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1030大学物理基础

1030大学物理基础


(3)写出振动表达式。

西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷
类别: 网教 专业:电力系统自动化技术 大学物理基础 2016 年 12 月 A卷 满分:100 分

4、一简谐横波以 0.8m/s 的速度沿一长弦线传播。在 x=0.1m 处,弦线质点的位移随时间的变化关系 为 y ? 0.05sin ?1.0 ? 4.0t ? 。试写出波函数。 5、用波长 λ=500nm 的单色光垂直照射在由两块玻璃板(一端刚好接触成为劈棱)构成的空气劈尖 上。劈尖角 θ=2×10-4rad。如果劈尖内充满折射率为 n=1.40 的液体。求从劈棱数起第五个明条纹在充入 液体前后移动的距离。 6、现有两块折射率分别为 1.45 和 1.62 的玻璃板,使其一端相接触,形成夹角 ? ? 6? 的尖劈。将波

课程名称【编号】: 大作业

【 1030 】

一、简答题:(每题 8 分,选择其中 5 个题目作答,共 40 分) 1、什么是平衡态? 2、压强的微观本质是什么? 3、热力学第一定律的数学表达式是什么?其物理意义是什么? 4、什么是热力学第二定律?其开尔文表述是什么? 5、热力学第二定律的微观本质是什么? 6、什么是可逆过程? 7、简谐振动的数学表达式是什么?描述简谐振动的三个特征量是什么? 8、什么是驻波?它有什么特点? 9、光的相干条件是什么? 10、什么是起偏?什么是检偏?起偏有哪些方法? 二、计算题:(每题 15 分,选择其中 4 个题目作答,共 60 分) 1、压强为 1.0×105Pa,体积为 0.0082m3 的氮气,从初始温度 300K 加热到 400K, 加热时(1) 体积不变,(2) 压强不变,问各需热量多少?哪一个过程所需热量大?为什么? 2、将 500J 的热量传给标准状态下 2mol 的氢。(1) 若体积不变,问这热量变为什么?氢的温度变 化多少? (2) 若压强不变,问这热量变为什么?氢的温度及体积各变化多少? 3、做简谐运动的小球,速度最大值为 vm ? 3cm / s ,振幅 A ? 2cm 。若从速度为正的最大值的某 时刻开始计算时间, (1)求振动的周期; (2)求加速度的最大值;

长为 550 nm 的单色光垂直投射在劈上,并在上方观察劈的干涉条纹。 (1)试求条纹间距;(2)若将整个劈浸入折射率为 1.52 的杉木油中,则条纹的间距变成多少? 7、一双缝,缝间距 d=0.10mm,缝宽 a=0.02mm,用波长 ? ? 480nm 的平行单色光垂直入射该双 缝,双缝后放一焦距为 50cm 的透镜,试求: (1)透镜焦平面处屏上干涉条纹的间距; (2)单缝衍射中央亮纹的宽度; (3)单缝衍射的中央包线内有多少条干涉的主极大。 8、在杨氏双缝干涉实验中,S2 缝上覆盖的介质厚度 为 h,折射率为 n,设入射光的波长为 ?。问:原来的零 级条纹移至何处?若移至原来的第 k 级明条纹处,介质 厚度 h 为多少?

(题二、8 图)

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一、简答题 1.答:一个系统的各种性质不随时间改变的状态称为平衡态。 2.答:气体压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的作用在器壁单位面积上的平均作用力. 气体压强决定于气体分子的密度(单位体积内的分子数)和分子的平均动能. 3.答:热力学第一定律是阐明能量转换及守恒的一个基本定律,它反映了工质在热力过程中的能量 转换的数量关系。在工质不发生流动时,数学表达式为:q=u+W。这可以表述为:一般情况下,加给工质 的热量一部分消耗于作膨胀功,另一部分蓄存于工质内部,增加了工质的内能。热可以转变为功,功也 可以转变为热,一定量的热消失时,必产生一定量的功;消耗了一定量的功时,必产生与之对应的一定 量的热。

