（1）状态参量：描述物体运动状态的物理量称为状态参量；（2）微观量：表征个别分子特征的量；（3）宏观量：表征大量分子集体特征的量。2．一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统的不随时间变化的三个宏观量是爱答案学习资源网温度、压强、体积，而随时间不断变化的微观量是分子的速度。26-3-27-13．某容器内分子数密度为http://www.aidaan.cn10m，每个分子的质量为3×10kg，设其中1/6分子数以速率v=200m·s垂直地向容器的一壁运动，而其余5/6分子或者离开此壁、或者平行此壁方向运动，且分子与容器-24壁的碰撞为完全弹性。则（1）每个分子作用于器壁的冲量I=1.2×10kg·m/s；25⑵每秒碰在器壁单位面积上的分子数n0=1.67×10；（2）作用在器壁上的压强p=668pa。Mghmol4．已知大气中分子数密度n随高度h的变化规律为n=n0exp(−)，式中n0为h=0处的分子RT数密度。若大气中空气的摩尔质量为Mmol，温度T，且处处相同，并设重力场是均匀的，则空气分1\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cna子数密度减少到地面的一半时的高度为0.69RT/Mg。（符号exp(a)即e）Mgh5．重力场中大气压强随高度h的变化规律为p=pexp(−mol)。当大气压强p减至为地面压强p00RT3的75％时，该处距离地面的高度h=2.3×10Pa。（设空气的温度为0°C，摩尔-1-1-3a气体常量R=8.31J·mol·K，空气的摩尔质量为29×10kg/mol，符号exp(a)即e）6．有一瓶质量为M的氢气（视作刚性双原子分子的理想气体），温度为T，则氢分子的平均平动动255能为kT，氢分子的平均动能为kT，该瓶氢气的内能为MRT。322Mmol7．三个容器内分别贮有1mol氦（He）、1mol氢（H2）和1mol氨（NH3）（均视为刚性分子的理想气体）。若它们的温度都升高1K，则三种气体的内能增加值分别为：氦：ΔE=12.5J；氢：ΔE=20.8J；-1-1氨：ΔE=24.9J。（摩尔气体常量R=8.31J·mol·K）8．在相同的温度和压强下，各为单位体积的氢气（视为刚性双原子分子气体）与氦气的内能之比为5：3，各为单位质量的氢气与氦气的内能之比为10：3。9．2g氢气与2g氦气分别装在两个容积相同的封闭容器内，温度也相同。（氢气分子视为刚性双原子分子）爱答案学习资源网（1）氢分子与氦分子的平均平动动能之比wHwHe=1；2（2）氢气与氦气压强之比pp=2；http://www.aidaan.cnH2He（3）氢气与氦气内能之比EH2EHe=10/3。10．在相同温度下，氢分子与氧分子的平均平动动能的比值为1：1，方均根速率的比值为22:1。11．A、B、C三个容器中皆装有理想气体，它们的分子数密度之比为nA:nB:nC=1:2:4，而分子的平均平动动能之比为wA:wB:wC=4:2:1，则它们的压f(v)⑴⑵20v\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn强之比为PA:PB:PC=1:1:1。12．现有两条气体分子速率分布曲线⑴和⑵，如图。若两条曲线分别表示同一气体处于不同温度下的速率分布，则曲线（2）表示气体的温度较高。若两条曲线分别表示同一温度下的氢气和氧气的速率分布，则曲线(1)表示的是氧气的速率分布。13．图示曲线为处于同一温度T时氦（原子量4）、氖（原子量20）和氩（原子量40）三种气体分子的速率分布曲线。其中：曲线（a）是氩气分子的速率分布f(v)(a)曲线；曲线（c）是氦气分子的速率分布曲线。(b)(c)14．用总分子数N、气体分子速率v和速率分布函数f(v)表示下列(b)各量：0v∞（1）速率大于v0的分子数=∫Nf(v)dv；vb∞∞（2）速率大于v0的那些分子的平均速率=∫vf(vdv)/∫f(v)dv；vbvb∞(3)多次观察某一分子的速率，发现其速率大于v0的几率=∫f(v)dv；vb爱答案学习资源网15．已知f(v)为麦克斯韦速率分布函数，N为总分子数，则∞http://www.aidaan.cn-1（1）速率v>100m·s的分子数占总分子数的百分比表达式为∫f(v)dv；100∞-1（2）速率v>100m·s的分子数表达式为∫Nf(v)dv。10016．在平衡状态下，已知理想气体分子的麦克斯韦速率分布函数为f(v)，分子质量为m、最可几速率为vP，试说明下列各式的物理意义：∞（1）∫f(v)dv表示:分布在vp到∞整个速率间隔内的分子数占总分子数的比率vp3\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn∞12（2）∫mvf(v)dv表示：速率在v到∞整个速率间隔内所有分子平动动能的平均值；v217．设气体分子服从麦克斯韦速率分布律，v代表平均速率，Δv为一固定的速率区间，则速率在v到v+Δv范围内的分子数占分子总数的百分率随气体的温度f(v)升高而降低（增加、降低或保持不变）。18．