大学物理应考简答题

三、简答题：热学部分：1、等压摩尔热容和等容摩尔热容的物理含义是什么？它们分别决定于哪些因素？答：等压摩尔热容：1mol物质在等压过程中温度升高1K时所吸收的热量，Cp=（i+2）R/2，只与气体的自由度有关；等容摩尔热容：1mol物质在等容过程中温度升高1K时所吸收Cv=iR/2，只与气体的自由度有关。2、理想气体等压过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：等压过程中，热力学第一定律的三个量（热能，内能和功）都在变化。当气体等压膨胀时，气体体积增大，系统对外界做正功，同时温度升高，气体的内能增大，系统从外界吸收能量；当气体等压压缩时，气体体积减小，外界对系统做功，即系统对外界做负功，气体温度降低，系统内能减小，此时，系统向外界放出热量。Qp=W=E=3、理想气体等容过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：等容过程中，理性气体对外做功为零热量等于内能的增量。当气体等容降压时，气体温度降低，内能减小，系统向外界放出热量。当气体等容升压时，气体温度升高，内能增大，系统从外界吸收热量。Qv=W=E=4、理想气体等温过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？答：等温过程中，理想气体内能保持不变，内能增量为零，系统吸收的热量等于系统对外做的功。等温膨胀时，气体体积增大，气体对外界做正功，从外界吸收热量；等温压缩式时，气体体积减小，外界对系统做功，即系统对外界做负功，系统向外界放出热量。Qt=W=E=5、简述卡诺循环过程；提高热机效率的途径有哪些？答：卡诺循环包括四个步骤：一、等温膨胀，在这个过程中，系统从高温热源吸收热量，对外做功；二、绝热膨胀，在这个过程中，系统对环境做功，温度降低；三、等温压缩，在这个过程中，系统向环境放出热量，体积压缩；四、绝热压缩，在这个过程中，系统恢复原来状态。提高热机效率的途径：一、提高高温热库的温度；二、降低低温热库的温度。6、给出热力学第二定律的两种以上叙述方式。证明能否用一个等温过程和一个绝热过程构成一个循环过程。答：一、开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，，而不引起其他变化。二、克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。，证明：若能用一个等温过程和一个绝热过程构成一个循环过程，即一条绝热线和一条等温线能相交两次，那么就可以设计一个循环按他们围成的闭合部分的边界来工作。方向取对了则在一个循环中对外做功，并只在等温过程中从单一热源吸热，违反了热力学第二定律，所以不能用一个等温过程和一个绝热过程构成一个循环过程。7、一个容器气体体系中，在热平衡状态下气体分子运动遵循什么规律？答：（1）理性气体处于平衡状态时气体分子出现在容器内任何空间位置的概率相等；（2）气体分子向各个方向运动的概率相等。8、简述理想气体的微观模型。答：（1）分子本身的大小晕分子间距离相比可以忽略不计，即对分子可采用质点模型；（2）除了碰撞的瞬间外，分子与分子之间、分子与容器壁之间的相互作用可以忽略不计，分子受到的重力也可以忽略不计；（3）分子与容器壁以及分子与分子之间的碰撞属于牛顿力学中的完全弹性碰撞。9、从宏观和微观的角度分析什么样的气体是理想气体。答：宏观角度：在各种温度、压强条件下，其状态皆服从方程PV=nRT，在任何情况下都严格遵守气体三定律；微观角度：气体分子本身的体积和气体分子之间的作用都可以忽略不计的气体，将分子看成质点。10、实际应用当中，什么样的气体可视为理想气体？答：实际应用当中，在温度不太低（与室温相比），压强不太大（与标准大气压相比）时都可近似地看成理想气体，在温度越高，压强越小时，近似的程度越高。11、描述热力学第一定律，写出各物理量的含义，叙述能量的传递与转化规律。答：Q=(E2-E1)+WQ：系统从外界吸收的热量系统内能从E1增加到E2W:系统对外界做功电学部分：1、描述静电场有哪两个基本物理量？它们分别是如何定义的？单位是什么？答：电场力：静电荷在电场中所受的力，单位牛顿（N）电场强度：试验点电荷所受电场力F与试验点电荷电量q的比E=F/q，单位伏•米－¹（V/m）。2、简述静电平衡条件，并用静电平衡条件和电势差的定义解释处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面。答：静电平衡条件：（1）导体内部任意一点的电场强度处处为零。否则，其内部的自由电子在电场力的作用下将会产生定向移动，知道导体达到静电平衡。（2）导体表面上任意一点的电厂强度处处垂直于表面。否则，电场强度在导体表面上的切向分量可使自由电子沿表面做定向移动，知道导体达到静电平衡。①导体是等势体：由于导体内部任意一点的电场强度处处为零，导体上任意点处的电势梯度为零，所以导体内部各点的电势相等。②导体表面是个等势面：由于导体表面任意一点处的场强都垂直于导体表面，无切向分量，导体表面上的电势没有变化，所以导体表面上各点电势相同，并与导体内的电势相等，即导体是一个等势体。3、分别写出静电场的高斯定理和安培环路定理的表达式，这两个定理分别说明了静电场的什么性质？