西南大学网络与继续教育学院1030试题.doc

精品文档西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别：网教(网教/成教) 专业:电力系统自动化技术 2017年12月课程名称【编号】：大学物理基础 【1030】 A卷大作业 满分：100分一、简答题：（每题10分，选择其中4个题目作答，共40分）1、温度的微观本质是什么？答：温度的本质是物体内部分子热运动剧烈程度的标志。是分子热运动平均平运动能的度量。温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现。对于少量的分子，温度是概念就失去了意义每同一温度下，各种气体分子平均平运动动能均相等。2、 什么是自由度？刚性单原子、双原子、多原子各有几个自由度？答：自由度是指物理学当中描述一个物理状态，独立对物理状态结果产生影响的变量的数量。刚性单原子有3个自由度，双原子、多原子不考虑振动相当于刚体，分别有5个（3平2转）、6个自由度（3平3转），考虑振动后，双原子加1个，三原子加2个。3、能量均分定理的内容是什么？答：在经典统计力学中，能量均分定理是一种联系系统温度及其平均能量的基本公式。能量均分定理又被称作能量均分定律、能量均分原理、能量均分，或仅称均分。能量均分的初始概念是热平衡时能量被等量分到各种形式的运动中；例如，一个分子在平移运动时的平均动能应等于其做旋转运动时的平均动能。能量均分定理能够作出定量预测。类似于均功定理，对于一个给定温度的系统，利用均分定理，可以计算出系统的总平均动能及势能，从而得出系统的热容。均分定理还能分别给出能量各个组分的平均值，如某特定粒子的动能又或是一个弹簧的势能。例如，它预测出在热平衡时理想气体中的每个粒子平均动能皆为(3/2)kBT，其中kB为玻尔兹曼常数而T为温度。更普遍地，无论多复杂也好，它都能被应用于任何处于热平衡的经典系统中。能量均分定理可用于推导经典理想气体定律，以及固体比热的杜隆-珀蒂定律。它亦能够应用于预测恒星的性质，因为即使考虑相对论效应的影响，该定理依然成立。4、 什么是热力学系统？根据系统与外界之间的相互作用以及能量、质量交换的情况，可以把系统分为哪四种？答：（1）热力学系统是指由大量微观粒子组成，并与其周围环境以任意方式相互作用着的宏观客体。热力学的研究对象，简称系统，或热力系、热力系统。它不仅是宏观的，而且是有限的。热力系与环境之间的界限称为分界面。分界可以是真实的或虚拟的 ，固定的或移动的。一般把系统的周围环境称为系统的外界或简称外界。（2）根据系统与外界相互作用的情况可对系统进行分类：与外界没有任何相互作用的系统称为孤立系统；与外界有能量交换但没有物质交换的系统称为封闭系统，简称闭系；与外界既有能量交换又有物质交换的系统称为开放系统，简称开系。还可以根据组成系统的物质的化学性质对系统进行分类：由一种化学纯的物质构成的热力学系统称为单元系，因为它只含有一种化学组分，也就是只有一种分子；由两种或两种以上的化学组分构成的系统称为多元系。也可根据系统各部分的性质对系统定义：各部分的所有性质完全一样的系统称为均匀系，又称单相系 ；当系统的各部分的性质有差异时，称此种系统为非均匀系；如果整个系统是不均匀的，但可分成若干个均匀的部分，则称为复相系（见相和相变）。5、热力学第一定律的内容是什么？答：热力学第一定律就是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为Q=U+W。表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。6、什么是熵增加原理？答：利用绝热过程中的熵是不变还是增加来判断过程是可逆还是不可逆的基本原理。利用克劳修斯等式与不等式及熵的定义可知，在任一微小变化过程中的恒有熵增加原理，其中不等号适于不可逆过程，等号适于可逆过程。对于绝热系统，则上式可表为dS0。这表示绝热系统的熵绝不减少。可逆绝热过程熵不变，不可逆绝热过程熵增加，这称为熵增加原理。7、一个物体做简谐振动，其能量的特征是什么？答：简谐运动是理想化的振动，振动过程中系统的能量守恒；系统的能量与振幅有关，振幅越大，能量越大.8、 什么是波动？