;一、填空题。
1.连续性原理的本质是理想流体在流动中___质量守恒。
2.如果液体的黏滞系数较大,可采用沉降法法测定黏滞系数。
3. 雷诺数是判断层流与湍流的重要判据。
4. 熵函数在现代科学中有重要的意义,在微观上它表征了系统的。
微观状态数目。
5、把家用空调机当作卡诺制冷机,夏天时工作在299k的室内温度和312k的室外温度,则该机的制冷系数为___23___若全国共有1亿台空调,每台每小时作功3.6×106j,这些空调机每小时向环境产生的热量为。
6、一放置在水平桌面上的弹簧振子,振幅为a,周期为t。当t=0时,在x=a/2处,且向负方向运动,则其运动方程为。
7、已知波源的振动方程为,它所形成的波以的速度沿正方向直线传播,以波源为原点的波函数 。
8、获取相干光波的两种方法为___分波面法,_分振幅法。
9、设真空波长为的一列光波依次通过折射率分别为的几种介质,相应的几何路程分别为,则光波走过该路程后累积的相位差为。
10、刚性双原子分子构成的理想气体,它的热力学温度为,每个分子的平均动能为。
11、当工作在227c与127c之间的卡诺可逆热机从高温热源吸热2.5105j时,此热机对外作功是 5×104j 。
12、半径为r的通电圆环,电流为,则圆环中心处的磁感应强度为。
13、某质点的振动方程为m,则该质点的初相位为,第5秒该质点速度为。
14、已知波源的振动方程为m,它所形成的波以的速度沿正方向直线传播,以波源为原点的波函数为。
15、 杨氏双缝干涉实验获取相干光波的方法为分波面法。
16、单缝的宽度为a,垂直入射光波的波长为,透镜的焦距等于f,则在单缝衍射中,第2级亮纹的宽度为;这时狭缝可以被分成___4___个半波带。
17、 实验测得太阳光(自然光)经平静水面的反射光是线偏振光,水的折射率为1.33,则入射光的布儒斯特角等于___arctan(1.33
18、 尼科耳棱镜可用于产生偏振光,它利用的是方解石晶体的双折射性质。
19、 在薄膜干涉中,已知薄膜的厚度为d , 折射率为n ,上下介质的折射率为n1和n2 ,并且满足 n1 < n < n2 ,则光线 1 和光线 2的光程差为 2nd
20、平行放置两偏振片,使它们的偏振化方向成60 夹角。让自然。
光垂直入射后,透射光的光强与入射光的光强之比是 1:8
二、单项选择题。
1、一个厚度很薄的圆形肥皂泡,半径为r,肥皂液的表面张力系数为;泡内外都是空气,则泡内外气体的压强差是( b )
abcd)
2、已知f(v)为分子速率分布函数,则的物理意义是( b )
a)单位速率区间的分子数占总分子数的百分率。
b)v1~v2速率区间的分子数占总分子数的百分率。
c)v1~v2速率区间的分子数。
d)v1~v2速率区间的分子的平均速率。
3、下列各种说法中,哪种说法是正确的?( d )
a)物体降温必定向外界放出热量; (b)物体温度升高必定从外界吸收热量;
c)热机效率可以达100d)低温物体可以向高温物体传热。
4、下列各种说法中,哪种说法是不正确的( d )
a)自然光是横波;
b)光发生双折射现象时,非常光和寻常光都是线偏振光;
c)由于光的衍射,一个理想的点光源通过一个圆孔之后将成为一个有限大小的爱里斑;
d)单缝衍射图样的亮纹宽度都是相等的。
5、卡诺循环由四个可逆过程构成,它们是(b )
a)两个等温过程,两个等压过程。
b)两个等温过程,两个绝热过程。
c)两个等体过程,两个等压过程。
d)两个等体过程,两个绝热过程。
6、关于静电场中的介质和导体,下列说法不正确的是(b )
a)处于静电平衡状态的实心导体,净电荷只能分布在导体表面;
b)处于静电平衡状态的空心导体,净电荷不可能分布在导体内表面;
c)处于静电场中电介质,其内部场强一定不为零;
d)处于静电场中电介质,其本身不是等势体。
7、对于简谐波动过程和简谐振动,下列说法不正确的是( b )
a)在简谐波动过程中,每个质元都在作简谐振动;
b)在简谐波动过程中,每个质元的动能与势能之和保持不变;
c)在简谐振动中,谐振子动能与势能之和保持不变;
d)在简谐振动中,谐振子的振动频率由系统本身所决定。
8、使强度为的线偏振光通过一个偏振片,若偏振方向与偏振片的偏振化方向相交600,则透射光强为( d )
a);(b) ;c) ;d)
9、下列表述正确的是(a )
a)气体分子方均速率反映了该系统温度的高低;
b)最概然速率是分子速率的最大值;
c)根据能量均分原理,分子每个自由度的动能是相同的;