图示的曲线分别表示了氢气和氦气在同一温度下的麦克斯韦分子速率的分布情况。由图可知，氦气分子的最可几速率为1000m/s，氢气01000v分子的最可几速率为2×1000m/s。8-1-619.氮气在标准状态下的分子平均碰撞次数为5.42×10s，分子平均自由程为6×10cm，若温度不7-1-5变，气压降为0.1atm，则分子的平均碰撞次数变为5.42×10s；平均自由程变为6×10cm。20．一定量的某种理想气体，先经过等容过程使其热力学温度升高为原来的2倍；再经过等压过程使其体积膨胀为原来的2倍，则分子的平均自由程变为原来的2倍。21.一个容器内有摩尔质量分别为爱答案学习资源网Mmol1和Mmol2的两种不同的理想气体1和2，当此混合气体处于平衡状态时，1和2两种气体分子的方均根速率之比是M2/M1。http://www.aidaan.cn热力学基础选择题1．B2.D3.A4.B5.B6.A7.B8.B9.A10.D11.B12.D13．C14．B15．D16．C17．D18．D⒚B⒛A21.B22.D23.C24.C25.D26.A填空题⒈在热力学中，“作功”和“传递热量”有着本质的区别，“作功”是通过机械能或其他能和4\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn内能之间的转化来完成的；“传递热量”是通过分子间的碰撞以及热辐射来完成的。⒉不规则地搅拌盛于良好绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则：⑴外界传给系统的热量等于零；⑵外界对系统作的功大于零；⑶系统的内能增量大于零。（填大于、等于、小于）V⒊如图所示，一定量的理想气体经历a→b→c过程，在此过bc程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化ΔE，请在以下空格内填上>0或<0：Q>0，ΔE<0。a⒋1mol的单原子理想气体，从状态Ⅰ（p1,V1,T1）变化至状态0题3图TⅡ（p2,V2,T2），如图所示。则此过程气体对外作功为1p(P+P)(V−V)，吸收热量为21221Ⅱ(p2V,2T,2)3R(T−T)+1(P+P)(V−V)Ⅰ(p1V,1T,1)211221220题4V⒌处于平衡态A的热力学系统，若经准静态等容过程变到平图衡态B，将从外界吸收热量爱答案学习资源网416J；若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡态C，将从外界吸收热量582J。所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中系统对外界所作的功为166Jhttp://www.aidaan.cn。⒍一定量理想气体，从同一状态开始使其容积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：⑴等压过程；⑵等温过程；⑶绝热过程。其中：等压过程气体对外作功最多；等压过程气体内能增加最多；等压过程气体吸收的热量最多。⒎某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功A1，又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功A2，则整个过程中气体⑴从外界吸收的热量Q=-A1；⑵内能增加了ΔE=-A2。5\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn⒏压强、体积和温度都相同的氢气和氦气（均视为刚性分子的理想气体），它们的质量之比为m1/m2=1：2，它们的内能之比为E1/E2=5：3。如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外作功之比为A1/A2=5：7。（各量下角标1表示氢气，2表示氦气）。⒐一气缸内贮有10mol的单原子分子理想气体，在压缩过程中外界作功209J，气体升温1K，此过程中气体内能增量为124.7J，外界传给气体的热量为-84.3J。⒑刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为A，则传递给气体的热量为。⒒图示为一理想气体几种状态变化过程的p–V图，其中MT为等温p线，MQ为绝热线，在AM、BM、CM三种准静态过程中：M⑴温度降低的是AM过程；A⑵气体放热的是AM,BM过程。TB⒓一卡诺热机（可逆的），低温热源的温度为27℃，热机效率为Q40%，其高温热源温度为500K。今欲将该热机效率提高到50%，0C若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加100K。题11图V⒔卡诺致冷机，其低温热源温度为T2=300K，高温热源温度为T1=450K，每一循环从低温热源吸热Q=400J。已知该致冷机的致冷系数为Q2T2爱答案学习资源网2e==（式中WT1−T2W为外界对系统作的功），则每一循环中外界必须作功W=200J。