机械波与电磁波的主要区别是什么？答：（1）波动是一种常见的物理现象。我们将某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动形式称为波动。（2） 机械波与电磁波的主要区别是1、产生机理不同，机械波是由机械振动产生的；电磁波产生机理也不同，有电子的周期性运动产生（无线电波）；有原子的外层电子受激发后产生（红外线、可见光、紫外线）；有原子的内层电子受激发后产生（伦琴射线）；有原子核受激发后产生（射线）。9、 什么是光程？ 答：光程是一个折合量，可理解为在相同时间内光线在真空中传播的距离。在传播时间相同或相位改变相同的条件下，把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。在数值上，光程等于介质折射率乘以光在介质中传播的路程。10、 什么是布儒斯特定律？答：布儒斯特定律是指自然光经电介质界面反射后，反射光为线偏振光所应满足的条件。该定律由英国物理学家D.布儒斯特于 1815 年发现，适用于物理光学和几何光学领域。二、计算题：（每题30分，选择其中2个题目作答，共60分）1、一体积为1.010-3 m3 的容器中，含有4.010-5 kg的氦气和4.010-5 kg的氢气，它们的温度为 30，试求容器中混合气体的压强。解： He的摩尔质量： H2的摩尔质量： 2、 今有两摩尔的理想气体氮气，温度由17升为27。若在升温过程（1）体积保持不变，（2）压强保持不变，求气体在这两过程中各吸收多少热量？各增加了多少内能？各对外做了多少功？（）3、一质点沿x轴作简谐振动，振幅A0.05m，周期T0.2s。当质点正越过平衡位置向负x方向运动时开始计时。（1） 写出此质点的简谐振动方程；（2）另一质点和此质点的振动频率相同，但振幅为0.08m，并和此质点反相，写出另一质点的简谐振动方程；4、有一沿X轴正方向传播的平面谐波，设P点的振动方程为波速u=200m/，（1）求简谐波的表达式（以P为原点）； （2）求此波的频率与波长 （3）Q点与P点相距X=5.0m，问Q点与P点的的相位差是多少?（题二、4图）5、用波长=500nm的单色光垂直照射在由两块玻璃板（一端刚好接触成为劈棱）构成的空气劈尖上。劈尖角=210-4rad。如果劈尖内充满折射率为n=1.40的液体。求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离。解：设第五个明纹处膜厚为，则有2ne+0.5=5设该处至劈棱的距离为L，则有近似关系e=L，由上两式:2nL=9/2, L=9/4n充入液体前第五个明纹位置 L1=9/4充入液体后第五个明纹位置 L2=9/4n充入液体前后第五个明纹移动的距离L= L1- L2=9(1-1/n)/4=1.61mm6、 为了测量金属细丝的直径，把金属丝夹在两块平玻璃之间，使空气层形成劈尖（如图所示）。如用单色光垂直照射，就得到等厚干涉条纹。测出干涉条纹间的距离，就可以算出金属丝的直径。某次的测量结果为：单色光的波长=589.3nm，金属丝与劈尖顶点间的距离L=28.880nm，30条纹间的距离为4.295mm，求金属丝的直径D。答：相邻两条明条纹之间的距离l=4.295/29mm，其间空气层的厚度相差/2；则有lsin=/2；式中为劈尖的夹角，因为很小，所以sinD/L于是得到lD/L=/2；所以，D=L/2l代入数据，求得金属丝的直径D=5.7510mm.7、 杨氏双缝干涉装置的下缝上被一片很薄的玻璃片覆盖，这时零级明纹移动到原来的6级暗纹的地方，如果入射光的波长为600nm，玻璃片的折射率为n=1.55，求玻璃片的厚度e。解：设玻璃厚d,则光程增加 1.5-1 d = 0.5d,导致相位差增加62pi,62pi = 0.5d/550nm,所以玻璃厚度为 d=550*10-9 24 pi=4.144 10-5 m8、在杨氏双缝干涉实验中，S2 缝上覆盖的介质厚度为h，折射率为n，设入射光的波长为l。问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第 k 级明条纹处