大学物理期末试卷(带答案)

（共4页）1大学物理期末试卷(A)（2012年6月29日9:00-11:30）专业____组学号姓名成绩(闭卷)一、选择题（4０％）1．对室温下定体摩尔热容mVC,=2.5R的理想气体，在等压膨胀情况下，系统对外所做的功与系统从外界吸收的热量之比W/Q等于：【D】（A）1/3；(B)1/4；(C)2/5；(D)2/7。2.如图所示，一定量的理想气体从体积V1膨胀到体积V2分别经历的过程是：AB等压过程;AC等温过程;AD绝热过程.其中吸热最多的过程【A】(A)是AB.(B)是AC.(C)是AD.(D)既是AB,也是AC,两者一样多.3.用公式E=νCVT(式中CV为定容摩尔热容量，ν为气体摩尔数)计算理想气体内能增量时，此式:【B】(A)只适用于准静态的等容过程.(B)只适用于一切等容过程.(C)只适用于一切准静态过程.(D)适用于一切始末态为平衡态的过程.4气缸中有一定量的氦气(视为理想气体),经过绝热压缩,体积变为原来的一半,问气体分子的平均速率变为原来的几倍？【B】(A)22/5(B)21/5(C)21/3(D)22/3pVV1V2OABCD.题2图（共4页）25．根据热力学第二定律可知：【D】（A）功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功。（B）热可以由高温物体传到低温物体，但不能由低温物体传到高温物体。（C）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。（D）一切自发过程都是不可逆。6.如图所示，用波长600nm的单色光做杨氏双缝实验，在光屏P处产生第五级明纹极大，现将折射率n=1.5的薄透明玻璃片盖在其中一条缝上，此时P处变成中央明纹极大的位置，则此玻璃片厚度为：【B】(A)5.0×10-4cm(B)6.0×10-4cm(C)7.0×10-4cm(D)8.0×10-4cm7．下列论述错误．．的是：【D】(A)当波从波疏媒质(u较小)向波密媒质(u较大)传播，在界面上反射时，反射波中产生半波损失，其实质是位相突变。(B)机械波相干加强与减弱的条件是：加强2k；1)2k(。(C)惠更斯原理：任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面(D)真空中波长为500nm绿光在折射率为1.5的介质中从A点传播到B点时，相位改变了5π，则光从A点传到B点经过的实际路程为1250nm。8.在照相机镜头的玻璃片上均匀镀有一层折射率n小于玻璃的介质薄膜，以增强某一波长的透射光能量。假设光线垂直入射，则介质膜的最小厚度应为：【D】(A)/n(B)/2n(C)/3n(D)/4n9.在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为的单色光垂直入射在宽度为4a的单缝上，对应于衍射角为30o的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为【B】(A)2个；(B)4个；(C)6个；(D)8个；PO1S2S6.题图（共4页）310.在单缝夫琅和费衍射实验中，若增大缝宽，其它条件不变，则中央明条纹【A】(A)宽度变小；(B)宽度变大；(C)宽度不变，且中心强度也不变；(D)宽度不变，但中心强度增大；11．在一个容积不变的容器中，储有一定量的理想气体，温度为T0，气体分子的平均速率为0V，分子平均碰撞次数为0Z，平均自由程0。当气体温度升高为4T0时，气体分子的平均速率V、分子平均碰撞次数Z、平均自由程分别为：【B】（A）0004,4,4ZZVV；（B）000,2,2ZZVV；（C）0004,2,2ZZVV；（D）000,2,4ZZVV。12．一定量的理想气体储存于某一容器内，温度为T，气体分子的质量为m，根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量平方的平均值为【D】（A）mkTVx32；（B）mkTVx3312；（C）mkTVx32；（D）mkTVx2。13.在简谐波传播过程中，沿传播方向相距为3/2，（为波长）的两点的振动速度必：【A】(A)大小相同，而方向相反；(B)大小和方向均相同；(C)大小不同，方向相同；(D)大小不同，而方向相反。14.一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是：【D】(A)紫光(B)绿光(C)黄光(D)红光15.如图所示，一光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长=600nm的单色光垂直入射。看到的反射光的干涉条纹如图所示。有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分相切。则工件的上表面缺陷是：【B】(A)不平处为凸起纹，最大高度为600nm；(B)不平处为凸起纹，最大高度为300nm;(C)不平处为凹槽，最大深度为600nm；(D)不平处为凹槽，最大深度为350nm5题1图（共4页）416.使一光强为I0的平面偏振光先后通过两个偏振片1P和2P，1P和2P的偏振化方向与原入射光光矢振动方向的夹角分别是90and，则通过这两个偏振片后的光强I是：【C】(A)20cos/2I；(B)0；(C)20sin(2)/4I；(D)20sin/4I；(E)20cosI17.相应于黑体辐射的最大单色辐出度的波长叫做峰值波长m，随着温度T的增高，m将向短波方向移动，这一结果称为维恩位移定律。若32.89710bmk，则两者的关系经实验确定为【A】(A)bTm(B)bTm(C)4bTm(D)mbT。