⒕一热机由温度为http://www.aidaan.cn727℃的高温热源吸热，向温度为527℃的低温热源放热。若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热2000J，则此热机每一循环作功400J。⒖有一卡诺热机，用29kg空气为工作物质，工作在27℃的高温热源与-73℃的低温热源之间，此热机的效率η=33.3%。若在等温膨胀的过程中气缸体积增大2.718倍，则此热机每一5−3−1循环所作的功为8.31×10J。（空气的摩尔质量为29×10kg⋅mol）⒗所谓第二类永动机是指从单一热源吸热，在循环中不断对外做功的热机，它不可能制成是因为违背了热力学第二定律。6\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn⒘热力学第二定律的克劳修斯叙述热量不能自动地从低温物体传向高温物体。开尔文叙述是：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸热完全变为有用功，而其它物体不发生任何变化。⒙设在某一过程P中，系统由状态A变为状态B，如果能用任何方法使系统回到状态A而不引起其他变化，则过程P称为可逆过程；如果不可能用任何方法使系统回到状态A而不引起其他变化，则过程P称为不可逆过程。⒚熵是热力学系统的无序性的定量量度。若一定量的理想气体经历一个等温膨胀过程，它的熵将增加。（填：增加、减少或不变）⒛在一个孤立系统内，一切实际过程都向着状态几率增大（热力学几率，或微观态几率增大）的方向进行，这就是热力学第二定律的统计意义。从宏观上说，一切与热现象有关的实际过程都是不可逆的。21.由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边是真空。如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度不变（升高、降低或不变），气体的熵增加（增加、减小或不变）。振动学基础选择题爱答案学习资源网1、D2、B3、B4、B5、D6、C7、B8、B9、E11、A12、B13、B填空题1、0.37cmx=0.37http://www.aidaan.cncos(5.0πt±π)12、Acos(2πt/T−5.0π)Acos(2πt/T+π)32πx03、4、2ππ2g15、.004cos(4πt−π)6、b、fa、e27、2：14：18、03πππ9、2sin(πt+)447\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn5πT10、2.4s−11、68波动学基础选择题1、C2、C3、A4、D5、C6、B7、C8、C9、D10、A11、C12、C14、B填空题骣骣x1、yt=-0.1cos165琪çç桫ppçç桫÷÷-÷÷÷3303p2、2骣pp3、yt=-0.2cosçç÷÷÷爱答案学习资源网桫22pp3p4、-或5题和8题答案有http://www.aidaan.cn2226、IScosq9、0.8m0.2m125HZ波动光学第一部分光的干涉一.选择题:1-13.ACBAA（6）DCACBCCA8\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn二.填空题:1.（n1-n2）e或（n2-n1）e；2.变小,变小33.λ/2n;4.1.128×10A&;225.r1/r2;6.2(n-1)e±λ/2;7.4I0;8.2.6e9.上；(n-1)e；10.1.411.1.212.3λ/(2n2);第二部分光的衍射一.选择题:1-8.CADBCBDB爱答案学习资源网二.填空题:-21.42.7.6×10mm3.4http://www.aidaan.cn4.625nm5.36.57.1.2mm,3.6mm;8.6;第一级明纹9.1,3;10.0，±1，±3，±5……11.5λ；12.dsinφ=±kλ,k=0,1,2,……9\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn13.±π/6;14.415.（n1-n2）t;16.λ/n第三部分光的偏振一.选择题:1-4.CCBD二.填空题:1.；2.o3.2I4.53,与纸面垂直；25.I0cosα;θ+α;6.1.487.全偏振光；与入射面垂直；部分偏振光。爱答案学习资源网量子物理学基础http://www.aidaan.cn一、选择题DCCDADCDAECDCAC二、填空题-26-261、6.64×10J；2.21×10N·S；52、1.45V；7.14×10m/s；10\n大学物理(2)习题答案http://www.aidaan.cn大学物理习题集（2）3、15-194、1×10；6.64×10;-9-325、4.6×10m；6.64×10m;66、2.19×10m/s；7、8、A/h；(ν1h-A)/e;9、原子系统处于稳定状态时不发出辐射；电子角动量只能取一系列不连续的值；10、9；o11、90爱答案学习资源网http://www.aidaan.cn——————11——————11