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爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 昆明理工大学大学物理(2)习题答案 昆明理工大学大学物理(2)习题答案 气体的动理论气体的动理论 选择题选择题 1B 2 B 3C 4C 5C 6C 7C 8D 9D 10C 11B 12B 13C 1414B 1515.C 16C 17.A 18.B 19 B 填空题填空题 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 温度、 压强、体积 ，而随时间不断变化的微观量是 分子的速度 。 3 某容器内分子数密度为 1026m-3， 每个分子的质量为 310-27kg， 设其中 1/6 分子数以速率v =200ms-1 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 壁的碰撞为完全弹性。则（1）每个分子作用于器壁的冲量I = 1.210 -24kgm/s ； 每秒碰在器壁单位面积上的分子数n0 = 1.6710 25 ； （2）作用在器壁上的压强p = 668 pa 。 4 4已知大气中分子数密度n随高度h的变化规律为)exp( mol 0 RT ghM nn =式中n0为h =0 处的分子 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 ， 大学物理(2)习题答案h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 1 爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 子数密度减少到地面的一半时的高度为 0.69RT/Mg 。 （符号ex a e p(a)即） 5 5重力场中大气压强随高度h的变化规律为 )exp( mol 0 RT ghM pp 当大气压强p减至为地面压强p0 的 75时，该处距离地面的高度h = = 。 2.310 3Pa 。 （设空气的温度为 0C，摩尔 气体常量R = 8.31 Jmol-1K-1，空气的摩尔质量为 2910-3kg/mol，符号exp a e） (a)即 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 能为kT 3 2 ，氢分子的平均动能为kT 2 5 ，该瓶氢气的内能为 molM MRT 2 5 。 7三个容器内分别贮有 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：E = 12.5J ； 氢：E = 20.8J ； 氨：E = 24.9J 。 （摩尔气体常量 R = 8.31 Jmol-1K-1） 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 。 92g 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） （1）氢分子与氦分子的平均平动动能之比=HeHww 2 1 ； （2）氢气与氦气压强之比= = HeH pp 2 2 ； （3）氢气与氦气内能之比= = HeH EE 2 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，而 分子的平均平动动能之比为 1:2:4: BA nnn= C 4:2:1:= CBAwww，则它们的压 )(vf v 0 大学物理(2)习题答案h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 2 爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 强之比为 = CBA PPP: 1:1:1 。 12现有两条气体分子速率分布曲线和，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 曲线；曲线（c）是 氦 气分子的速率分布曲线。 )(vf (a) (b) (c) (b) 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 各量： v 0 （1）速率大于 v0的分子数= vb dvvNf)(； （2）速率大于 v0的那些分子的平均速率=/； vb vdvvf)( vb dvvf)( (3) 多次观察某一分子的速率，发现其速率大于 v0的几率=； vb dvvf)( 15已知 f (v) 为麦克斯韦速率分布函数，N 为总分子数，则 （1）速率 v 100 ms-1的分子数占总分子数的百分比表达式为dvvf 100 )(； （2）速率 v 100 ms-1的分子数表达式为dvvNf 100 )(。 16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）表示: p v vv)d(f 分布在vp到整个速率间隔内的分子数占总分子数的比率 大学物理(2)习题答案h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 3 爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n （2） v vvmv)d( 2 1 2 f 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； 17设气体分子服从麦克斯韦速率分布律，v代表平均速率，v为一固定的速率区间，则速率在 v到v+v范围内的分子数占分子总数的百分率随气体的温度 升高而 降低 （增加、降低或保持不变） 。 )(vf 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， 1000 0 氦气分子的最可几速率为 1000m/s ，氢气 分子的最可几速率为sm/10002。 v 19.氮气在标准状态下的分子平均碰撞次数为 5.42108s-1，分子平均自由程为 610-6cm，若温度不 变，气压降为 0.1atm，则分子的平均碰撞次数变为 5.42107s-1 ；平均自由程变为 610-5cm 。 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 Mmol 1和 Mmol 2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12/MM。 热力学基础热力学基础 选择题 选择题 1B 2.D 3. A 4.B 5.B 6.A 7.B 8.B 9.A 10.D 11.B 12.D 13C 14 B 15 D 16 C 17 D 18 D B A 21.B 22. D 23. C 24. C 25. D 26.A 填空题填空题 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 大学物理(2)习题答案h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 4 爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 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。 