(1)振幅 A。物体离开平衡位置最大位移的绝对值。 (2)周期 T。物体进行一次完全振动所需的时间。



(3)频率 。单位时间内振动的次数,



8.答:驻波为两个振幅、波长、周期皆相同的正弦波相向行进干涉而成的合成波。 驻波特点: 1.)没有振动状态或相位的传播,而是媒质中各质点作稳定的振动或段与段之间的相位突变,与行波完 全不同。 2.)各个质点分别在各自的平衡位置附近作简谐运动。动能和势能在波节和波腹之间来回传递,无能量 的传播。

4.答:热力学第二定律指出,一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。在一定条件下, 系统有从非平衡状态过渡到平衡状态的自然倾向,这种倾向总是单向不可逆的。从微观上看,过程的不 9.答:稳定干涉条件: 可逆性与系统的大量分子的无规则运动是分不开的。 1.频率相同 开尔文表述:其唯一效果是热量全部转变为功的过程是不可能的 2.振动方向不相互正交
5. 答:热运动过程是不可逆的。热力学第二定律是描述热量的传递方向的:分子有规则运动的机 3.相位差恒定

械能可以完全转化为分子无规则运动的热能;热能却不能完全转化为机械能.此定律的一种常用的表达 方式是,每一个自发的物理或化学过程总是向著熵(entropy)增高的方向发展.熵是一种不能转化为功的 热能.熵的改变量等于热量的改变量除以绝对温度.高、低温度各自集中时,熵值很低;温度均匀扩散时, 熵值增高.物体有秩序时,熵值低;物体无序时,熵值便增高.现在整个宇宙正在由有序趋于无序,由有规则 趋于无规则,宇宙间熵的总量在增加. 6.答:可逆过程是指热力学系统在状态变化时经历的一种理想过程。热力学系统由某一状态出发, 经过某一过程到达另一状态后,如果存在另一过程,它能使系统和外界完全复原,既使系统回到原来状 态,同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响,则原来的过程称为可逆过程。 暂态干涉条件: 1.θ =π /2,即 E10、E12 不相互正交 2.在时间间隔τ 中<cosδ >≠0 10.答:普通光源发出的是自然光,用于从自然光中获得偏振光的器件称为起偏器(Polarizer).常用的起偏 器有:偏振片,尼科耳棱镜等. 检偏器——用来检验某一束光是否偏振光. 方法:转动偏振片,观察透射光 强度的变化: 自然光:透射光强度不发生变化 偏振光:透射光 二、计算题 1.解:该问题需要分别求等体和等压过程中的热量,因此可以利用等体摩尔热容河等压摩尔热容来进行 计算,即 Q ? ? C ?T 。 7.答:物体运动时,离开平衡位置的位移(或角位移)按余弦函数(或正弦函数)的规律随时间变 化,称为简谐运动。 简谐振动的三个特征量是:
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首先,根据理想气体状态方程计算摩尔数,? ?

M pV 1? 0.082 ?105 1 ? ? ? M mo RT 8.31? 300 3

然后根据氮气的自由度 i=5,可以得到 CV , m ?

i 5 7 ?i ? R ? R , C p , m ? ? ? 1? R ? R 2 2 2 ?2 ?

L= L1- L2=9λ(1-1/n)/4θ=1.61mm 8.解:从 S1 和 S2 发出的相干光所对应的光程差为

1 5 因此 QV ? ? CV , m ?T2 ? T1 ? ? ? ? 8.31? ? 400 ? 300 ? ? 692 J 3 2 1 7 Q p ? ? C p ,m ?T 2 ? T ? ? ? 8.31? ? 400 ? 300 ? ? 970 J 1 ? 3 2
因此 Qp ? QV ,其原因是两过程内能变化相等(因为温度差都等于 T2-T1),等压过程需对外做功,所 以需要吸收更多的热量。 4

当光程差为零时,对应零条纹的位置应满足:

所以零级明条纹下移。 原来 k 级明条纹位置满足

设有介质时零级明条纹移到原来第 k 级处,它必须同时满足

因此,介质厚度为

. 5.解:设第五个明纹处膜厚为,则有

2ne+0.5λ=5λ

设该处至劈棱的距离为 L,则有近似关系 e=Lθ, 由上两式得 2nLθ=9λ/2, L=9λ/4nθ

充入液体前第五个明纹位置 L1=9λ/4θ 充入液体后第五个明纹位置 L2=9λ/4nθ 充入液体前后第五个明纹移动的距离
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