18.关于不确定关系)2h(pxx有以下几种理解。(1)粒子的动量不可能确定；(2)粒子的坐标不可能确定；(3)粒子的动量和坐标不可能同时确定；(4)不确定关系不仅用于电子和光子，也适用于其它粒子。其中正确的是【C】(A)(1)、(2)(B)(2)、(4)(C)(3)、(4)(D)(4)、(1)19.下列判断正确的是：【A】(1).光的干涉和衍射现象反映了光的波动性质，光的偏振现象说明光波是横波。(2).光在装满水的玻璃容器底部反射时的布儒斯特角是41.1o。(设玻璃折射率1.50，水折射率1.33。)(3).实物粒子与光子一样，既具有波动性，亦具有粒子性。(4).光子具有波粒二象性，电子只具有粒子性。(5).德布罗意认为实物粒子既具有粒子性，也具有波动性。(6).描述粒子运动波函数为),(tr，则表示t时刻粒子在),,(zyxr处出现的概率密度。(7).关于概率波的统计解释是：在某一时刻，在空间某一地点，粒子出现的概率正比于该时刻、该地点的波函数。（共4页）5(A)(1)、(3)、(5)、(6)(B)(1)、(2)、(3)、(4)(C)(3)、(4)、(5)、(6)(D)(1)、(4)、(5)、(6)(E)(1)、(3)、(5)、(6)、(7)(F)(1)、(2)、(3)、(4)(5)、(6)、(7)20．有一绝热容器被隔板分成两半，一半为真空，一半为理想气体，抽出隔板气体自由膨胀达到平衡后：【A】A)温度不变，熵增加；B)温度升高，熵增加；C)温度降低，熵增加；D)温度不变，熵不变。二、填空（9％）1.设入射波的表达式为1txyAcos2()T，在x=0发生反射，反射点为一固定端，则驻波的表达式)2t2cos(x2sinA2y。2．一个观测者在铁路边，看到一列火车从远处开来，他测得远处传来的火车汽笛声的频率为650Hz，当列车从身旁驶过而远离他时，他测得汽笛声频率降低为540Hz，则火车行驶的速度s/m5.30vs。3.一频率为的入射光子与起始静止的自由电子发生碰撞和散射．如果散射光子的频率为'，反冲电子的动量为p，则在与入射光子平行的方向上的动量守恒定律的分量形式为。coscoshchcp4.牛顿环m级暗环的直径mD与平凸透镜的曲率半径R及入射光波长λ之间关系式为：（mD＝（4mRλ）1/2）如已知λ，用实验方法测量暗环直径mD，就可以根据上式算出球面的曲率半径R。由于平板玻璃和平凸透镜的接触点受力会产生形变，而且接触点处也可能存在尘埃或缺陷等，故牛顿环的中心可能不是暗点而使级数不易确定。加之牛顿环的干涉条纹并不锐细，在测量直径时基线对准条纹时的定位误差约为条纹间距的1/10，因此在实际操作中常常采用如下公式：（R=（mD2-nD2）/4(m-n)λ），式中mD和nD分别为第m级和第n级暗环的直径。5.分光计主要由平行光管、望远镜、载物台和读数装置四部分组成。平行光管的作用是发射平行光。6.一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27℃，热机效率40%，其高温热源温度（共4页）6为C127T1℃。今欲将热机效率提高为50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度增加C200T℃。三.一驻波波函数为0.01cos20cos750yxt(m)求:(1)形成此驻波的两行波的振幅和波速各为多少?(2)相邻波节间的距离多大(3)写出质点振动的速度方程(4)讨论该驻波的相位传播和能量传播情况（10％）四.一衍射光栅，每厘米有200条透光缝，每条透光缝宽为3210acm，在光栅后放一焦距f=1m的凸透镜，现以600nm单色平行光垂直照射光栅，求：(1)光栅常数(2)透光缝a的单缝衍射中央明条纹的角宽度(3)透光缝a的单缝衍射中央明条纹宽度为多少?(4)在该宽度内，有几个光栅衍射主极大?（1０％）解：单缝衍射中央明条纹的角宽度：a20，rad40106中央明条纹宽度：affx200，mx20106光栅常数：md200102，md5105（共4页）7单缝衍射的第一级暗纹的位置：'sinka，1sina在该方向上光栅衍射主极大的级数：kd1sin两式相比：adk，将ma5102和md5105带入：5.2k即单缝衍射中央明条纹宽度内有5个光栅衍射主极大：＋2，＋1，0，－1，－2五．一球形鱼缸半径为20cm,水中一条金鱼停在鱼缸的水平半径的中点处,从外面看金鱼的像在何处?是实像还是虚像?画出光路图。（10％）六．3mol氧气在压强为两个大气压时体积为40升，先将它绝热压缩到一半的体积，接着再等温膨胀到原体积。(1)求这一过程的最大压强和最高温度；(2)求这一过程中氧吸收的热量，对外做的功以及内能的变化；(3)在P-V图上画出整个过程曲线。（1２％）（共4页）8七．一粒子在一维势场axaxxxU，，，000)(中运动，求粒子的能级和对应的波函数。（９％）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②Ⅲ：)()()()(2333222xExxUxdxdmax③由于(1)、(3)方程中，由于)(xU，要等式成立，必须0)(1x0)(2x即粒子不能运动到势阱以外的地方去。（共4页）9方程(2)可变为0)(2)(22222xmEdxxd令222mEk，得0)()(22222xkdxxd其解为kxBkxAxcossin)(2④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2sinsin（共4页）10xanaxaAsin2)(22222mEk),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),(