大学物理2试卷二

大学物理2试卷二一、填空题（共21分）1.（本题3分）两种不同的理想气体，若它们的最概然速率相等，则它们的(A)平均速率相等，方均根速率相等．(B)平均速率相等，方均根速率不相等．(C)平均速率不相等，方均根速率相等．(D)平均速率不相等，方均根速率不相等．［］2.（本题3分）一定量的理想气体，在温度不变的条件下，当体积增大时，分子的平均碰撞频率Z和平均自由程的变化情况是：(A)Z减小而不变．(B)Z减小而增大．(C)Z增大而减小．(D)Z不变而增大．［］3.（本题3分）一辆汽车以25m/s的速度远离一辆静止的正在鸣笛的机车．机车汽笛的频率为600Hz，汽车中的乘客听到机车鸣笛声音的频率是（已知空气中的声速为330m/s）(A)550Hz．(B)645Hz．(C)555Hz．(D)649Hz．［］4（本题3分）如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上．当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时，可以观察到这些环状干涉条纹(A)向右平移．(B)向中心收缩．(C)向外扩张．(D)静止不动．(E)向左平移．［］5（本题3分）一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光(A)是自然光．(B)是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面．(C)是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面．(D)是部分偏振光．［B］解：因0i是布儒斯特角，所以090i。而界面2的入射角为，有090i，由布儒斯特定律201tannin知：100021tantan(90)cottanniiin是布儒斯特角，所以在界面2的反射光是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面.6.（本题3分）用频率为的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为EK；若改用频率为2的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为：空气单色光i012(A)2EK．.(B)2h-EK．(C)h-EK．(D)h+EK．［］7（本题3分）不确定关系式hpxx表示在x方向上(A)粒子位置不能准确确定．(B)粒子动量不能准确确定．(C)粒子位置和动量都不能准确确定．(D)粒子位置和动量不能同时准确确定．［］二、填空题（共19分）8.（本题3分）1mol氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中，温度为27℃，这瓶氧气的内能为________________J；分子的平均平动动能为____________Ｊ；分子的平均总动能为_____________________Ｊ．9.（本题4分）现有两条气体分子速率分布曲线(1)和(2)，如图所示．若两条曲线分别表示同一种气体处于不同的温度下的速率分布，则曲线_____表示气体的温度较高．若两条曲线分别表示同一温度下的氢气和氧气的速率分布，则曲线_____表示的是氧气的速率分布．解：由p022kTRTmMv可知，对同一种气体，pv大的曲线（2）表示的温度高；对同一温度，pv小的曲线（1）表示分子质量大的氧气的速率分布。10（本题3分）一个质点同时参与两个在同一直线上的简谐振动，其表达式分别为)612cos(10421tx,)652cos(10322tx(SI)则其合成振动的振幅为___________，初相位为_______________．解：合振幅2221212212cos()110mAAAAA，初相位5π0.04sin(π/6)0.03sin()6tan35π0.04cos(π/6)0.04cos()6π611（本题3分）在真空中沿着z轴的正方向传播的平面电磁波，O点处电场强度为)6/2cos(900tEx，则O点处磁场强度为_______________________．（真空介电常量0=8.85×10-12F/m，真空磁导率0=4×10-7H/m）解：由0000EH得(摩尔气体常量R=8.31J·mol-1·K-1玻尔兹曼常量k=1.38×10-23Ｊ·K-1）(1)(2)f(v)vOxyzOExHyu12000708.85109002.39A/m4π10HE磁场强度波的表达式2.39cos(2ππ/6)A/myHt12（本题3分）一束光垂直入射在偏振片P上，以入射光线为轴转动P，观察通过P的光强的变化过程．若入射光是__________________光，则将看到光强不变；若入射光是__________________，则将看到明暗交替变化，有时出现全暗；若入射光是_________________，则将看到明暗交替变化，但不出现全暗．解：自然光、线偏振光、部分偏振光13（本题3分）根据氢原子理论，若大量氢原子处于主量子数n=5的激发态，则跃迁辐射的谱线可以有________条，其中属于巴耳末系的谱线有______条．解：画图求解三、计算题（共60分）14（本题10分）0.32kg的氧气作如图所示的ABCDA循环，设212VV，1300KT，2200KT，求循环效率。[氧气的定体摩尔热容的实验值为,21.1J(molK)VmC]ABCDOVp解因AB、CD为等温过程，循环过程中系统作的净功为22121132121lnln()ln5.7610JABCDVVmm由于吸热过程仅在等温膨胀（对应于AB段）和等体升压（对应于DA段）中发生，而等温过程中0E，则ABABWQ等体升压过程中0W，则DADAEQ所以循环过程中系统吸热的总量为421,121ln()3.8410JABDAABDAVmQQQWEVmmRTCTTMVM由此得到该循环的效率为15%WQ15（本题10分）某质点作简谐振动，周期为2s，振幅为0.06m，t=0时刻，质点恰好处在负向最大位移处，求(1)该质点的振动方程；(2)此振动以波速u=2m/s沿x轴正方向传播时，形成的一维简谐波的波动表达式，（以该质点的平衡位置为坐标原点）；(3)该波的波长．