13年秋大物期末考题及答案

哈工大2013年秋季学期大学物理Ⅱ期末试题题号一1314151617181920总分分数签字第1页（共12页）院系学号姓名主管领导审核签字………………密………………………封…………………线…………………一、填空（共40分）1.（本题3分）在容积为102m3的容器中，装有质量200g的气体，若气体分子的方均根速率为200m•s1，则气体的压强为________________．2.（本题3分）理想气体分子的平均平动动能与热力学温度T的关系式是____________，此式所揭示的气体温度的统计意义是____________________________________________________________．3.（本题4分）氮气在标准状态下的分子平均碰撞频率为5.42×108s-1，分子平均自由程为6×10-6cm，若温度不变，气压降为0.2atm，则分子的平均碰撞频率变为_______________；平均自由程变为_______________．4.（本题3分）如图所示，一平面简谐波沿Ox轴负方向传播，波长为，若P处质点的振动方程是)212cos(tAyP，则该波的表达式是_______________________________；P处质点____________________________时刻的振动状态与O处质点t1时刻的振动状态相同．得分签字xyLOP第2页（共12页）5.（本题4分）要使一热力学系统的内能增加，可以通过______________或______________两种方式，或者两种方式兼用来完成．热力学系统的状态发生变化时，其内能的改变量只决定_________________，而与_______________________无关．6.（本题4分）用方解石晶体(负晶体)切成一个截面为正三角形的棱镜，光轴方向如图．若自然光以入射角i入射并产生双折射．试定性地分别画出o光和e光的光路及振动方向．7.（本题4分）氢原子的运动速率等于它在300K时的方均根速率时，它的德布罗意波长是____________．质量为m=1g，以速度v1cm·s-1运动的小球的德布罗意波长是______________．(普朗克常量为h=6.63×10-34J·s，玻尔兹曼常量k=1.38×10-23J·K-1，氢原子质量mH=1.67×10-27kg)8.（本题3分）如果电子被限制在边界x与x+x之间，x=0.5Å，则电子动量x分量的不确定量近似地为________________kg·m／s．(不确定关系式x·p≥h，普朗克常量h=6.63×10-34J·s)9.（本题3分）粒子在一维无限深方势阱中运动（势阱宽度为a），其波函数为axax3sin2)((0xa),粒子出现的概率最大的各个位置是x=___________________。10.（本题2分）热力学第二定律的实质是，一切实际宏观过程都是过程。光轴i第3页（共12页）院系学号姓名……………………………………密…………………………封……………………线……………………………………11.（本题4分）根据量子力学理论，原子内电子的量子态由(n，l，ml，ms)四个量子数表征，那么，处于基态的氦原子内两个电子的量子态可由_______________________和________________________两组量子数表征。12.（本题3分）设描述微观粒子运动的波函数为(),rt，则表示，(),rt须满足的条件是。二、计算题（共60分）13.（本题6分）已知某粒子系统中粒子的速率分布曲线如图所示，即300,0()0,Kfvvvvvv求：(1)比例常数K=？(2)粒子的平均速率v？(3)速率在0～v1之间的粒子占总粒子数的1/16时，v1=？（答案均以v0表示）得分签字f(v)vKv3v0O第4页（共12页）14.（本题10分）1mol氦气作如图所示的可逆循环过程，其中ab和cd是绝热过程，bc和da为等体过程，已知V1=16.4L，V2=32.8L，pa=1atm，pb=3.18atm，pc=4atm，pd=1.26atm，试求：(1)在各态氦气的温度；(2)bc过程的熵变Sbc；(3)循环效率。(1atm=1.013×105Pa，R=8.31J·mol1·K1)15.（本题6分）用单色光照射某一金属产生光电效应，如果入射光的波长从400nm减到360nm(1nm=10-9m)，遏止电压改变多少？数值加大还是减小？(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，基本电荷e=1.60×10-19C)得分签字Op(atm)pcpapdpbabcdV(L)V1V2得分签字第5页（共12页）院系学号姓名……………………………………密…………………………封……………………线……………………………………16.