d) maxwell速率分布函数的归一化条件为。
三、简答题。
1.答:该论断的依据是由气体的温度和平均平动动能的关系公式:。因为理想气体的温度公式只适用于理想气体,而在-273℃时,已经不存在理想气体了,温度公式也就不成立了,如此的推论自然也就是错误的。
2.答:当阻力、浮力和重力相等时,颗粒均匀运动。
则 可算出。
3. 答: 因为p=n (1
由理想气体状态方程 pv=rt可得 p=nkt2)
1)、(2)两式联立得=kt
4. 答:不能。如本题图所示,若等温线ⅲ与ⅰ和ⅱ两个绝**相交,就构成了一个循环。
这个循环只有一个单一热源,它把吸收的热量全部转变为功,即,并使周围环境没有变化,这是违背热力学第二定律的。所以,这样的循环是不可能构成的。
5.答:在导体表面附近做一个封闭的圆柱面;上底在导体外表面附近,下底在导体里面,由高斯定理得。
6.答:hall效应是指:在一个通有电流的导体板或半导体板上,若垂直于板面施加一磁场, 则板面两侧会出现微弱电势差的现象。
应用:(1)测量磁场。 (2)测量载流子浓度。 (3)判断半导体材料类型。
7. 答:实验背景:光是否是一种波动。
实验装置:一个光源、两个狭缝的屏、观察屏;
实验现象:屏上出现明暗相间的条纹。
意义:证明了光是一种波动。
8. 答:根据光学仪器的分辨本领知,提高光学仪器的分辨本领的途径有:(1)减小入射光的波长。 (2)增加圆孔的直径。
9. 答:偏振片、入射光以布儒斯特角入射时的反射光线、玻璃片堆的折射光线、
晶体的双折射、晶体偏振器(如尼科耳棱镜)。
三、计算题。
1、汽油机可近似地看成如图所示的理想循环过程,其中bc和de是绝热过程。证明热机的效率等于。
解:在该循环过程中只有eb、cd两个过程存在热交换;
对eb过程,系统放热。
对cd过程,系统吸热。
整个循环过程的系统对外界所做的净功为;因此系统的效率为。
2、一单位长度带电量为的无限长带电圆筒,半径为。
1)求和两个区域的场强。
2)以圆筒表面为电势零点,求和两个区域的电势。
解:由于场强分布的轴对称性,以圆筒的轴线为对称轴,做高度为h、半径为r的封闭圆柱面,利用高斯定理,得。1)若,
若,由于q=0,故。
2)以圆筒表面为电势零点,若,该点的电势为。
若,该点的电势为。
(),即圆筒内部是等势体。
3、真空中两个共轴、无限长通电圆筒,电流方向相反,小圆筒半径为、电流为;大圆筒半径为、电流为,求以下各处的磁感应强度:(1);(2)。
解:由于场强分布的轴对称性,以圆筒的轴线为对称轴,做一个半径为r的闭合回路,利用磁场环路定理,得。
4、人的眼睛瞳孔直径为3mm,若采用波长为550nm的光波照射,求(1)人眼的最小分辨角;(2)黑板上有两条距离为5mm的平行白线,人眼距离这两条线多远,才能分辨出来。
解:利用圆孔的衍射规律,得(1)人眼的最小分辨角为。
2)要使黑板上的两条线条能被分辨,设它们距离眼睛为l,则这两条线的距离d对瞳孔中心的张角应该满足。
5、 一压强为,体积为的氧气自0℃加热到100℃,问。
1)当压强不变时,需要多少热量;等压摩尔热容;
2) 当体积不变时,需要多少热量?等体摩尔热容;
3)在等压或等体过程中各作了多少功?
解:气体的摩尔数为。
1)当压强不变时,根据等压过程吸热的计算公式,得。
2)当体积不变时,根据等体过程吸热的计算公式,得。
3)当压强不变时所做的功为:
当体积不变时所做的功为:
6、让自然光通过两个偏振化方向相交60°的偏振片,透射光强为;今在这两个偏振片之间插入另一偏振片,它的方向与前两个偏振片均成30°角,则透射光强为多少?
解:让自然光通过两个偏振化方向相交60°的偏振片,透射光强为与自然光光强的关系为。
在这两个偏振片之间插入另一偏振片,透射光强为。
7、在双缝干涉实验中,两缝间距为0.30mm,用单色光垂直照射双缝,在离缝1.20m的屏上测得**明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹间的距离为22.
78mm。问所用光波的波长为多少?(10分)
解:相邻条纹间距为
8、 假定树木的本质部导管为均匀的圆柱体,树液完全依靠毛细现象而上升,接触角为45,树液的表面张力系数。问要使树液达到树木的顶部,高为20m的树木所需本质部导管的最大半径为多少?
解:由毛细现象的分析得到,其中为接触角。
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