16（本题10分）一列沿x正方向传播的简谐波，已知01t和s25.02t(T)时的波形如图所示，试求（1）此波的波动方程；（2）P点的简谐振动方程。解：（1）由波形图可知m6.0,m2.0A,则0.6m/s0.25/4txuH16.06.0Zu用矢量图示法可得原点o的初相位为π2故原点O的简谐运动表达式为oπ0.2cos2π2yt则此波的波动表达式为π,0.2cos2π0.62xyxttm17（本题10分）在图示的双缝干涉实验中，若用薄玻璃片(折射率n1＝1.4)覆盖缝S1，用同样厚度的玻璃片(但折射率n2＝1.7)覆盖缝S2，将使原来未放玻璃时屏上的中央明条纹处O变为第五级明纹．设单色光波长＝480nm(1nm=10­9m)，求玻璃片的厚度d(可认为光线垂直穿过玻璃片)．18（本题10分）用波长为500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上．在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边l=1.56cm的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心．(1)求此空气劈形膜的劈尖角；OS1S2n2n1r1r2d·t=0.25s0.45x/my/mOt=00.2Pxo┐(2)改用600nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A处是明条纹还是暗条纹？(3)在第(2)问的情形从棱边到A处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？解：(1)棱边处是第一条暗纹中心，在膜厚度为d2＝21处是第二条暗纹中心，依此可知第四条暗纹中心处，即A处膜厚度d4=23∴4/3/2dll＝4.8×10-5rad(2)由上问可知A处膜厚为d4＝3×500/2nm＝750nm对于＇＝600nm的光，连同附加光程差，在A处两反射光的光程差为2124e，它与波长之比为0.321/24e．所以A处是明纹(3)棱边处仍是暗纹，A处是第三条明纹，所以共有三条明纹，三条暗纹．19（本题10分）(1)在单缝夫琅禾费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，1=400nm，=760nm(1nm=10-9m)．已知单缝宽度a=1.0×10-2cm，透镜焦距f=50cm．求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离．(2)若用光栅常数a+b=1.0×10-3cm的光栅替换单缝，其它条件和上一问相同，求两种光第一级主极大之间的距离．20（本题10分）假定在康普顿散射实验中，入射光的波长0=0.0030nm，反冲电子的速度v=0.6c，求散射光的波长．(电子的静止质量me=9.11×10-31kg，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，1nm=10-9m，c表示真空中的光速)解：根据能量守恒，有220mchcmhe这里2)/(11cmmev∴20cmhhe])/(111[2cv则20cmhchce])/(111[2cv解得：])/(111[1200chcmev=0.00434nm大学物理2试卷二答案一、选择题（共21分）1（本题3分）A2（本题3分）B3（本题3分）C4（本题3分）B5（本题3分）B6（本题3分）D7（本题3分）D二、填空题（共19分）8（本题3分）6.23×1036.21×10211.035×10219（本题4分）(2)(1)10（本题3分）1×10-2m/611（本题3分）)6/2cos(39.2tHyA/m12（本题3分）自然光或(和)圆偏振光、线偏振光(完全偏振光)、部分偏振光或椭圆偏振光13（本题3分）103三、计算题（共60分）14（本题10分）解因AB、CD为等温过程，循环过程中系统作的净功为22121132121lnln()ln5.7610JABCDVVmm由于吸热过程仅在等温膨胀（对应于AB段）和等体升压（对应于DA段）中发生，而等温过程中0E，则ABABWQ等体升压过程中0W，则DADAEQ所以循环过程中系统吸热的总量为421,121ln()3.8410JABDAABDAVmQQQWEVmmRTCTTMVM由此得到该循环的效率为15%WQ15（本题10分）解：(1)振动方程)22cos(06.00ty)cos(06.0t(SI)(2)波动表达式])/(cos[06.0uxty])21(cos[06.0xt(SI)(3)波长4uTm16（本题10分）解：（1）由波形图可知m6.0,m2.0A,则0.6m/s0.25/4txuH16.06.0Zu用矢量图示法可得原点o的初相位为π2故原点O的简谐运动表达式为oπ0.2cos2π2yt则此波的波动表达式为π,0.2cos2π0.62xyxttm17（本题10分）解：原来，=r2－r1=0覆盖玻璃后，＝(r2+n2d–d)－(r1+n1d－d)＝5∴(n2－n1)d＝5125nnd=8.0×10-6m18（本题10分）解：(1)棱边处是第一条暗纹中心，在膜厚度为d2＝21处是第二条暗纹中心，依此可知第四条暗纹中心处，即A处膜厚度d4=23∴4/3/2dll＝4.8×10-5rad(2)由上问可知A处膜厚为d4＝3×500/2nm＝750nm对于＇＝600nm的光，连同附加光程差，在A处两反射光的光程差为2124e，它与波长之比为0.321/24e．所以A处是明纹(3)棱边处仍是暗纹，A处是第三条明纹，所以共有三条明纹，三条暗纹．xo┐19（本题10分）解：(1)由单缝衍射明纹公式可知