（本题10分）已知氢电离能为13.60eV。设氢原子从某一定态移去一个电子所需要的能量是0.85eV。试问从上述定态向激发能为10.20eV的另一定态跃迁时，所产生的谱线的波长是多少？属什么线系？17.（本题5分）已知X射线光子的能量为0.60MeV，若在康普顿散射中散射光子的波长为入射光子的1.2倍，试求反冲电子的动能．得分签字得分签字第6页（共12页）18.（本题6分）水的折射率为1.33，玻璃的折射率为1.50，当光由水中射向玻璃而反射时，布儒斯特角是多少？当光由玻璃射向水中而反射时，布儒斯特角又是多少？19.（本题7分）如图所示，牛顿环装置中的平凸透镜与平板玻璃有一小缝隙e0。现用波长为的单色光垂直照射，已知平凸透镜的曲率半径为R，求反射光形成的牛顿环的各暗环半径。得分签字得分签字e0空气第7页（共12页）院系学号姓名……………………………………密…………………………封……………………线……………………………………20.（本题10分）波长为600nm的单色光垂直入射到一光栅上，第二级、第三级分别出现在2sin0.20和3sin0.30处，第四级缺级，求（1）光栅常数是多少？（2）狭缝最小可能宽度有多大？（3）按上述选定a、b值，实际呈现的全部级次是什么？得分签字第8页（共12页）大物2参考答案一、填空1.2.67×105Pa3分2.kTw231分气体的温度是分子平均平动动能的量度．2分3.1.084×108s-12分3×10-5cm2分4.]2)(2cos[LxtAy3分kLt1，k=0，1，2,…[只写)/(1Lt也可以]2分5.外界对系统做功向系统传递热量2分始末两个状态所经历的过程3分6.见图o光画正确2分e光画正确2分7.1.45Å2分6.63×10-19Å2分8.1.33×10-233分9.a/6，a/2，5a/6．各1分10.不可逆2分光轴ieo第9页（共12页）院系学号姓名……………………………………密…………………………封……………………线……………………………………11.(1，0，0，21)(1，0，0，21)各2分12.表示t时刻、在空间(x,y,z)点处，微观粒子出现的概率密度1分单值、有限、连续2分二，计算题13.（本题6分）解：(1)∵4/dd)(1400300vvvvvvKKf∴40/4vK2分(2)5/dd)(500300vvvvvvvvvKKf5/40v2分(3)∵1`1030dd)(161vvvvvvKf401414041)(4)(44)(vvvvvK∴2/01vv2分14.（本题10分）解：(1)Ta=paV2/R＝400KTb=pbV1/R＝636KTc=pcV1/R＝800KTd=pdV2/R＝504K4分(2)dd3d3ln222ccbbTTcbcbTTTQEiTTSRRRTTTTT=2.86JK-12分(3)b－c等体吸热Q1=CV(Tc-Tb)＝2.044×103J1分d－a等体放热Q2=CV(Td-Ta)＝1.296×103J1分第10页（共12页）效率32311.296101136.6%2.04410QQ2分15.（本题6分）解：由爱因斯坦方程212mhmuA和212mamueU得AhcUea)/(2分所以)11()(1212hcUUeaa2分遏止电压改变V345.0)11)(/(12ehcUa2分数值加大．16.（本题10分）3分3分2分2分第11页（共12页）院系学号姓名……………………………………密…………………………封……………………线……………………………………17.（本题5分）解：设散射前电子为静止自由电子，则反冲电子的动能EK=入射光子与散射光子能量之差=0入射X射线光子的能量000/hch00/hc2分散射光子的能量00)2.1/1()20.1/(/hchc反冲电子的动能00)2.1/11(KE0.10MeV3分18.（本题7分）解：当光由水中射向玻璃反射时33.150.1tani，oi44.4833.150.1arctan4分当光由玻璃中射向水中反射时50.133.1tani，oi56.4150.133.1arctan3分19.（本题6分）解：设某暗环半径为r，由图，根据几何关系，近似有：22reR①2分再根据干涉减弱条件有：02()(21)22eek②2分式中k为大于零的整数。由①和②式解得暗环半径0(2)rRkek为大于零的整数，且02/ke2分20.（本题10分）e0reR第12页（共12页）解：(1)设光栅常数为d，则由已知可得2sin2dmd69210620.0106002sin22分（2）缺级条件kadk，由已知可得1k时，4k，则mda61025.143分（3）光栅呈现的最高级满足1010600106sin96aak3分所以可以呈现的全部级次为0，1，2，3，5，6，7，92分