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：外界 传给系统的热量 等于 零；外界对系统作的功 大于 零；系统的内能增量 大于 零。（填大于、等于、小于） 如图所示， 一定量的理想气体经历过程， 在此过 程中气体从外界吸收热量 Q， 系统内能变化 E， 请在以下空格内 填上 0 或 0 ，E 0 。 1 mol 的单原子理想气体，从状态（p1,V1,T1）变化至状态 （p2,V2,T2），如图所示。则此过程气体对外作功为 )( 2 1 1221 VVPP+，吸收热量为 )( 2 1 )( 2 3 122112 VVPPTTR+ 0 a b c V 题 3 图 T 处于平衡态 A 的热力学系统，若经准静态等容过程变到平 衡态 B，将从外界吸收热量 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 166J 。 0 p V )( 111 T ,V,p )( 222 T ,V,p 题4 图 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：等压 过程；等温过程；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。 某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功 1 A， 又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外 作功 2 A，则整个过程中气体从外界吸收的热量 Q = - 1 A ；内能增加了 E = - 2 A 。 大学物理(2)习题答案h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 5 爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 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）。 一气缸内贮有 10 mol 的单原子分子理想气体，在压缩过程中外界作功 209 J，气体升温 1 K，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 。 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 。 图示为一理想气体几种状态变化过程的 pV 图， 其中 MT 为等温 线，MQ 为绝热线，在 AM、BM、CM 三种准静态过程中： 温度降低的是 AM 过程； 气体放热的是 AM,BM 过程。 一卡诺热机（可逆的），低温热源的温度为 27，热机效率为 40%， 其高温热源温度为 500 K。 今欲将该热机效率提高到 50%， 若低温热源保持不变， 则高温热源的温度应增加 100 K。 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 Q2 = 400J。已知该致冷机的致冷系数为 21 22 TT T W Q e = （式中 W 为外界对系统作的功），则每一循环中外界必须作功 W = 200J 。 V M A T B Q C p 题 11 图 0 一热机由温度为 727 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 2000 J，则此热机每一循环作功 400 J。 有一卡诺热机，用 29 kg 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 = 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 循环所作的功为 8.31 5 10 J 。（空气的摩尔质量为） 13 molkg1029 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 。 大学物理(2)习题答案h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 6 爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 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。 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。 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） 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）。 振动学基础振动学基础 选择题选择题 1、D 2、B 3、B 4、B 5、D 6、C 7、B 8、B 9、E 11、A 12、B 13、 B 填空题填空题 1、0.37cm x=0.37)5 . 0cos(t 2、)5 . 0/2cos(TtA ) 3 1 /2cos(+TtA 3、 2 2 4、 g x0 2 5、) 2 1 4cos(04. 0t 6、b、 f a、e 7、2：1 4：1 8、0 3 9、 4 ) 4 sin(2 +t 大学物理(2)习题答案h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 7 爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 10、2.4s 6 5 11、 8 T 波动学基础波动学基础 选择题 1、C 2、C 3、A 4、D 5、C 6、B 7、C 8、C 9、D 10、A 11、C 12、C 14、B 填空题 1、0.1cos 165 330 x ytpp 骣骣 琪 =- 桫桫 - 2、 3 2 p 3、0.2cos 22 yt pp骣 =- 桫 4、 2 p 2 p -或 3 2 p 5 题和 8 题答案有 6、q IS cos 9、0.8m 0.2m 125 Z H 波动光学波动光学 第一部分 光的干涉 一.选择题: 1-13. A C B A A （6）D C A C B C C A 1-13. A C B A A （6）D C A C B C C A 大学物理(2)习题答案h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 8 爱答案学习资源网 h t t p :/w w w .a i d a a n .c n 二二.填空题填空题: 1. （n1. （n1 1 -n-n2 2）e 或（n）e 或（n2 2 - n- n1 1）e； 2. 变小,变小 3. /2n; 4. 1.12810 ）e； 2. 变小,变小 3. /2n; 4. 1.12810 3 3 A &; 5. r ; 5. r1 2 1 2 /r /r2 2 2 2 ; 6. 2(n-1)e/2; 7. 4I ; 6. 2(n-1)e/2; 7. 4I0 0 ; 8. 2.6e 9. 上；(n-1)e； 10. 1.4 11. 1.2 12. 3/(2n ; 8. 2.6e 9. 上；(n-1)e； 10. 1.4 11. 1.2 12. 3/(2n2 2); ); 第二部分 光的衍射 一.选择题: 1-8. CADBC BDB 二.填空题: 1