答：高斯定理：环路定理：4、电势的物理意义是什么？通常情况下如何选择电势零点？为什么感生电场中不能引入电势的概念？答：数值上等于把单位正电荷从点A经任意路径移到B点时，电场力做的功。通常情况下选择无穷远处为零电势点。感生电场是非保守场，电荷在其中做功与路径有关，而电势并不限制路径，所以感生电场中不能引入电势的概念。5、什么是电容器？写出电容器储存静电能量的公式，为什么说电场是能量的存在形式之一？答：电容器就是容纳电荷的“容器”，A=Q²/2C；从A=1/2εE²Sd看出，随着两极板之间静电场的建立，有A=1/2εE²Sd的能量储存在了静电场中，所以可以说静电场是能量的存在形式之一。6、电场是如何产生的？电场因产生机理不同而具有哪些不同的性质？答：单场是由电荷产生的；性质：（1）处在电场中的带电体，都会受到电场力的作用；（2）电场能使引入电场中的导体或电介质产生静电感应或极化现象；（3）带电体在电场中移动时，电场力对电荷做功，这表明电场具有能量。7、静电场的电场线如何描述静电场，静电场电场线有哪些特点？答：（1）电场线上每一点的切线方向和该点的电场强度方向一致；（2）在电场中任意一点通过垂直于电场单位面积上的电场线根数，等于该点的长强的大小。8、论述静电场和涡旋电场的区别与联系。答：区别:静电场是由恒定电流所激发的电场，涡旋电场是由涡电流产生的电场；联系：都遵循电场的所有规律。8、简述电场强度与电势的关系，请举例说明。答：El=-dU/dl,El为场强E在dl方向上的分量。从式中表明，电场强度在某一方向上的分量等于电势沿该方向变化率的负值。9、简述静电屏蔽效应，并举例说明其应用。答：当导体壳内没有其他带电体时，在静电平衡下，导体壳内表面上处处无电荷，并且空腔内的场强处处为零。例如，为了使电子仪器中的电路不受外界电场的干扰，就用金属壳将它罩起来等。10、简述尖端放电效应，举例说明其应用。答：导体表面曲率很大的尖端处，电荷密度δ特别大，因而尖端附近的场强特别强。当电场强度超过空气的击穿场强时，就会发生空气被电离的放电现象。例如静电除尘，避雷针，静电加速器等。11、有人认为：（1）如果高斯面上E处处为零，则高斯面内必无电荷；（2）如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零；你认为这些说法是否正确？为什么？磁学部分：1、磁场是如何产生的，举例说明。答：运动的电荷产生磁场，例如通电线圈旁边的小磁针发生偏转。2、磁感应线是如何描述磁场的，磁感应线有什么性质？答：磁感线上每点切线的方向代表该点的磁感应强度B的方向；垂直通过单位面积的磁感应线数目，等于该点B的大小，因此磁感应线的疏密程度反应了磁感应强度的强弱分布。3、描述奥斯特、毕奥与萨伐尔以及安培发现哪些与磁现象有关的实验现象及实验规律。答：奥斯特发现了通电导线对小磁针有影响，安培发现不仅电流对磁针有作用，而且两个电流之间也彼此有作用，位于磁铁附近的载流导线或载流线圈也会受到力或力矩的作用而运动，此外他还发现，若用铜线制成一个线圈，通电时其行为类似一个磁铁；毕奥与萨伐尔通过实验证明：电流元Idl在真空中某点产生的磁感应强度dB的大小与电流元的大小Idl成正比，与Idl和矢径r间的夹角θ的正弦成正比，并与距离r的平方成反比，即：5、举例说明如何用楞次定律判断感应电流或感应电动势的方向。答：6、分析正电荷q以不同倾角进入匀强磁场后运动有什么样的规律？答：当q平行于磁场的方向进入匀强磁场后，匀速直线运动；当q垂直于磁场方向进入，电荷做匀速圆周运动；当q以一定角度进入磁场电荷做螺旋运动。7、举例说明洛伦兹力的应用（有简单的原理说明，可作图）答：质谱仪、回旋加速器8、解释感生电动势和动生电动势？说明产生这两种电动势的非静电力是什么，为什么？答：感生电动势：闭合电路的任何部分都不动，空间磁场发生变化，这样产生的感应电动势称为感生电动势；动生电动势：磁场不变，而闭合电路的整体或局部在磁场中运动，导致回路中磁通量的变化，这样产生的感应电动势称为动生电动势。9、电动势的物理意义是什么？感生电动势与动生电动势的根源是什么？答：电动势表示电源把其他形式能量转化为电能的能力；变化的的磁场在其周围空间激发一种新的电场，成为感生电场或涡旋电场，处于电场中的电荷会受到感生电场力的作用，从而产生感生电动势；导体棒中的电荷随其在磁场中运动，电子受到洛伦兹力，在洛伦兹力作用下在两端产生动生电动势。10、解释传导电流和位移电流？描述它们的异同点。答：传导电流：自由电子或其他带电粒子在导电煤质中定向移动产生的电流。位移电流：通过给定有向面S的位移电流密度的通量。位移电流与传导电流相比，唯一共同点仅在于都可以在空间激发磁场，但二者本质是不同（1）位移电流的本质是变化着的电场，而传导电流则是自由电荷的定向运动；（2）传导电流在通过导体时会产生焦耳热，而位移电流不会产生焦耳热；（3）位移电流也即变化着的电场可以存在于真空、导体、电介质中，而传导电流只能存在于导体中。（4）位移电流的磁效应服从安倍环流定理。12、描述如何利用法拉第电磁感应获得直流电和交流电。答：近物部分：1、论述黑体热辐射的实验规律。答：1维恩位移定律：单色辐出度极大值对应的电磁波的波长随温度的升高而减小，就是说当温度升高时，波长将随短波移动。2斯特藩—玻尔兹曼定律：黑体的辐射出射度与黑体的温度的四次方成正比。2、简述热辐射理论在高温测量中的应用，举例说明。答：