08秋大气系07级普通物理A卷参考答案

兰州大学2008~2009学年第1学期期末考试试卷（A卷）参考答案课程名称：物理学任课教师：学院：专业：年级：姓名：校园卡号：题号一二三四五总分分数阅卷教师一、选择题（20分）（每题2分）1.黑体辐射的斯特潘-波尔兹曼定律正确的是：DA.TTM)(0B.20)(TTMC.30)(TTMD.40)(TTM2.光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程。对此在以下几种理解中，正确的是：DA.两种效应中电子与光子两者组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律。B.两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程。C.两种效应都属于电子吸收光子的过程。D.光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应则相当于光子和电子的弹性碰撞过程。3.合格的波函数不一定必须具备：CA.单值性B.连续性C.实函数D.平方可积4.算符222224ˆdxdhpx作用于函数lxnlxsin2)(的结果是)(x乘以常数，该常数是：DA.224hB.224hc.2224hnD.2224lhn5.证实了电子自旋存在的最早的实验之一是：DA.康普顿实验B.卢瑟福实验C.戴维逊—革末实验D.斯特恩—盖拉赫实验6.已知Fe+2离子的电子组态为5d6，则其基态的总角动量量子数J为：CA.2B.3C.4D.57.关于可逆过程和不可逆过程的判断：D(1)可逆热力学过程一定是准静态过程．(2)准静态过程一定是可逆过程．(3)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程．(4)凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程．以上四种判断，其中正确的是A.(1)、(2)、(3)．B.(1)、(2)、(4)．C.(2)、(4)．D.(1)、(4)．8.使用麦克斯韦-玻尔兹曼分布定律，要求粒子数N很大，这是因为在推出该定律时：B(A)假定粒子是可别的(B)应用了斯特令近似公式(C)忽略了粒子之间的相互作用(D)应用拉氏待定乘因子法。第2页第1页9.19世纪未物理学上的“三大发现”打开了原子的大门。它们是：AA、X射线、天然放射性、电子B、电子、中子、质子C、X射线、α粒子、电子D、电子、光子、反粒子10、现代物理的两大理论支柱是：DA、原子论和分子论B、生物学和天文学C、天文学和粒子物理学D、相对论和量子力学二、填空题（20分）（每题2分）1．请写出黑体辐射的维恩位移定理。太阳的单色辐出度的峰值波长为483nm，Kmb3109.2，试由此估算太阳表面的温度6000K。2．处于第三激发态的氢原子，可能发出的光谱线有6条。其中可见光谱线2条。3．)exp(axa是算符d/dx的本征函数，则本征值为-a。4．在绝热条件下减小或撤除磁场时，顺磁介质系统的温度相应地下降。这种降温的方法称为绝热去磁法。5．在重力场作用下，分子在空间的分布不均匀，且随高度的增加而减少。请写出分子数密度按高度的分布公式。6．元素性质由原子中电子所处状态决定，电子状态由四个量子数确定，这四个量子数分别是主量子数，轨道量子数，磁量子数，自旋量子数。7．质子数Z相同而中子数N不同的核素称为同位素，它们在周期表上占据同一个位置。8．自然界的四种基本相互作用分别是引力相互作用，电磁相互作用，强相互作用，和若相互作用。9．氢弹的原理：引爆普通炸药引发裂变反应,产生高温高压同时放出大中子并与6Li反应产生氚，发生d+T聚变反应。10．太阳释放巨大能量。其中部份能量以带电荷粒子形式高速传送开去，这便是太阳风。三、计算题（60分）1．用波长为400nm的紫光去照射某种金属，观察到光电效应，同时测得遏止电势差为1.24V，试求该金属的红限和逸出功。2．一粒子在一维势场axaxxxU，，，000)(中运动，求粒子的能级和对应的波函数。3．有5mol的氢气，最初的压强为P、温度为T,求在下列过程中把气体压缩为原来体积的1/10需要作的功：（1）等温过程；（2）绝热过程；（3）经过这两过程后气体的压强各位多少？4．将质量都为M、温度分别为T1和T2的两桶水在等压、绝热条件下混合，求熵变。第3页第4页bTmkTmgznn/0e一、DDCDDCDBAD二、1、，6000K2、6，23、-a4、绝热去磁法5、6、主量子数，轨道量子数，磁量子数，自旋量子数7、同位素8、电磁相互作用，强相互作用，和若相互作用9、中子10、太阳风三、1．解光电效应：遏止电势差：逸出功：红限：2．解：txU与)(无关，是定态问题。其定态S—方程)()()()(2222xExxUxdxdm在各区域的具体形式为Ⅰ：)()()()(20111222xExxUxdxdmx①Ⅱ：)()(2022222xExdxdmax②根据波函数的标准条件确定系数A，B，由连续性条件，得)0()0(12⑤)()(32aa⑥⑤0B⑥0sinkaA),3,2,1(0sin0nnkakaA∴xanAxsin)(2由归一化条件1)(2dxx得1sin022axdxanA由mnabaxdxanxam2sinsinxanaxaAsin2)(22222mEkAmuh221221mueUaeVeUhAa87.1HzhAvAh14001051.4/bTmkTmgznn/0e),3,2,1(22222nnmaEn可见E是量子化的。对应于nE的归一化的定态波函数为axaxaxxeanatxtEinn,,00,sin2),(3．解（1）对等温过程：JVVRTMmA4121080.2ln（2）绝热过程：对双原子分子γ=1.41,利用绝热方程求出T2KVVTT75312112经绝热过程压缩气体做得功（3）求两个终点的压强对等温过程Pa10013.162112VVpp对绝热过程Pa1055.262112VVpp4解:题中过程是不可逆过程，设计一个可逆过程。两桶水混合后的温度为221TTT两桶水的熵变分别为1211112lndTTTMcTTMcTQSTTTT2212222lndTTTMcTTMcTQSTTTT总的熵变:21221214)(lnTTTTMcSSS11KmolJ44.20vCJ1070.4412TTCMmAv